Модель «сущность - связь» (или ER-модель) представляет собой способ логического унифицированного представления данных некоторой предметной области. Хотя, как мы увидим далее, эта модель очень напоминает систему связанных друг с другом таблиц, в действительности это совершенно общее представление. Эта модель может быть преобразована к любой из существующих конкретных моделей данных: иерархической, сетевой, реляционной, объектной. Существенно, что ER-модель позволяет представлять только данные, но не действия, которые с ними могут производиться, поэтому она используется лишь для проектирования структуры хранимых данных. Поскольку многие понятия, которые мы будем разбирать в связи с моделью «сущность - связь» были нами рассмотрены в основах реляционных баз данных (параграфы 1.1,1.2,1.3), будем опираться на эти знания.
Достоинствами данной модели являются
· Простота
· Наглядность.
· Однозначность.
· Использование естественного языка.
Определение
Сущность это собирательное понятие, некоторая абстракция реально существующего объекта, процесса, явления или некоторого представления об объекте, информацию о котором требуется хранить в базе данных.
Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть ГОРОД, а экземпляром – Москва, Киев и т.д. Предполагается, что гарантировано отличие экземпляров одного типа сущности друг от друга. Данное требование вполне аналогично требованию отсутствия в таблице тождественных строк. В дальнейшем, однако, там, где это не может вызвать неоднозначного прочтения, мы не будем различать типы и экземпляры, а будем просто использовать термин «сущность». Принято выражать (именовать) сущность существительным или существительным с характеризующим его прилагательным (СТУДЕНТ, ДЕКАНАТ, ВЫПУСКАЮЩАЯ КАФЕДРА и др.).
Выделяют три вида сущностей: стержневая, ассоциативная (ассоциация) и характеристическая (характеристика). Кроме этого во множестве ассоциативных сущностей также определяют подмножество обозначений. Дадим теперь определение видам сущностей.
Стержневая сущность.
Стержневая (сильная) сущность – независящая от других сущность. Стержневая сущность не может быть ассоциацией, характеристикой или обозначением (см. ниже).
Ассоциация.
Ассоциативная сущность (или ассоциация) выражает собой связь «многие ко многим» между двумя сущностями. Является вполне самостоятельной сущностью. Например, между сущностями МУЖЧИНА и ЖЕНЩИНА существует ассоциативная связь, выражаемая ассоциативной сущностью БРАК.
Характеристика.
Характеристическую сущность еще называют слабой сущностью. Она связана с более сильной сущностью связями «один ко многим» и «один к одному». Характеристическая сущность описывает или уточняет другую сущность. Она полностью зависит от нее и исчезает с исчезновением последней. Например, сущность Зарплата является характеристикой конкретных работников предприятия и не может в таком контексте существовать самостоятельно – при удалении экземпляра сущности Работника должны быть удалены и экземпляры сущности Зарплата, связанные с удаляемым работником.
Обозначение.
Обозначение это такая сущность, с которой другие сущности связаны по принципу «многие к одному» или «один к одному». Обозначение, в отличие характеристики является самостоятельной сущностью. Например, сущность Факультет обозначает принадлежность студента к данному подразделению института, но является вполне самостоятельной.
Любой фрагмент предметной области может быть представлен некоторым набором сущностей и связями между ними. Например, рассматривая предметную область ФАКУЛЬТЕТ можно выделить следующие основные сущности: СТУДЕНТ, КАФЕДРА, СПЕЦИАЛЬНОСТЬ, ДЕКАНАТ, ГРУППА, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ЭКЗАМЕН. На первом этапе создания ER-модели данных следует выделить все сущности, которые предполагается описывать исходя из постановки задачи. Лишний раз подчеркнем, что сущностью может быть не только некоторый материальный объект, но и некоторый процесс, например ЭКЗАМЕН, ЛЕКЦИЯ. Сущностью может быть и некоторая количественная и качественные характеристики объекта: УЧЕНОЕ ЗВАНИЕ, СТАЖ и др. Все в действительности зависит от постановки задачи и от нашего анализа предметной области.
Рассмотрим другие важные понятия, используемые при построении ER-модели. Мы ввели уже понятие сущности. Остановимся на трех других Понятиях: атрибут сущности, ключ, связь.
Связь – одно из понятий рассматриваемой логической модели данных, отражающая реально существующие в предметной области отношения между объектами (экземплярами сущности). Ранее мы выделили ассоциативную сущность, выражающую собой связь многие ко многим. Но в общем случае связь нельзя назвать сущностью. Она может стать ею, если возникнет необходимость приписать ей некоторые атрибуты.
Основным видом связи, которая используется при логическом проектировании, является бинарная связь, т.е. связь между двумя сущностями. Можно показать, что связь между n сущностями, где n>2 всегда можно представить набором бинарных связей. Принято называть связь, используя глагольную форму. Причем в некоторых нотациях именуются оба конца связи, а в некоторых именуется вся связь в целом. Например, если имеются две сущности СТУДЕНТ и ОЦЕНКИ, то связь с одного конца будет называться, например, ПОЛУЧИЛ ОЦЕНКУ, а с другого ВЫСТАВЛЕНА ОТМЕТКА.
Другой характеристикой связи является кардинальность (или степень связи). Кардинальность показывает, какое максимальное количество экземпляров данной сущности может участвовать в конкретной связи (точнее экземпляре связи). Поскольку мы рассматриваем бинарную связь, то ее характеризуют две кардинальности – для обеих сущностей участвующих в связи. Для связи «один к одному» кардинальности будут равны 1 и 1, для связей «один ко многим» - 1 и N (часто вместо N используется знак ∞ - «бесконечность» или просто символ «звездочка» ′*′), для связи «многие к одному » - N и 1, для связи «многие ко многим» - N и N.
Еще одной характеристикой связи является модальность. Модальность также является двусторонней характеристикой связи. Не модальный тип связи со стороны сущности означает, что экземпляры сущности не обязаны участвовать в связи, модальный тип, что все экземпляры сущности участвуют в данной связи. Модальную связь будем обозначать 1, а не модальную 0. Очень удобно модальность и кардинальность связи объединять в пары (модальность, кардинальность), например, так (0,1)[1]. Таким образом, мы получаем возможность классифицировать связь возможными значениями таких пар. Так для связи «один ко многим» получаем следующие четыре возможных класса:
■ (0,1) – (0,N)
■ (0,1) – (1,N)
■ (1,1) – (0,N)
■ (1,1) – (1,N)
Заметим, что если в бинарной связи одна из сущностей имеет сильный тип, а другая нет, то считается, что связь имеет направление от сильной сущности к слабой (направленная связь). Графически это изображается стрелкой (см. раздел Система диаграмм).
Связи между двумя сущностями осуществляется на основе первичных ключей и внешних ключей. Принято называть внешний ключ тем же именем, что и первичный ключ – тогда легко разобраться в механизме осуществления связи. В случае если связь осуществляется на основе двух первичных ключей, то присваивать им одинаковое имя не обязательно, так как их участие вытекает из типа связи.
[1] Такую пару иногда и называют
кардинальностью. Она показывает промежуток, в котором находится возможное
количество участвующих в одной связи экземпляров сущности.