В разных нотациях бинарные связи могут отображаться по-разному.

Ключи

Атрибут или несколько атрибутов, значения которых однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности, являются потенциальным ключом данной сущности.

Потенциальных ключей может быть несколько. Например, сущности ФАКУЛЬТЕТ (Код_факультета, Название_факультета, ФИО_декана) может однозначно идентифицироваться любым из первых двух указанных атрибутов.

Один из потенциальных ключей может быть выбран в качестве первичного ключа. Обычно в качестве первичного ключа выбирается тот, который имеет наименьшую длину или наиболее часто используемый. Остальные потенциальные ключи называются альтернативными. Первичный ключ может быть естественным или искусственным.

На схеме первичный ключ подчеркивают.

Идентификацию некоторых сущностей иногда приходится осуществлять при помощи составных ключей, которые включают несколько атрибутов. Например, сущность: ЛЕЧЕНИЕ (ФИО_врача, ФИО_пациента, Дата_назначения, Лекарство), однозначно идентифицировать можно только составным ключом: (ФИО_врача, ФИО_пациента, Дата_назначения).

Связи между сущностями

Между сущностями существует связь, которая показывает, каким образом одна сущность может быть связана с другой. Обычно связи присваивается имя в форме глагола, которое должно представлять функцию связи.

Рассмотрим сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и КУРС. Между этими сущностями можно определить связь ЧИТАЕТ, сопоставив каждому преподавателю ту дисциплину, по которой он читает лекции, или, наоборот, каждой дисциплине — преподавателя.

Полученная структура сама по себе является сущностью, состоящей из пар экземпляров, взятых из двух сущностей, связанных между собой. Связь ЧИТАЕТ составлена из множества пар, в каждой из которых преподаватель — из сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, а дисциплина — из сущности КУРС. Сущность ЧИТАЕТ, полученная путем связи между сущностями ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и КУРС, называется составной сущностью.

Описанная ситуация на диаграммах имеет свое графическое изображение, где тип связи обозначается в виде ромбика с указанным на нем именем связи, который соединен линиями со связываемыми сущностями.

В связи могут участвовать не две, а большее количество сущностей, которые в данном случае являются участниками этой связи. Количество участников некоторой связи называется степенью связи. В подавляющем числе случаев проектирования БД можно ограничиться рассмотрением бинарных связей.

 

Например, в магазине происходит продажа продуктов, т.е. между сущностями Продукты и Продажа существует связь «происходит» или Продукты-Продажа

Так как продукты в магазин поставляют поставщики, то между сущностями Продуты и Поставщики существует связь «поставка» или Продукты-Поставщики

Связь также может иметь атрибуты. Например, для связи Продукты-Поставщики можно задать атрибуты ДатаПоставки, номер поставки и т.д. 

 

Мощность связи

Мощность обозначает максимальное количество экземпляров одной сущности, связанных с одним экземпляром другой сущности. Например, если допустить, что у человека может быть только один супруг, то мощность связи ЖЕНАТЫ будет равна одному в каждом направлении

Иногда помимо максимальной мощности полезно определять и минимальную мощность. В рассматриваемом примере не исключаются одинокие мужчины и женщины, поэтому минимальная мощность равна нулю в каждом направлении. Такая ситуация может быть обозначена следующим образом:

Некоторые связи не имеют конкретного значения максимальной мощности Например, преподаватель может читать не один курс, а, возможно, больше. Такую мощность обозначают: 1,*, где 1 обозначает минимальную мощность. а * обозначает "много" (существует и другой способ обозначения "много" — вместо * ставится N).

С другой стороны, если допустить, что каждый данный курс читается одним и только одним преподавателем, то мощность в обратном направлении будет 1,1.

 

Показатель кардинальности

Для того чтобы указать количество возможных связей для каждого экземпляра участвующего в связи сущности, используют показатель кардинальности.

Связь, существующая между двумя сущностями, называется бинарной связью.

Типы бинарных связей

один-к-одному (1:1) - в каждый момент времени каждому экземпляру сущности A соответствует 1 или 0 экземпляров сущности B.

В этом случае максимальная мощность связи в обоих направлениях равна одному.

Например, на факультете может быть один декан, и обратно, один и тот же декан может руководить только одним факультетом.

один-ко-многим (1:М). Одному экземпляру сущности A соответствуют 1 или М экземпляров сущности B. Максимальная мощность в одном направлении равна одному, а в другом — многим,

В группе учится много студентов, но каждый студент учится только в одной группе.

многие-к-одному (М:1). Эта связь аналогична отображению 1:М. Одному экземпляру сущности B соответствуют 0, 1 или М экземпляров сущности A . 

многие-ко-многим (M:М). В этом случае одному экземпляру сущности A соответствуют 0, 1 или М экземпляров сущности B, и наоборот, одному экземпляру сущности B соответствуют 0, 1 или М экземпляров сущности A.  

Максимальная мощность в обоих направлениях равна многим

Преподаватель работает в разных группах, и в одной и той же группе работают различные преподаватели.

Супертип и подтип

Супертип — это сущность, включающая разные подтипы, которые необходимо представить в модели данных.

Подтип — это сущность, являющаяся членом супертипа, но выполняющая отдельную роль в нем.

Супертип может иметь несколько разных подтипов. Так, например, подтипы: АССИСТЕНТ, СТАРШИЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ДОЦЕНТ, ПРОФЕССОР являются членами супертипа ПРЕПОДАВАТЕЛЬ. Это означает, что каждый экземпляр подтипа является в то же время и экземпляром супертипа.

Связь между супертипом и подтипом относится к типу "один к одному". Использование понятий супертипа и подтипов позволяет при моделировании выделить для подтипа свои собственные атрибуты и атрибуты, наследуемые им от супертипа. Т.е. здесь используюется процесс наследования атрибутов.

На диаграмме подтипы соединяются линиями с кружком, который в свою очередь соединяется с супертипом. На каждой линии, идущей от подтипа, располагается U-образный символ, который обозначает направление включения. Верхняя часть U "открывается" в сторону супертипа.

Внутри кружка располагается буква D, если подтипы не пересекаются, и буква О — для пересекающихся подтипов. В последнем случае экземпляр супертипа может быть членом сразу нескольких подтипов.

Изображенная на диаграмме ситуация исключает пересечение подтипов, поэтому в кружок помещен символ D.

 

 

С помощью рассмотренных выше понятий могут быть получены ER-модели для большинства схем баз данных в традиционных административно-управленческих приложениях. Если ПрО обширная, то построение ее концептуальной модели будет протекать более успешно, если эту ПрО разбить на несколько локальных предметных областей (по 7-8 сущностей).

ПРИМЕР 1

Предположим, что определена локальная ПрО: поставка товаров на склад. Пусть используемая форма поставки имеет вид,

Покажем, как, используя приведенную форму, можно построить концептуальную модель этой небольшой локальной предметной области.

Итак, анализируемая форма содержит следующую информацию: Поставщик, Индекс поставщика, Адрес поставщика, Товар. Индекс товара, Цена товара. Количество товара, Поставка, Индекс поставщика, Дата поставки и Номер склада.

1. Выделим 4 сущности: ПОСТАВЩИК, ТОВАР и СКЛАД, ПОСТАВКА.

2. Сформируем связи и установим определенные типы бинарных связей между сущностями, исходя из следующих рассуждений:

1 один и тот же поставщик может осуществить ряд поставок, но каждая поставка осуществляется только одним поставщиком.

2 одна поставка поставляется на один склад, но на один склад может быть поставлено много поставок.

3 один товар входит в много поставок и одна поставка может содержать много товаров. Мощность связи между сущностями ПОСТАВКА и ТОВАР должна быть установлена M: Mэ

Установим атрибуты

Определим первичные ключи

Атрибуты Индекс поставщика, Индекс поставки и Индекс товара были введены для однозначной идентификации экземпляров рассматриваемых сущностей, так как ни один из остальных атрибутов не подходит на эту роль. Как уже упоминалось, такие идентификационные атрибуты называются первичными ключами.

ПРИМЕР 2

В вузе существует несколько факультетов. На факультетах учатся студенты, объединенные в группы. Студенты изучают предметы, преподаваемые разными преподавателями, и получают по каждому предмету оценку. Преподаватели работают на кафедрах факультета и имеют должности.

Сущности

Факультет, Студент, группа, предмет, преподаватель, кафедра, должность

Связи

Студент учится Факультет 1-М

Студент объединен -группа1-М

Преподаватель преподает -предмет М-М

Студент- получает -оценка по предмету М-М

Преподаватель работает на кафедре 1-М

Кафедра входит в факультет 1-М

Преподаватель имеет должность 1_М

 

Определяем атрибуты

Ключи

Проводим спецификацию

Ключи

Атрибут или несколько атрибутов, значения которых однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности, являются потенциальным ключом данной сущности.

Потенциальных ключей может быть несколько. Например, сущности ФАКУЛЬТЕТ (Код_факультета, Название_факультета, ФИО_декана) может однозначно идентифицироваться любым из первых двух указанных атрибутов.

Один из потенциальных ключей может быть выбран в качестве первичного ключа. Обычно в качестве первичного ключа выбирается тот, который имеет наименьшую длину или наиболее часто используемый. Остальные потенциальные ключи называются альтернативными. Первичный ключ может быть естественным или искусственным.

На схеме первичный ключ подчеркивают.

Идентификацию некоторых сущностей иногда приходится осуществлять при помощи составных ключей, которые включают несколько атрибутов. Например, сущность: ЛЕЧЕНИЕ (ФИО_врача, ФИО_пациента, Дата_назначения, Лекарство), однозначно идентифицировать можно только составным ключом: (ФИО_врача, ФИО_пациента, Дата_назначения).

Связи между сущностями

Между сущностями существует связь, которая показывает, каким образом одна сущность может быть связана с другой. Обычно связи присваивается имя в форме глагола, которое должно представлять функцию связи.

Рассмотрим сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и КУРС. Между этими сущностями можно определить связь ЧИТАЕТ, сопоставив каждому преподавателю ту дисциплину, по которой он читает лекции, или, наоборот, каждой дисциплине — преподавателя.

Полученная структура сама по себе является сущностью, состоящей из пар экземпляров, взятых из двух сущностей, связанных между собой. Связь ЧИТАЕТ составлена из множества пар, в каждой из которых преподаватель — из сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, а дисциплина — из сущности КУРС. Сущность ЧИТАЕТ, полученная путем связи между сущностями ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и КУРС, называется составной сущностью.

Описанная ситуация на диаграммах имеет свое графическое изображение, где тип связи обозначается в виде ромбика с указанным на нем именем связи, который соединен линиями со связываемыми сущностями.

В связи могут участвовать не две, а большее количество сущностей, которые в данном случае являются участниками этой связи. Количество участников некоторой связи называется степенью связи. В подавляющем числе случаев проектирования БД можно ограничиться рассмотрением бинарных связей.

 

Например, в магазине происходит продажа продуктов, т.е. между сущностями Продукты и Продажа существует связь «происходит» или Продукты-Продажа

Так как продукты в магазин поставляют поставщики, то между сущностями Продуты и Поставщики существует связь «поставка» или Продукты-Поставщики

Связь также может иметь атрибуты. Например, для связи Продукты-Поставщики можно задать атрибуты ДатаПоставки, номер поставки и т.д. 

 

Мощность связи

Мощность обозначает максимальное количество экземпляров одной сущности, связанных с одним экземпляром другой сущности. Например, если допустить, что у человека может быть только один супруг, то мощность связи ЖЕНАТЫ будет равна одному в каждом направлении

Иногда помимо максимальной мощности полезно определять и минимальную мощность. В рассматриваемом примере не исключаются одинокие мужчины и женщины, поэтому минимальная мощность равна нулю в каждом направлении. Такая ситуация может быть обозначена следующим образом:

Некоторые связи не имеют конкретного значения максимальной мощности Например, преподаватель может читать не один курс, а, возможно, больше. Такую мощность обозначают: 1,*, где 1 обозначает минимальную мощность. а * обозначает "много" (существует и другой способ обозначения "много" — вместо * ставится N).

С другой стороны, если допустить, что каждый данный курс читается одним и только одним преподавателем, то мощность в обратном направлении будет 1,1.

 

Показатель кардинальности

Для того чтобы указать количество возможных связей для каждого экземпляра участвующего в связи сущности, используют показатель кардинальности.

Связь, существующая между двумя сущностями, называется бинарной связью.

Типы бинарных связей

один-к-одному (1:1) - в каждый момент времени каждому экземпляру сущности A соответствует 1 или 0 экземпляров сущности B.

В этом случае максимальная мощность связи в обоих направлениях равна одному.

Например, на факультете может быть один декан, и обратно, один и тот же декан может руководить только одним факультетом.

один-ко-многим (1:М). Одному экземпляру сущности A соответствуют 1 или М экземпляров сущности B. Максимальная мощность в одном направлении равна одному, а в другом — многим,

В группе учится много студентов, но каждый студент учится только в одной группе.

многие-к-одному (М:1). Эта связь аналогична отображению 1:М. Одному экземпляру сущности B соответствуют 0, 1 или М экземпляров сущности A . 

многие-ко-многим (M:М). В этом случае одному экземпляру сущности A соответствуют 0, 1 или М экземпляров сущности B, и наоборот, одному экземпляру сущности B соответствуют 0, 1 или М экземпляров сущности A.  

Максимальная мощность в обоих направлениях равна многим

Преподаватель работает в разных группах, и в одной и той же группе работают различные преподаватели.

В разных нотациях бинарные связи могут отображаться по-разному.

1 обозначением 1:М

2. птичьей лапкой М 1

3 двойной или одинарной стрелкой

 

Связь между сущностями осуществляется посредством атрибутов. Например, рассмотрим две сущности:

Сущность: СТУДЕНТ

Атрибуты: Номер_зачетной_книжки

                  ФИО студента

Сущность: ГРУППА

Атрибуты: Код_группы

                  Количество студентов

                  ФИО старосты

Для их связи в число атрибутов сущности СТУДЕНТ необходимо добавить код группы, в которой он учится, и значение которого будет использовано для связи экземпляра одной сущности с экземпляром другой сущности.

 

 

Супертип и подтип

Супертип — это сущность, включающая разные подтипы, которые необходимо представить в модели данных.

Подтип — это сущность, являющаяся членом супертипа, но выполняющая отдельную роль в нем.

Супертип может иметь несколько разных подтипов. Так, например, подтипы: АССИСТЕНТ, СТАРШИЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ДОЦЕНТ, ПРОФЕССОР являются членами супертипа ПРЕПОДАВАТЕЛЬ. Это означает, что каждый экземпляр подтипа является в то же время и экземпляром супертипа.

Связь между супертипом и подтипом относится к типу "один к одному". Использование понятий супертипа и подтипов позволяет при моделировании выделить для подтипа свои собственные атрибуты и атрибуты, наследуемые им от супертипа. Т.е. здесь используюется процесс наследования атрибутов.

На диаграмме подтипы соединяются линиями с кружком, который в свою очередь соединяется с супертипом. На каждой линии, идущей от подтипа, располагается U-образный символ, который обозначает направление включения. Верхняя часть U "открывается" в сторону супертипа.

Внутри кружка располагается буква D, если подтипы не пересекаются, и буква О — для пересекающихся подтипов. В последнем случае экземпляр супертипа может быть членом сразу нескольких подтипов.

Изображенная на диаграмме ситуация исключает пересечение подтипов, поэтому в кружок помещен символ D.

 

 

С помощью рассмотренных выше понятий могут быть получены ER-модели для большинства схем баз данных в традиционных административно-управленческих приложениях. Если ПрО обширная, то построение ее концептуальной модели будет протекать более успешно, если эту ПрО разбить на несколько локальных предметных областей (по 7-8 сущностей).