Проектирование структуры базы данных

Один из основных методов проектирования структуры БД - метод семантического проектирования, который опирается на смысл данных, которые будут храниться в БД. В качестве инструмента семантического моделирования применяются различные варианты так называемых ER-диаграмм. Такие диаграммы используют графические изображения сущностей (Essences) предметной области, их свойств (атрибутов), и взаимосвязей (Relations) между сущностями. Поэтому данный метод проектирования также называется: метод ER-диаграмм или метод сущность-связь.

Рассмотрим основные понятия ER-диаграмм (терминология и графические изображения сущностей и связей могут отличаться для разных вариантов метода ER-диаграмм).

Определение 1. Сущность - это класс однотипных объектов, информация о которых должна быть учтена в модели предметной области.

Каждая сущность должна иметь наименование, выраженное существительным в единственном числе. Например, «Сотрудник», «Студент», «Поставщик», «Накладная». Каждая сущность в модели изображается в виде прямоугольника с наименованием:

Определение 2. Экземпляр сущности - это конкретный представитель данной сущности. Например, представителем сущности «Сотрудник» может быть «Сотрудник Иванов».

Экземпляры сущностей должны быть различимы, т.е. сущности должны иметь некоторые свойства, уникальные для каждого экземпляра этой сущности.

Определение 3. Атрибут сущности - это именованная характеристика, являющаяся некоторым свойством сущности.

Наименование атрибута должно быть выражено существительным в единственном числе (возможно, с характеризующими прилагательными).

Примерами атрибутов сущности «Сотрудник» могут быть такие атрибуты как «Табельный номер», «Фамилия», «Имя», «Отчество», «Должность», «Зарплата» и т.п.

Атрибуты изображаются в пределах прямоугольника, определяющего сущность:

Определение 4. Ключ сущности - это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность заключается в том, что при удалении любого атрибута из ключа нарушается его уникальность.

Сущность может иметь несколько различных ключей. Ключевые атрибуты могут разными способами изображаться на ER-диаграмме, например, выделяться подчеркиванием:

Определение 5. Связь - это некоторая ассоциация между двумясущностями. Одна сущность может быть связана с другой сущностью или сама с собою.

Связи позволяют по одной сущности находить другие сущности, связанные с нею. Например, связи между сущностями могут выражаться следующими фразами – «СОТРУДНИК может иметь несколько ДЕТЕЙ», «каждый СОТРУДНИК обязан числиться ровно в одном ОТДЕЛЕ».

Графически связь изображается линией, соединяющей две сущности:

Каждая связь имеет два конца и одно или два наименования. Наименование обычно выражается в неопределенной глагольной форме: «иметь», «принадлежать» и т.п. Каждое из наименований относится к своему концу связи. Иногда наименования не пишутся ввиду их очевидности.

Каждая связь может иметь один из следующих типов связи:

Связь типа один-к-одному (используется обозначение 1:1) означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с одним экземпляром второй сущности (правой). Связь один-к-одному, как правило, свидетельствует о том, что на самом деле имеется всего одна сущность, неправильно разделенная на две. На практике эта связь используется для разделения данных на общедоступные и конфиденциальные.

Связь типа один-ко-многим (1:¥или1:М) означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с несколькими экземплярами второй сущности (правой). Это наиболее часто используемый тип связи. Левая сущность (со стороны «один») называется родительской, правая (со стороны «много») - дочерней. Пример такой связи представлен на рисунке определения 5.

Связь типа много-ко-многим (¥:¥илиМ:М) означает, что каждый экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй сущности, и каждый экземпляр второй сущности может быть связан с несколькими экземплярами первой сущности. Тип связи много-ко-многим является временным типом связи, допустимым на ранних этапах разработки модели предметной области. В дальнейшем этот тип связи должен быть заменен двумя связями типа один-ко-многим путем создания промежуточной сущности.

Каждая связь может иметь одну из двух модальностей связи:

Модальность «может» означает, что экземпляр одной сущности может быть связан с одним или несколькими экземплярами другой сущности, а может быть и не связан ни с одним экземпляром.

Модальность «должен» означает, что экземпляр одной сущности должен быть связан не менее чем с одним экземпляром другой сущности.

Связь может иметь разную модальность с разных концов (как на рисунке определения 5).

Описанный графический синтаксис позволяет однозначно читать диаграммы, пользуясь следующей схемой построения фраз:

<Каждый экземпляр СУЩНОСТИ 1>

<МОДАЛЬНОСТЬ СВЯЗИ>

<НАИМЕНОВАНИЕ СВЯЗИ>

<ТИП СВЯЗИ>

<экземпляр СУЩНОСТИ 2>.

Каждая связь может быть прочитана как слева направо, так и справа налево. Связь на рисунке определения 5 читается так:

Слева направо: Каждый сотрудник может иметь несколько детей.

Справа налево: Каждый ребенок обязан принадлежать ровно одному сотруднику.