Моделирование отношений сущность/связь. E/R-модели
Модель данных можно задать с помощью спецификации вычислительной структуры. В различных сферах хозяйственной деятельности встречаются однотипные данные. Примерами являются данные о наличии клиентов, товаров или сотрудников предприятия.
Для таких больших множеств данных удобнее применять специальные способы описания.При моделировании информационных систем (ИС) и баз данных (БД) с большим числом данных используется модель сущность/связь или E/R (Entity Relationship Model) модель (диаграмма). В такой модели данные представляются множествами элементов данных, а связи между основными элементами представляются через отношения.
ER-диаграммы (рис. 6.1) используются для разработки данных и представляют собой стандартный способ определения данных и отношений между ними.
Таким образом, осуществляется детализация хранилищ данных. ER-диаграмма содержит информацию о сущностях системы и способах их взаимодействия, включает идентификацию объектов, важных для предметной области (сущностей), свойств этих объектов (атрибутов) и их отношений с другими объектами (связей). Во многих случаях информационная модель очень сложна и содержит множество объектов.
Рис. 6.1. Пример ER-диаграммы
Сущность изображается в виде прямоугольника, вверху которого располагается имя сущности (например, «Издание»), и дополнительно могут быть перечислены атрибуты сущности (ключевые указываются первыми в списке атрибутов). Отношение изображается линией между двумя сущностями с обязательным текстовым пояснением (рис. 6.2):
Рис. 6.2. Элемент ER-диаграммы
Например, для каждого «Издания» обязательно должен быть указан издатель в «Издательство», а один издатель в «Издательстве», может выпускать несколько наименований изданий в «Издания».
Следует отметить, что связи всегда комментируются (надпись на линии, изображающей связь).Рассмотрим пример (рис. 6.3) изображения рефлексивного отношения «сотрудник», где один сотрудник может руководить несколькими подчиненными и так далее вниз по иерархии должностей.
Рис. 6.3. ER-диаграмма рефлексивного отношения
Это отношение всегда является необязательным, в противном случае возникает бесконечная иерархия.
Если сущность имеет набор взаимоисключающих отношений с другими сущностями, то говорят, что такие отношения находятся в дуге. Например, банковский счет может быть оформлен или для юридического лица, или для физического. Фрагмент ER-диаграммы для такого типа отношений приведен на рисунке 6.4.
Рис. 6.4. Дуга
В этом случае атрибут ВЛАДЕЛЕЦ сущности СЧЕТ имеет особое значение для данной сущности — она делится на типы по категориям «для физического лица» и «для юридического лица».
Полученные в результате сущности называют подтипами, а исходная сущность становится супертипом. Чтобы понять, нужен супертип или нет, надо установить, сколько одинаковых свойств имеют различные подтипы. Следует отметить, что злоупотребление подтипами и супертипами является довольно распространенной ошибкой. Изображают их так, как показано на рисунке 6.5.
Рис. 6.5. Подтипы и супертип
Заданием E/R-модели характеризуется множество возможных состояний базы данных. В каждый момент своей жизни база данных обладает некоторым состоянием. С помощью определенных операций можно осуществить опрос состояния базы и, соответственно, изменить это состояние.
Как правило, запросы к базе данных и изменения ее состояния выражаются через мощные операции над сущностями и связями.
Типичный запрос к базе данных заключался бы в поиске: «найди фамилии и адреса всех сотрудников отделов х, у, z по специальностям а, b, с».
Такой запрос доставляет список, представляющий собой одноместное отношение, который затем может быть еще обработан с определенной точки зрения (например, просмотрен или распечатан). Языки запросов к базам данных предусматривают вполне определенный формат и логическую форму.
Аналогичным образом могут быть сделаны и изменения состояний и баз данных. Эти изменения могут включать следующие действия:
1. Внести новые сущности, воплощения и новые элементы связей.
2. Удалить определенные данные.
3. Изменить определенные компоненты.
Для формулирования запросов к базе данных и требований на изменение ее содержимого базы данных пользователю предоставляют особый интерфейс.
Отметим, что в самом общем случае интерфейсом называется описание взаимодействия.
Особый интерфейс состоит из таких команд, как «выбор», «исключение» или «добавление данных» и из (ограниченных) возможностей задавать логические формулы для образования подмножеств данных.
Для этого используются такие аспекты алгебры отношений (реляционной алгебры), как:
1) проекция (вычеркивание определенных компонент кортежей в отношении);
2) соединение (произведение отношений, причем делается соединение кортежей, совпадающих в общих атрибутах);
3) селекция (выбор кортежей, удовлетворяющих заданному условию относительно значений атрибутов).
6.4.