40038

Метод ER-диаграмм (сущность-связь)

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Названиями сущностей являются как правило существительные например: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ДИСЦИПЛИНА КАФЕДРА ГРУППА. Связь двух или более сущностей предполагает зависимость между атрибутами этих сущностей. Так два разных проектировщика рассматривая одну и ту же проблему с разных точек зрения могут получить различные наборы сущностей и связей. С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие графические средства: Диаграммы ЕR экземпляров...

Русский

2013-10-13

119.5 KB

116 чел.

Метод ER-диаграмм (сущность-связь).

Метод сущность-связь реализует один из структурных подходов к моделированию баз данных. Различные нотации этого метода и основанные на них технологии используются в некоторых CASE-системах, в частности в системе ERWin.

 ER - аббревиатура от слов Essence (сущность) и Relation (связь). Метод основан на использовании диаграмм, называемых соответственно диаграммами ER- экземпляров и диаграммами ER-типа.

  1.  Основные понятия  метода.

Основными понятиями метода сущность-связь являются следующие:

  •  Сущность,
  •  Атрибут сущности,
  •  Ключ сущности,
  •  Связь между сущностями,
  •  Степень связи,
  •  Класс принадлежности экземпляров сущности,
  •  Диаграммы ER-экземпляров,
  •  Диаграммы ER-типа.

Сущность представляет собой объект, информация о котором хранится в БД. Экземпляры сущности отличаются друг от друга и однозначно идентифицируются. Названиями сущностей являются, как правило, существительные, например: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ДИСЦИПЛИНА, КАФЕДРА, ГРУППА.

Атрибут представляет собой свойство сущности. Это понятие аналогично понятию атрибута в отношении. Так, атрибутами сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ может быть его Фамилия, Должность, Стаж и т. д.

Ключ сущности - атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации экземпляра сущности. Как видно из определения, понятие ключа сущности аналогично понятию ключа отношения.

Связь двух или более сущностей- предполагает зависимость  между атрибутами этих сущностей. Название связи обычно представляется глаголом. Примерами связей между сущностями являются следующие:  ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЁТ  ДИСЦИПЛИНУ (Иванов ВЕДЁТ «Базы данных»), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПРЕПОДАЁТ-В ГРУППЕ (Иванов ПРЕПОДАЁТ-В в 256 группе), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ РАБОТАЕТ-НА КАФЕДРЕ (Иванов РАБОТАЕТ-НА 25 кафедре).

Приведенные определения сущности и связи не полностью формализованы, но приемлемы для практики. Следует иметь в виду, что в результате проектирования могут быть получены несколько вариантов одной БД. Так, два разных проектировщика, рассматривая одну и ту же проблему с разных точек зрения, могут получить различные наборы сущностей и связей. При этом оба варианта могут быть рабочими , а выбор лучшего из них будет результатом личных предпочтений .

С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей, экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие графические средства:

  •  Диаграммы ЕR –экземпляров,
  •  Диаграммы ER-типа, или ER-диаграммы.

   На рис.1 приведена диаграмма ER-экземпляров для сущностей ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и  ДИСЦИПЛИНА со связью ВЕДЕТ.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

ВЕДЁТ

ДИСЦИПЛИНА

ИВАНОВ

СУБД

ПЕТРОВ

ПО ЭВМ

СИДОРОВ

Паскаль

ЕГОРОВ

Delphi

КОЗЛОВ

Фортран

Рис. 1. Диаграмма ER-экземпляров

  Диаграмма ER-экземпляров показывает, какую конкретно дисциплину  ведет каждый из преподавателей. На рис. 2  представлена диаграмма  ER-типа, соответствующая рассмотренной диаграмме ER-экземпляров.

Рис. 2. Диаграмма ER-типа

 На начальном этапе проектирования БД выделяется  атрибуты, составляющие ключи сущностей.

 На основе анализа диаграмм ER-типа формируются отношения проектируемой БД. При этом учитывается степень связи сущностей  и класс их принадлежности, которые, в свою очередь, определяются на основе анализа диаграмм ER-экземпляров соответствующих сущностей.

  Степень связи является характеристикой связи между сущностями, которая может быть типа 1:1, 1:М, М:1, М:М.

 Класс принадлежности (КП) сущности может быть: обязательным и необязательным. Класс принадлежности сущности является обязательным, если все экземпляры этой сущности обязательно участвуют в рассматриваемой связи, в противном случае класс принадлежности сущности является необязательным.

 Варьируя классом принадлежности сущности для каждого из названных типов связи, можно получить несколько вариантов диаграмм ER-типа. Рассмотрим примеры некоторых из них .

Пример 1. Связи типа 1:1 и необязательный класс принадлежности. В приведенной на рис. 1 диаграмме степень связи между сущностями 1:1 ,а класс принадлежности обеих сущностей необязательны. Действительно, из рисунка видно следующее:

  •  Каждый преподаватель ведет не более одной дисциплины, а каждая дисциплина ведется не более чем одним преподавателем  (степень связи 1:1)
  •  Некоторые преподаватели не ведут не одной дисциплины и имеются дисциплины, которые не ведет ни один из преподавателей (класс принадлежности  обеих сущностей необязательны)

Пример2. Связи типа 1:1 и обязательный класс принадлежности .

На рис. 3 приведены диаграммы , у которых степень связи между сущностями 1:1, а класс принадлежности обеих сущностей обязательный.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

ВЕДЁТ

ДИСЦИПЛИНА

ИВАНОВ

СУБД

ПЕТРОВ

ПО ЭВМ

СИДОРОВ

Паскаль

ЕГОРОВ

Delphi

КОЗЛОВ

Фортран

Рис. 3. Диаграмма ER-экземпляров и Диаграмма ER-типа

 В этом случае каждый преподаватель ведет одну дисциплину и каждая дисциплина ведется одним преподавателем.

 Возможны два промежуточных варианта с необязательным классом принадлежности одной из сущностей.

На диаграммах ER-типа обязательное участие в связи экземпляров сущностей отмечается блоком с точкой внутри, смежным с блоком этой сущности; при необязательном участии экземпляров сущности в связи точка размещается на линии связи, дополнительный блок к блоку сущности не пристраивается; символы на линии связи указывают на степень связи.

                          2. Этапы проектирования

  Процесс проектирования базы данных является итерационным – допускающим возврат к предыдущим этапам для пересмотра ранее принятых решений и включает следующие этапы:

  1.  Выделение сущностей и связей между ними.
  2.  Построение диаграмм ER-типа с учётом всех сущностей и их связей.
  3.  Формирование набора предварительных отношений с указанием предполагаемого ключа для каждого отношения и использованием диаграмм ER-типа.
  4.  Добавление не ключевых атрибутов в отношения.
  5.  Приведение предварительных отношений к нормальной форме Бойса-Кодда, например, с помощью метода нормальных форм.  
  6.  Пересмотр ER-диаграмм в следующих случаях:
  •  некоторые отношения не приводят к нормальной форме Бойса- Кодда;
  •  некоторым атрибутам не находится логически обоснованных мест в предварительных отношениях.

 После преобразования ER-диаграмм осуществляется повторное выполнение предыдущих этапов проектирования (возврат к этапу 1).

  Одним из узловых этапов проектирования является этап формирования отношений. Рассмотрим процесс формирования предварительных отношений, составляющий первичный вариант схемы БД.

  В рассмотренных выше примерах связь ВЕДЁТ всегда соединяет две сущности и поэтому является бинарной. Сформулированные ниже правила формирования отношений из диаграмм ER-типа распространяются именно на бинарные связи.

                     3. Правила формирования отношений

  Правила формирования отношений основываются на учёте следующего:

  •  степени связи между сущностями (1:1, 1:М, М:1, М:М);
  •  класса принадлежности экземпляров сущностей (обязательный и необязательный).

  Рассмотрим формулировки шести правил формирования отношений на основе диаграмм ER-типа.

                    Формирование отношений для связи 1:1

  Правило 1. Если степень бинарной связи 1:1 и класс принадлежности обеих сущностей обязательный, то формируется одно отношение. Первичным ключом этого отношения может быть ключ любой из двух сущностей.

  На рис. 4 приведены диаграмма ER-типа и отношение, сформированное по правилу 1 на её основе.

     К1,…                                                                                  К2,…        К1К2

Рис.4. Диаграмма и отношения для правила 1

  На рисунке используются следующие обозначения:

  С1, С2 – сущности 1 и 2;

  К1, К2 – ключи 1 и 2 сущности соответственно;

  R1 – отношение1, сформированное на основе первой и второй сущностей;

  К1-К2,… означает, что ключом сформированного отношения может быть либо К1, либоК2.

  Эти и другие правила будем проверять,  рассматривая различные варианты связи ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЁТ ДИСЦИПЛИНУ. Пусть сущность ПРЕПОДАВАТЕЛЬ характеризуется атрибутами HП (идентификационный номер преподавателя), ФИО (фамилия, имя и отчество), Стаж (стаж преподавателя). Сущность ДИСЦИПЛИНА характеризуется соответственно атрибутами КОД (код дисциплины), Часы (часы, отводимые на дисциплину). Схема отношения, содержащая информацию об обеих сущностях, и само отношение, когда степень связи равна 1:1, а КП - обязательный для сущностей, представлены на рис. 5.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА(НП,ФИО, Стаж, КД, Часы)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП

ФИО

Стаж

КД

Часы

П1

Иванов

5

К1

62

П2

Петров

7

К2

74

П3

Сидоров

10

К3

102

П4

Егоров

5

К4

80

Рис. 5. Полученные по правилу 1 схема и отношение

Правило 2. Если степень связи 1:1 и класс принадлежности одной сущности обязательный, а второй необязательный, то под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Дальше, к отношению, сущность которого имеет обязательный класс принадлежности, добавляется в качестве атрибута ключ сущности с необязательным классом принадлежности.

На рисунке 8 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 2.

К1,…       К2,…          К1,К2   К2,…

Рис.6. Диаграмма и отношения для правила 2

Правило 3. Если степень связи 1:1 и класс принадлежности обеих сущностей необязательный, то необходимо сформировать три отношения. Под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

На рисунке 9 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 3.

Формирование отношений для связи 1:М

            Если две сущности С1 и С2 связаны как 1:М,  сущность С1 будем называть односвязной (1-связной), а сущность С2 –многосвязной (М-связной).Определяющим фактором при форматировании отношении, связанных этим видом связи, является класс принадлежности М-связной сущности. Если класс принадлежности М-связной сущности обязательный, то в результате получаем два отношения, если необязательный – три отношения. Класс принадлежности односвязной сущности не влияет на результат.

Правило 4. Если степень связи 1:М (или М:1) и класс принадлежности одной М-связной сущности обязательный, то под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Дальше, к отношению, соответствующему М-связной сущности, добавляется в качестве атрибута ключ 1-связной сущности  .

На рисунке 8 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 4.

Рис. 8. Диаграмма и отношения для правила 4.

Правило 5. Если степень связи 1:М и класс принадлежности М-связной сущности необязательный, то необходимо сформировать три отношения. Под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

Формирование отношений для связи М:М

При наличии связи М:М между двумя сущностями необходимо три отношения независимо от класса принадлежности любой из сущностей. Использование одного или двух отношений в этом случае не избавляет от пустых полей или избыточно дублируемых данных.

Правило 6. Если степень связи М:М, то независимо от класса принадлежности любой из сущностей необходимо сформировать три отношения. Под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

В приведённом ниже примере степень связи между сущностями равна М:М, класс принадлежности сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ - обязательный, а сущности ДИСЦИПЛИНА – необязательный.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП

ФИО

Стаж

КД

Часы

П1

Иванов

5

К1

62

П1

Иванов

5

К2

74

П2

Петров

7

К4

80

---

---

---

К3

102

П3

Сидоров

10

К6

120

П4

Егоров

5

К2

74

П4

Егоров

5

К7

89

П5

Козлов

8

К5

96

Рис 9. Исходное отношение

В результате применения правила 6 получаются три отношения (рис. 10 ).

КД

Часы

К1

72

К2

74

К3

102

К4

80

К5

96

К6

120

К7

89

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ           ВЕДЕТ   ДИСЦИПЛИНА

 

НП

ФИО

Стаж

П1

Иванов

5

П2

Петров

7

П3

Сидоров

10

П4

Егоров

5

П5

Козлов

8

НП

КД

П1

К1

П1

К2

П2

К4

П3

К6

П4

К3

П4

К7

Рис. 10. Отношения, полученные по правилу 6


ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

ВЕДЕТ

ДИСЦИПЛИНА

1

1

Преподаватель

Дисциплина

Ведёт

1

1

     С1                                                      

        С2

       R1

1

1

Ошибка в  диаграмме

С1

С2

1

1

1

R2

С1

С2

1

1

К1,…

R1

К2,…

R2

К1,К2

R1_R2

рис.7. Диаграмма и отношения для правила 3

К2,…

К1,К2,…

К2,…

К1,…

С1

С2

1

R1

R2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13879. Свобода есть право делать всё, что дозволено законом 14.87 KB
  Свобода есть право делать всё что дозволено законом Шарль Луи Монтескье Каждый человек обладает определённой свободой но она ограничена. Свобода самостоятельность социальных субъектов выражающаяся в их способности делать свой собственный выбор и дейст
13880. Сбережения составляют самый богатый доход 14.72 KB
  Сбережения составляют самый богатый доход. И. Стобей. С развитием рыночного хозяйства возросло внимание экономической науки к человеку. Связано это с тем что человек является центральной фигурой рыночной и смешанной экономики. Он основной производитель и од
13881. Революция – варварская форма прогресса 14.9 KB
  Революция варварская форма прогресса. Ж. Жорес. Тюрго и Кондорсе разработали теорию прогресса. Прогресс это поступательное движение от худшего к лучшему. Существует два пути прогресса: реформа и революция. Реформа это частичное изменение в какойлибо сфе
13882. Каталог Эссе по обществознанию 256.5 KB
  Каталог Эссе по обществознанию. Алгоритм написания эссе. Введение. В этой части работы нужно кратко чётко раскрыть актуальность проблемы а так же очертить рамки исследования освещать проблему целиком или какойнибудь её аспект Или перефразируйте...
13883. При обычном положении дел спрос на товар предшествует предложению 14.64 KB
  При обычном положении дел спрос на товар предшествует предложению. Д. Отри. Основным законом рынка является закон спроса и предложения. Спрос это поведение фактических и потенциальных покупателей обозначающее их желание приобрести товар на рынке. Спрос...
13884. Политическая партия- это союз людей, которые соединились для того, чтобы добиться нужных им всем законов 15.07 KB
  Политическая партия это союз людей которые соединились для того чтобы добиться нужных им всем законов И. Ильин Политическая партия общественная организация борющаяся за власть или за участие в осуществлении власти целью которой в конечном итоге. Является з...
13885. Плохие власти выбираются хорошими гражданами, которые не голосуют 14.97 KB
  Плохие власти выбираются хорошими гражданами которые не голосуют Д. Нейтан. Власть не легитимна если граждане не голосовали за неё не придя на выборы; мы все ответственны за то правительство которое имеем. Политическая власть это право способность и возможн...
13886. Налоги – это цена, которую мы платим за возможность жить в цивилизованном обществе 25.5 KB
  Налоги это цена которую мы платим за возможность жить в цивилизованном обществе О.Холмс. Платить налоги обязаны все так как это плата за возможность существовать цивилизованно. Налоги обязательные платежи государству которые в установленном законом порядке в
13887. Назначение человека в разумной деятельности 14.79 KB
  Назначение человека в разумной деятельности. Аристотель. Жизнь человека невозможна без деятельности. Деятельность это форма активности человека направленная на преобразование им окружающего мира. Субъектом деятельности является человек а объектом пред...