38. Проектирование в терминах «Сущность - связь» или e-r проектирование. Основные понятия и определения. Сущности и связи.

Сущность – это некоторый объект, существующий в предметной области и представляющий интерес для банка данных. Этот объект должен иметь экземпляры, отличные друг от друга и допускающие надежную идентификацию экземпляров объектов.

Связь представляет собой соединение между двумя и более сущностями.

Если в связи участвуют две сущности, то такую связь называют бинарной. Связь, соединяющая три сущности, называется тернарной, и т.д.

Атрибут есть свойство сущности.

Атрибут или группа атрибутов, однозначно определяющая экземпляр сущности, называется ключом сущности. Вообще, сущность можно представить как упорядоченный набор атрибутов; можно говорить, что сущность есть не что иное, как отношение.

Описание предметной области представляется в виде набора простых фраз, по схеме существительное – глагол – существительное. например,

Преподаватель читает курс

Студент сдает (экзамен) курс

В данном примере можно выделить сущности Преподаватель, Студент и Кафедра. Естественно, такой метод не очень надежен, но он все- таки позволяет проектировщику составить хотя бы первое представление о структуре предметной области.

В E-R проектировании принято изображать схемы предметной области в виде диаграмм. Обозначения на такого рода диаграммах не стандартизованы, однако существует определенная традиция составления такого рода диаграмм. Принято обозначать сущности прямоугольниками, а связи между ними – ромбами, соединенными линиями с соответствующими сущностями. Внутри прямоугольников и ромбов указываются названия сущностей и связей, а имена и, возможно, описания атрибутов располагаются на выносных линиях. Приведенный пример можно представить следующей диаграммой.

Классификация связей

В процессе E-R проектирования большое значение придается связям между сущностями. Само представление информационной модели в большой степени зависит от того, как проектировщик смог классифицировать связи между сущностями. Принято выделять две главные характеристики связей – степень связи и класс принадлежности.

Степень связи показывает, со сколькими экземплярами связной сущности могут быть связаны экземпляры данной сущности.

Различают следующие случаи степеней связи (для бинарных связей). Будем рассматривать связь между двумя сущностями, обозначим их Х и У.

Связь «Один к одному» или 1:1. Каждому экземпляру сущности X соответствует не более одного экземпляра связной сущности Y, и наоборот. Рассмотрим пример, в котором реализуется связь Преподаватель – Курс. Если предположить, что степень связи – 1:1, то это будет соответствовать предположению, что каждый преподаватель ведет не более одного курса и каждый курс читается не более, чем одним преподавателем.

Связь «один ко многим» обозначается 1:N. Каждому экземпляру сущности X могут соответствовать более чем один экземпляр сущности Y, Но каждому экземпляру сущности X соответствует не более одного экземпляра сущности Y. В рассмотренном примере это будет соответствовать предположению, что каждый преподаватель может вести несколько курсов, но каждый курс читается не более, чем одним преподавателем.

Связь «многие к одному» или N:1. Случай, обратный 1:N. Каждому экземпляру сущности X могут соответствовать не более одного экземпляра сущности Y, а каждому экземпляру сущности X может соответствовать один и более экземпляров сущности Y. В рассмотренном примере это будет соответствовать предположению, что каждый преподаватель может вести не более одного курса, но каждый курс может читается несколькими преподавателями.

Связь «многие ко многим» обозначается M:N. Каждому экземпляру сущности X могут соответствовать более чем один экземпляр сущности Y, и каждому экземпляру сущности Xможет соответствовать более одного экземпляра сущности Y. В том же примере это - предположение, что каждый преподаватель может вести несколько курсов, и каждый курс может читаться несколькими преподавателями.

Этим исчерпывается перечень возможных степеней бинарных связей. На диаграммах принято изображать степень связи либо простой стрелкой с той стороны, где она равна 1 и сдвоенной, где допускается множественная связь, либо обозначать степень связи символами 1, N, M для соответствующих сущностей.

Класс принадлежности определяет обязательность участия экземпляров сущности в связи. Условие обязательности форму-лируется раздельно для каждой из связных сущностей. Различают обязательный и необязательный классы принадлежности.

Необязательный класс принадлежности предпо-лагает, что не все экземпляры данной сущности участ-вуют в связи.

В нашем примере предположение, что для сущности Курс класс принадлежности не обязателен, соответствует предположению, что возможны курсы, не закрепленные в данный момент за каким – либо преподавателем. Необязательный класс принадлежности на диаграммах принято обозначать стрелками, касающисимся прямоугольников.

Обязательный класс принадлежности предпола-гает, что каждый экземпляр данной сущности неизбежно участвует в связи.

Для приведенного примера можно говорить, что если за каждым курсом закреплен хотя бы один преподаватель, то класс принадлежности для сущности Курс является обязательным. На диагаммах принято обозначать обязательный класс принадлежности стрелкой или стрелками, касающимися точки внутри очерченной зоны прямоугольника.

Совершенно очевидно, что при выборе степени связи и класса принадлежности проектировщик должен опираться на собственные представления о предметной области. Но после выделения сущностей и связей из предметной области и назначения степеней связи и классов принадлежности, наступает этап проектирования, для которого сформулированы достаточно простые и ясные правила, касающиеся перевода E-R модели в набор отношений, иными словами – построения концептуальной модели данных.