Автоматизация рабочего места менеджера по аренде офисных помещений. Инфологическая модель данных "сущность-связь". Инфологическая модель данных "Сущность-связь"

Инфологическая модель данных "Сущность-связь"

Цель инфологического моделирования - обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому инфологическую модель данных пытаются строить по аналогии с естественным языком (последний не может быть использован в чистом виде из-за сложности компьютерной обработки текстов и неоднозначности любого естественного языка). Основными конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, связи между ними и их свойства (атрибуты).

Сущность - любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д. 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.

Атрибут - поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей (например, ЦВЕТ может быть определен для многих сущностей: СОБАКА, АВТОМОБИЛЬ, ДЫМ и т.д.). Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности.

Абсолютное различие между типами сущностей и атрибутами отсутствует. Атрибут является таковым только в связи с типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность. Например, для автомобильного завода цвет - это только атрибут продукта производства, а для лакокрасочной фабрики цвет - тип сущности.

Ключ - минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся.

Связь - ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи. А так как в реальных базах данных нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.

Реляционная структура данных

В конце 60-х годов появились работы, в которых обсуждались возможности применения различных табличных даталогических моделей данных, т.е. возможности использования привычных и естественных способов представления данных. Наиболее значительной из них была статья сотрудника фирмы IBM д-ра Э.Кодда (Codd E.F., A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. CACM 13: 6, June 1970), где, вероятно, впервые был применен термин "реляционная модель данных".

Будучи математиком по образованию Э.Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декартово произведение). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение - relation

Наименьшая единица данных реляционной модели - это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой - как три различных значения.

Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа. Смысл доменов состоит в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие эти два атрибута (например, для организации транзитного рейса можно дать запрос "Выдать рейсы, в которых время вылета из Москвы в Сочи больше времени прибытия из Архангельска в Москву"). Если же значения двух атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено смысла: стоит ли сравнивать номер рейса со стоимостью билета?

Заголовок состоит из такого фиксированного множества атрибутов A1, A2, ..., An, что существует взаимно однозначное соответствие между этими атрибутами Ai и определяющими их доменами Di (i=1,2,...,n).

Тело состоит из меняющегося во времени множества кортежей, где каждый кортеж состоит в свою очередь из множества пар атрибут-значение (Ai:Vi), (i=1,2,...,n), по одной такой паре для каждого атрибута Ai в заголовке. Для любой заданной пары атрибут-значение (Ai:Vi) Vi является значением из единственного домена Di, который связан с атрибутом Ai.

Степень отношения - это число его атрибутов. Отношение степени один называют унарным, степени два - бинарным, степени три - тернарным, ..., а степени n - n-арным.

Кардинальное число или мощность отношения - это число его кортежей. Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его степени.

Поскольку отношение - это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени. Пусть R - отношение с атрибутами A1, A2, ..., An. Говорят, что множество атрибутов K=(Ai, Aj, ..., Ak) отношения R является возможным ключом R тогда и только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия:

Уникальность: в произвольный заданный момент времени никакие два различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj, ..., Ak.

Минимальность: ни один из атрибутов Ai, Aj, ..., Ak не может быть исключен из K без нарушения уникальности.

Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку по меньшей мере комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом) принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они есть, называются альтернативными ключами.

Вышеупомянутые и некоторые другие математические понятия явились теоретической базой для создания реляционных СУБД, разработки соответствующих языковых средств и программных систем, обеспечивающих их высокую производительность, и создания основ теории проектирования баз данных. Однако для массового пользователя реляционных СУБД можно с успехом использовать неформальные эквиваленты этих понятий:

Отношение-Таблица(иногдаФайл),Кортеж - Строка (иногда Запись), Атрибут - Столбец, Поле. При этом принимается, что "запись" означает "экземпляр записи", а "поле" означает "имя и тип поля".

Реляционная база данных - это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц.

Проектирование данных проекта

В дипломном проекте АРМ менеджера по аренде офисных помещений при проектировании данных, для их реализации и обработки в программной среде было создано одиннадцать основных таблиц.

Согласно теории реляционных баз данных каждая таблица имеет ключевой атрибут, который является уникальным по отношению к совокупности данных в этих таблицах.

Сущность - любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д. 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.

Атрибут - поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей (например, ЦВЕТ может быть определен для многих сущностей: СОБАКА, АВТОМОБИЛЬ, ДЫМ и т.д.). Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности. Примерами атрибутов для сущности АВТОМОБИЛЬ являются ТИП, МАРКА, НОМЕРНОЙ ЗНАК, ЦВЕТ и т.д. Здесь также существует различие между типом и экземпляром. Тип атрибута ЦВЕТ имеет много экземпляров или значений:

Красный, Синий, Банановый, Белая ночь и т.д., однако каждому экземпляру сущности присваивается только одно значение атрибута.

Ключ - минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся. Для сущности Расписание (п. 1.2) ключом является атрибут Номер_рейса или набор: Пункт_отправления, Время_вылета и Пункт_назначения (при условии, что из пункта в пункт вылетает в каждый момент времени один самолет).

Связь - ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи. А так как в реальных базах данных нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Инфологическая модель данных "Сущность-связь"

2.1 Основные понятия

Модель «сущность-связь» (entity-relationship model) предложена американским исследователем в области баз данных Питером Ченом в 1976 году. С тех пор она расширялась и модифицировалась как самим Ченом, так и многими другими исследователями. В различных вариантах она вошла в состав многих автоматизированных средств поддержки проектирования информационных систем. В настоящее время нет единого стандарта этой модели, но есть набор общих конструкций, лежащих в основе большинства её вариантов. Эти общие конструкции мы и изучим здесь.

Существует много различных систем построения моделей ER.

Мы, разумеется, не намерены изучить их все. В этом нет необходимости. Усвоив основные концепции ER-модели и принципы построения диаграмм в одной системе обозначений, нетрудно разобраться в любой другой.

Какие бы системы ни использовались, ER-диаграмма наглядно и точно отражает представления автора о данных . Поэтому она является хорошим источником информации для проектировщика логической модели данных. Их очень удобно использовать при обсуждении требований к данным с конечными пользователями.

2.2 Элементы ER - модели

модель инфологический сущность данные

Базовыми элементами инфологических моделей являются сущности, связи между ними и их свойства (атрибуты).

2.2.1 Сущность

Сущность (entity) - это некоторый объект, выделяемый (идентифицируемый ) пользователем в предметной области.

Нечто, за чем пользователь хотел бы наблюдать и сохранять результаты наблюдений (данные). Например,

СТУДЕНТ Петров,

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ Ломов,

УЧЕБНИК по БД,

АУДИТОРИЯ,

УЧЕБНЫЕ ЗАНЯТИЯ для группы и т.п.

Из примеров видно, что сущностями могут быть люди, предметы, места, события и т.д. Обобщая, можно сказать, что сущность - это нечто, имеющее реальное (физическое) или концептуальное существование и выделяемое в окружающем мире.

К сожалению, формального определения этого понятия не существует . По крайней мере, на сегодняшний день.

Сущности одного и того же типа образуют класс сущности или тип сущности .

Необходимо различать такие понятия, как тип сущности (класс 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.

СТУДЕНТ - это тип или класс сущности, имеющей одинаковые наборы характеристик , значения которых представляют интерес для пользователя (каких). Пользователь заинтересован в сведениях об экземплярах класса. Например, о студентах, обучающихся в настоящее время на кафедре ПМ.

Таким образом, тип сущности - это абстракция, понятие выделяемое пользователем. В сознании пользователя понятию сопоставляется символ - имя сущности (договоримся в дальнейшем записывать имена сущностей прописными буквами). Этот символ имеет вполне конкретный смысл, однако, неискушённый человек не всегда может передать его с помощью других символов. Более того, разные люди могут наделять один и тот же символ различными смыслами.

Например, представления о СТУДЕНТе, имеющиеся у зам. декана, преподавателя и уборщицы, различаются.

Для зам. декана это лицо, зачисленное приказом ректора в определённую группу. Одна из обязанностей зам. декана - контролировать успеваемость этого лица на всех этапах процесса обучения. Этим определяется набор сведений об этом лице, которыми хотел бы располагать зам. декана.

Для преподавателя СТУДЕНТ - это лицо, имеющее право посещать его занятия и обязанное в определённые сроки отчитываться о результатах изучения тех дисциплин, которые ведёт преподаватель.

Для уборщицы СТУДЕНТ - это безликое множество людей, таскающее грязь с улицы, повсюду плюющее, забивающее мусором все помещения, бессмысленно галдящее в коридорах и мешающее махать шваброй.

В литературе часто используют термин «сущность » как в смысле «тип сущности », так и в смысле «экземпляр сущности ». Мы будем поступать так же, когда это не будет вызывать недоразумений.

2.2.2 Атрибут

Атрибут - это поименованная характеристика сущности (свойство типа сущности), значимая с точки зрения пользователя.

Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей (например, ЦВЕТ может быть определен для многих сущностей: АВТОМОБИЛЬ, ТЕКСТ и т.д.). Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности. Примерами атрибутов для сущности АВТОМОБИЛЬ являются ТИП, МАРКА, НОМЕРНОЙ ЗНАК, ЦВЕТ и т.д.

У атрибута также существует различие между типом и экземпляром, при этом каждому экземпляру сущности присваивается только одно значение атрибута.

Например:

Тип атрибута ЦВЕТ имеет много экземпляров или значений:

Красный, Синий и т.д.

Любой атрибут является атрибутом только в связи с типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность. Например, для автомобильного завода цвет - это только атрибут продукта производства, а для лакокрасочной фабрики цвет - тип сущности.

Примеры: НомерСтудбилета, ФамилияПреподавателя, НазваниеУчебника, Заказчик и т.п.

Атрибут может быть простым , как первые три. Их значения принадлежат простым типам данных.

Он может быть составным, например {ИмяЗаказчика, АдресЗаказчика, ТелефонЗаказчика}

Заметим, что решение о том, является ли атрибут простым или составным, зависит от степени детализации сведений, приемлемой для пользователя. Например, НомерАудитории можно считать простым атрибутом, если пользователя вполне устраивают строковые значения вида `227рк", `418фэт", `411гл" .

Атрибут может быть производным . Например, в состав атрибутов сущности ГРУППА может входить атрибут ЧисленностьГруппы . Его значение для каждого экземпляра ГРУППы может быть вычислено подсчётом числа экземпляров сущности СТУДЕНТ, связанных с этим экземпляром.

Замечание . Значения производных атрибутов сохраняются в БД в исключительных случаях. Однако на этапе проектирования все такие атрибуты, представляющие интерес для пользователя, должны быть выявлены и описаны.

Ключ - минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся.

Для сущности Расписание поездов ключом является атрибут Номер_поезда или набор: {Пункт_отправления, Время_отправления и Пункт_назначения} .

Выделяют уникальные ключи (потенциальные ключи) и неуникальные . Значение уникального ключа не может встретиться у двух экземпляров сущности. Оно указывает на один и только один экземпляр (НомерСтудбилета, НомерАудитории ). Значение неуникального ключа указывает на множество экземпляров (ФамилияПреподавателя = Иванов указывает на всех Ивановых, преподающих в ВУЗе).

Ключом может быть не любой атрибут сущности. Например, ДатаНайма или Должность преподавателя вряд ли могут использоваться для идентификации преподавателей.

Сущность может иметь несколько уникальных и неуникальных ключей.

Атрибут нельзя назначить уникальным ключом сущности. Он либо является таковым, либо не является.

2.2.4 Связь

Связь - это характеристика отношений между двумя или более сущностями.

Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой.

Однако одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи. А так как в реальных базах данных нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.

Как и для сущностей и атрибутов, в ER-модели различаются типы (классы) и экземпляры связей .

Описание сущностей и их связей -это и есть (с точки зрения проектировщика БД) основная часть модели требований пользователя к данным.

Однако средства естественного языка мало пригодны для описания, прежде всего, из-за громоздкости и малой наглядности. Любая нетривиальная модель будет содержать десятки шаблонов, подобных приведённым выше. В этом множестве предложений трудно выделить все связи, в которые вступает одна и та же сущность, трудно отследить цепочки связей, которые задействованы в транзакциях и т.п. Нужны специальные языковые средства для представления модели.

2.3 Классификация сущностей и связей. Системы обозначения ER-моделей

Идея Чена, благодаря которой его имя стало широко известным в кругах проектировщиков баз данных, состоит в том, что сущности и связи следует представлять графически . Тогда модель требований пользователя будет компактной и наглядной. Существует великое множество систем обозначений для представления ER-моделей . Стандарта нет. Мы будем придерживаться наиболее распространённых обозначений.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Построение инфологической модели тестовой программы по электронному учебнику для проверки знаний учащихся. Инфологическое моделирование и семантическое представление предмета в базе данных. Модель "сущность-связь" и связи между выявленными сущностями.