Лекция 8. Концептуальное проектирование БД

План:

1. Модель "Сущность - Связь"(ERD)
2. Структурный подход при разработке инфологической модели
3. Моделирование локальных представлений
4. Правила преобразования ER-диаграмм в реляционные таблицы

Концептуальная модель отображает реальный мир в некоторые понятные человеку концепции, полностью независимые от параметров среды хранения данных. Существует множество подходов к построению таких моделей: графовые модели, семантические сети, модель "сущность-связь" и т.д. Наиболее популярной из них оказалась модель "сущность-связь".

Модель "Сущность - Связь"(ERD)

Это модель предметной области, которая используется на этапе концептуального проектирования.

Модель использует три основных элемента: сущность, атрибут и связь.

Сущность - это абстракция какого-либо объекта, процесса или явления реального мира, о котором нужно хранить информацию. В качестве сущности могут выступать материальные (предприятие, товар) и нематериальные (описание явления, реферат статьи) объекты.

Тип сущности определяет набор однородных объектов, а экземпляр сущности - конкретный объект в наборе.

Каждый тип сущности обладает одним или несколькими атрибутами.

Каждому типу сущности должно быть дано уникальное имя. К одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация.

Для идентификации конкретных экземпляров сущностей используются атрибуты – идентификаторы (один или несколько), которые позволяют однозначно отличать один экземпляр сущности от другого.

Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.

Атрибут - это поименованная характеристика сущности, которая принимает значения из некоторого множества значений.

Чтобы задать атрибут в модели, необходимо присвоить ему наименование, привести смысловое описание атрибута, определить множество его допустимых значений и указать, для чего он используется.

Основное назначение атрибута - описание свойства сущности, а также идентификация экземпляров сущности.

Атрибут может быть либо обязательным, либо необязательным. Обязательность означает, что атрибут не может принимать неопределенных значений (null values). Атрибут может быть либо описательным, либо входить в состав уникального идентификатора (первичного ключа).

Первичный ключ – набор атрибутов, значения которого однозначно определяют экземпляр сущности.

Внешний ключ - это набор атрибутов, используемый для представления связей между сущностями.

Связь - поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Связь – это средство, с помощью которого представляются отношения между сущностями, имеющие место в предметной области. Связи может даваться имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола. Имя каждой связи между двумя данными сущностями должно быть уникальным, но имена связей в модели не обязаны быть уникальными.

Связи могут быть между двумя (бинарные), тремя (тернарные) и более сущностями. Чаще всего используются бинарные. Они классифицируются следующим образом:

Связь "один - к - одному" (1:1)

Когда каждому экземпляру сущности А соответствует один и только один экземпляр сущности Б, и наоборот. Связь двунаправленная.

Связь "один - ко - многим" (1:М)

Это такой тип связи, когда каждому экземпляру сущности А может соответствовать ни одного, один или несколько экземпляров сущности Б, однако каждому экземпляру сущности Б соответствует один и только один экземпляр сущности А.

Связь "многие - к - одному" (М:1)

Это отображение обратно предыдущему.

Связь "многие - ко - многим" (отображение М:N)

Это такой тип связи, при котором каждому экземпляру сущности А может соответствовать ни одного, один или несколько экземпляров сущности Б, и наоборот.

Информацию о проекте оформляют составлением спецификаций по сущностям, атрибутам и отношениям с использованием графических диаграмм. На диаграмме обозначают:

• сущности - прямоугольниками;
• атрибуты - овалами, соединяя их с соответствующими сущностями ненаправленными ребрами; идентифицирующие атрибуты подчеркиваются;
• связи (отношения) - ромбами, соединяя их с соответствующими сущностями ненаправленными ребрами, за исключением бинарных связей, которые соединяются направленными ребрами.

При моделировании используются следующие общие правила:

• используются только три типа конструктивных элементов - сущность, атрибут и связь;
• в отдельном проектном представлении каждый компонент информации моделируется только одним конструктивным элементом, то есть необходимо избегать избыточности.