Основными понятиями метода сущность-связь являются следующие:

Сущность,

Атрибут сущности,

Ключ сущности,

Связь между сущностями,

Степень связи,

Класс принадлежности экземпляров сущности,

Диаграммы ER-экземпляров,

Диаграммы ER-типа.

Сущность представляет собой объект, информация о котором хранится в БД. Экземпляры сущности отличаются друг от друга и однозначно идентифицируются. Названиями сущностей являются, как правило, существительные, например: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ДИСЦИПЛИНА, КАФЕДРА, ГРУППА.

Атрибут представляет собой свойство сущности. Это понятие аналогично понятию атрибута в отношении. Так, атрибутами сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ может быть его Фамилия, Должность, Стаж (преподавательский) и т. д.

Ключ сущности - атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации экземпляра сущности. Как видно из определения, понятие ключа сущности аналогично понятию ключа отношения.

Связь двух или более сущностей - предполагает зависимость между атрибутами этих сущностей. Название связи обычно представляется глаголом. Примерами связей между сущностями являются следующие: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЕТ ДИСЦИПЛИНУ (Иванов ВЕДЕТ «Базы данных»), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПРЕПОДАЕТ-В ГРУППЕ (Иванов ПРЕПОДАЕТ-В 256 группе), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ РАБОТАЕТ-НА КАФЕДРЕ (Иванов РАБОТАЕТ-НА 25 кафедре).

Приведенные определения сущности и связи не полностью формализованы, но приемлемы для практики. Следует иметь в виду, что в результате проектирования могут быть получены несколько вариантов одной БД. Так, два разных проектировщика, рассматривая одну и ту же проблему с разных точек зрения, могут получить различные наборы сущностей и связей. При этом оба варианта могут быть рабочими, а выбор лучшего из них будет результатом личных предпочтений.

С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей, экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие графические средства:

диаграммы ER-экземпляров,

диаграммы ER-muna, или ER-диаграммы.

На рис. 1 приведена диаграмма ER-экземпляров для сущностей ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и ДИСЦИПЛИНА со связью ВЕДЕТ.

Рисунок 1 - Диаграмма ER-экземпляров

Диаграмма ER-экземпляров показывает, какую конкретно дисциплину (СУБД, ПЛ/1 и т.д.) ведет каждый из преподавателей. На рисунок 2 представлена диаграмма ER-типа, соответствующая рассмотренной диаграмме ER-экземпляров.

Рисунок 2 - Диаграмма ER-типа

На начальном этапе проектирования БД выделяются атрибуты, составляющие ключи сущностей.

На основе анализа диаграмм ER-типа формируются отношения проектируемой БД. При этом учитывается степень связи сущностей и класс их принадлежности, которые, в свою очередь, определяются на основе анализа диаграмм ER-экземпляров соответствующих сущностей.

Степень связи является характеристикой связи между сущностями, которая может быть типа: 1:1, 1:М, М:1, М:М.

Класс принадлежности (КП) сущности может быть: обязательным и необязательным.

Класс принадлежности сущности является обязательным, если все экземпляры этой сущности обязательно участвуют в рассматриваемой связи, в противном случае класс принадлежности сущности является необязательным.

Варьируя классом принадлежности сущностей для каждого из названных типов связи, можно получить несколько вариантов диаграмм ER-типа. Рассмотрим примеры некоторых из них.

Пример 1. Связи типа 1:1 и необязательный класс принадлежности.

В приведенной на рис. 1 диаграмме степень связи между сущностями 1:1, а класс принадлежности обеих сущностей необязательный. Действительно, из рисунка видно следующее:

Каждый преподаватель ведет не более одной дисциплины, а каждая дисциплина ведется не более чем одним преподавателем (степень связи 1:1);

Некоторые преподаватели не ведут ни одной дисциплины и имеются дисциплины, которые не ведет ни один из преподавателей (класс принадлежности обеих сущностей необязательный).

Пример 2. Связи типа 1:1 и обязательный класс принадлежности.

На рис. 3 приведены диаграммы, у которых степень связи между сущностями 1:1, а класс принадлежности обеих сущностей обязательный.

В этом случае каждый преподаватель ведет одну дисциплину и каждая дисциплина ведется одним преподавателем.

Рисунке 3 - Диаграммы для связи 1:1 и обязательным КП обеих сущностей

Возможны два промежуточных варианта с необязательным классом принадлежности одной из сущностей. Замечания.

На диаграммах ER-типа обязательное участие в связи экземпляров сущности отмечается блоком с точкой внутри, смежным с блоком этой сущности (рис. 6.3б).

При необязательном участии экземпляров сущности в связи дополнительный блок к блоку сущности не пристраивается, а точка размещается на линии связи (рис. 6.2).

Символы на линии связи указывают на степень связи.

Под каждым блоком, соответствующим некоторой сущности, указывается ее ключ, выделяемый подчеркиванием. Многоточие за ключевыми атрибутами означает, что возможны другие атрибуты сущности, но ни один из них не может быть частью ее ключа. Эти атрибуты выявляются после формирования отношений.

На практике степень связи и класс принадлежности сущностей при проектировании БД определяется спецификой предметной области. Рассмотрим примеры вариантов со степенью связи 1:М или М:1.

Пример 3. Связи типа 1:М.

Каждый преподаватель может вести несколько дисциплин, но каждая дисциплина ведется одним преподавателем.

Пример 4. Связи типа М:1.

Каждый преподаватель может вести одну дисциплину, но каждую дисциплину могут вести несколько преподавателей.

Примеры с типом связи 1:М или М:1 могут иметь ряд вариантов, отличающихся классом принадлежности одной или обеих сущностей. Обозначим обязательный класс принадлежности символом «О», а необязательный - символом «Н», тогда варианты для связи типа 1:М условно можно представить как: О-О, ОН, Н-О, Н-Н. Для связи типа М:1 также имеются 4 аналогичных варианта.

Пример 5. Связи типа 1:М вариант Н-О.

Каждый преподаватель может вести несколько дисциплин или ни одной, но каждая дисциплина ведется одним преподавателем (рис. 4).

По аналогии легко составить диаграммы и для остальных вариантов.

Пример 6. Связи типа М:М.

Каждый преподаватель может вести несколько дисциплин, а каждая дисциплина может вестись несколькими преподавателями.

Как и в случае других типов связей, для связи типа М:М возможны 4 варианта, отличающиеся классом принадлежности сущностей.

Пример 7. Связи типа М:М и вариант класса принадлежности О-Н.

Допустим, что каждый преподаватель ведет не менее одной дисциплины, а дисциплина может вестись более чем одним преподавателем, есть и такие дисциплины, которые никто не ведет. Соответствующие этому случаю диаграммы приведены на рис. 5.

Рисунок 4 - Диаграммы для связи типа 1:М варианта Н-О

Выявление сущностей и связей между ними, а также формирование на их основе диаграмм ER-типа выполняется на начальных этапах метода сущность-связь. Рассмотрим этапы реализации метода.

Рисунок 5 - Диаграммы для связи типа М: М и варианта О-Н

Пример разработки простой ER-модели

При разработке ER-моделей необходимо получить следующую информацию о предметной области:

1. Список сущностей предметной области.

2. Список атрибутов сущностей.

3. Описание взаимосвязей между сущностями.

ER-диаграммы удобны тем, что процесс выделения сущностей, атрибутов и связей является итерационным. Разработав первый приближенный вариант диаграмм, можно уточнить их, опрашивая экспертов предметной области. При этом документацией, в которой фиксируются результаты бесед, являются сами ER-диаграммы.

Задача: разработать ER-модель для АИС некоторой оптовой торговой фирмы .

Основные этапы решения задачи

1. Изучение предметной области и процессов, происходящих в ней - как правило, осуществляется путем опроса сотрудников фирмы, чтения документации, изучения формы заказов, накладных и т.п.

Например, в ходе беседы с менеджером по продажам, выяснилось, что он (менеджер) считает, что проектируемая АИС должна выполнять следующие действия:

· Хранить информацию о покупателях.

· Печатать накладные на отпущенные товары.

· Следить за наличием товаров на складе.

2. Определение сущностей. Для этого необходимо выделить все существительные в предложениях, описывающих процессы, происходящие в изучаемой предметной области. Это и будут потенциальные кандидаты на сущности и их атрибуты. Проанализируем их (непонятные термины будем выделять знаком вопроса):

· Покупатель - кандидат на сущность.

· Накладная - кандидат на сущность.

· Товар - кандидат на сущность.

· (?) Склад - а вообще, сколько складов имеет фирма? Если несколько, то это будет кандидатом на новую сущность.

· (?) Наличие товара - это, скорее всего, атрибут, но атрибут какой сущности?

3. Определение связей между сущностями. Для рассматриваемого примера сразу возникает очевидная связь между сущностями: «Покупатели могут покупать много Товаров » и «Товары могут продаваться многим Покупателям ». Первый вариант диаграммы выглядит так:

Задав дополнительные вопросы менеджеру, были выявлены новые данные о том, что:

· фирма имеет несколько складов, а каждый товар может: храниться на нескольких складах; быть проданным с любого склада;

· покупатели покупают товары, получая при этом накладные, в которые внесены данные о количестве и цене купленного товара;

· каждый покупатель может получить несколько накладных;

· каждая накладная выписывается на одного покупателя;

· каждая накладная содержит хотя бы один товар (не бывает пустых накладных);

· каждый товар, в свою очередь, может быть продан нескольким покупателям через несколько накладных;

· каждая накладная должна быть выписана с определенного склада, и с любого склада может быть выписано много накладных.

Учитывая новые сведения, диаграмма примет следующий вид:

4. Определение атрибутов сущностей. Беседуя с сотрудниками фирмы, были выяснены следующие обстоятельства:

· каждый покупатель является юридическим лицом и имеет наименование, адрес, банковские реквизиты;

· каждый товар имеет наименование, цену, а также характеризуется единицами измерения;

· каждая накладная имеет уникальный номер, дату выписки, список товаров с количествами и ценами, а также общую сумму накладной; накладная выписывается с определенного склада и на определенного покупателя;

· каждый склад имеет свое наименование.

Снова выпишем все существительные, которые будут потенциальными атрибутами, и проанализируем их:

· Юридическое лицо – т.к. фирма работает только с юридическими лицами (не работает с физическими лицами), то такой атрибут выделять нет смысла.

· Наименование покупателя - характеристика покупателя.

· Адрес - характеристика покупателя.

· Банковские реквизиты - характеристика покупателя.

· Наименование товара - характеристика товара.

· (?) Цена товара - похоже, что это характеристика товара. Отличается ли эта характеристика от цены в накладной?

· Единица измерения - характеристика товара.

· Номер накладной - уникальная характеристика накладной.

· Дата накладной - характеристика накладной.

· (?) Список товаров в накладной - список не может быть атрибутом. Вероятно, нужно выделить этот список в отдельную сущность.

· (?) - это характеристика, но характеристика чего? Это характеристика не просто "товара", а "товара в накладной".

· (?) Цена товара в накладной - характеристика товара в накладной. Но цена товара уже встречалась выше - это одно и то же?

· Сумма накладной - характеристика накладной. Эта характеристика не является независимой. Сумма накладной равна сумме стоимостей всех товаров, входящих в накладную.

· Наименование склада - характеристика склада.

В ходе дополнительной беседы с менеджером удалось прояснить различные понятия цен. Оказалось, что каждый товар имеет некоторую текущую цену. Эта цена, по которой товар продается в данный момент. Естественно, что эта цена может меняться со временем. Цена одного и того же товара в разных накладных, выписанных в разное время, может быть различной. Таким образом, имеется две цены - цена товара в накладной и текущая цена товара.

С возникающим понятием «Список товаров в накладной» все довольно ясно. Сущности Накладная и Товар связаны друг с другом отношением типа много-ко-многим . Такая связь должна быть разделена на две связи типа один-ко-многим. Для этого требуется дополнительная сущность. Этой сущностью и будет сущность Список товаров в накладной . Связь ее с сущностями Накладная и Товар характеризуется следующими фразами: «Каждая накладная обязана иметь несколько записей из списка товаров в накладной», «Каждая запись из списка товаров в накладной обязана включаться ровно в одну накладную», «Каждый товар может включаться в несколько записей из списка товаров в накладной», «Каждая запись из списка товаров в накладной обязана быть связана ровно с одним товаром».

Атрибуты Количество товара в накладной и Цена товара в накладной являются атрибутами сущности Список товаров в накладной .

Точно также поступим со связью, соединяющей сущности Склад и Товар . Введем дополнительную сущность Товар на складе . Атрибутом этой сущности будет Количество товара на складе . Таким образом, товар будет числиться на любом складе и количество его на каждом складе будет свое.

В результате ER-диаграмма примет вид:

Модели данных

Модель предметной области поддерживается в памяти компьютера с помощью СУБД. В силу этого результат моделирования зависит не только от предметной области, но и от используемой СУБД, т.к. каждая СУБД предоставляет свой инструментарий для отображения предметной области. Этот инструментарий принято называть моделью данных .

Модель данных определяется тремя компонентами:

· допустимой организацией данных;

· ограничениями целостности (семантической);

· множеством операций, допустимых над объектами модели данных.

Допустимая организация данных определяется разнообразием и количеством типов объектов модели данных, ограничениями на структуру данных.

Ограничения целостности поддерживаются средствами, предусмотренными в модели данных для выражения ограничений на значения данных и ассоциации, которые (ограничения) характеризуют достоверные состояния БД.

Ряд ограничений целостности поддерживается моделью данных по умолчанию и распространяется на все типовые ситуации, возникновение которых возможно при внесении изменений в БД. Например, если между записями типа ГРУППА и СТУДЕНТ установлена иерархическая связь, то СУБД воспрепятствует удалению сведений о студенческой группе, если с ней связана хотя бы одна запись о студенте.

Другие ограничения целостности могут задаваться явно и также распространяться на множество однотипных ситуаций или на значения отдельных полей. Например, предположим, что при определении записи для какого-либо поля задано свойство уникальности значений, тогда СУБД воспрепятствует появлению в БД двух записей с одинаковым значением этого поля.

Множество операций определяет виды обработок, которым могут подвергаться объекты модели данных. Прежде всего, это – операции выборки данных и операции, изменяющие состояние БД.

Поддерживаемые СУБД модели данных традиционно разбиваются на: сетевые , иерархические , реляционные (имеются также другие модели данных). Эта классификация условна, т.к. каждая СУБД поддерживает свою оригинальную модель данных. И даже если модель данных относится к одной из выделенных разновидностей, она может содержать достаточно много отличительных особенностей. Наиболее распространенными моделями являются реляционные модели данных (РМД).

В реальном проектировании структуры базы данных применяется метод - так называемое, семантическое моделирование . Семантическое моделирование представляет собой моделирование структуры данных, опираясь на смысл этих данных. В качестве инструмента семантического моделирования используются различные варианты диаграмм сущность-связь (ER - Entity-Relationship ).

Первый вариант модели сущность-связь был предложен в 1976 г. Питером Пин-Шэн Ченом. В дальнейшем многими авторами были разработаны свои варианты подобных моделей (нотация Мартина, нотация IDEF1X, нотация Баркера и др.). Кроме того, различные программные средства, реализующие одну и ту же нотацию, могут отличаться своими возможностями. По сути, все варианты диаграмм сущность-связь исходят из одной идеи - рисунок всегда нагляднее текстового описания. Все такие диаграммы используют графическое изображение сущностей предметной области, их свойств (атрибутов), и взаимосвязей между сущностями.

Мы опишем работу с ER-диаграммами близко к нотации Баркера, как довольно легкой в понимании основных идей. Данная глава является скорее иллюстрацией методов семантического моделирования, чем полноценным введением в эту область.

Основные понятия ER-диаграмм

Определение 1 : Сущность - это класс однотипных объектов, информация о которых должна быть учтена в модели.
Каждая сущность должна иметь наименование, выраженное существительным в единственном числе. Примерами сущностей могут быть такие классы объектов как "Поставщик", "Сотрудник", "Накладная". Каждая сущность в модели изображается в виде прямоугольника с наименованием:

Рис. 1

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:

Рис. 2

Определение 4 : Ключ сущности - это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность заключается в том, что удаление любого атрибута из ключа нарушается его уникальность. Сущность может иметь несколько различных ключей. Ключевые атрибуты изображаются на диаграмме подчеркиванием:

Рис. 3

Определение 5 : Связь - это некоторая ассоциация между двумя сущностями. 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:

Рис. 4

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 :

Рис. 5

Связь типа один-к-одному означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с одним экземпляром второй сущности (правой). Связь один-к-одному чаще всего свидетельствует о том, что на самом деле мы имеем всего одну сущность, неправильно разделенную на две.

Связь типа один-ко-многим 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 . Характерный пример такой связи приведен на Рис. 4.

Связь типа много-ко-многим 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. 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 :

Рис. 6

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 обязан быть связан не менее чем с одним экземпляром другой сущности.
Связь может иметь разную модальность с разных концов (как на Рис. 4). 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 Рис. 4 читается так:

Слева направо: "каждый сотрудник может иметь несколько детей".
Справа налево: "Каждый ребенок обязан принадлежать ровно одному сотруднику".

Пример разработки простой ER-модели

При разработке ER-моделей мы должны получить следующую информацию о предметной области:

1. Список сущностей предметной области.
2. Список атрибутов сущностей.
3. Описание взаимосвязей между сущностями.

ER-диаграммы удобны тем, что процесс выделения сущностей, атрибутов и связей является итерационным. Разработав первый приближенный вариант диаграмм, мы уточняем их, опрашивая экспертов предметной области. При этом документацией, в которой фиксируются результаты бесед, являются сами ER-диаграммы.

Предположим, что перед нами стоит задача разработать информационную систему по заказу некоторой оптовой торговой фирмы. В первую очередь мы должны изучить предметную область и процессы, происходящие в ней. Для этого мы опрашиваем сотрудников фирмы, читаем документацию, изучаем формы заказов, накладных и т.п.

Например, в ходе беседы с менеджером по продажам, выяснилось, что он (менеджер) считает, что проектируемая система должна выполнять следующие действия:

• Хранить информацию о покупателях.
• Печатать накладные на отпущенные товары.
• Следить за наличием товаров на складе.

Выделим все существительные в этих предложениях - это будут потенциальные кандидаты на сущности и атрибуты, и проанализируем их (непонятные термины будем выделять знаком вопроса):

• Покупатель - явный кандидат на сущность.
• Накладная - явный кандидат на сущность.
• Товар - явный кандидат на сущность
• (?)Склад - а вообще, сколько складов имеет фирма? Если несколько, то это будет кандидатом на новую сущность.
• (?)Наличие товара - это, скорее всего, атрибут, но атрибут какой сущности?

Сразу возникает очевидная связь между сущностями - "покупатели могут покупать много товаров" и "товары могут продаваться многим покупателям". Первый вариант диаграммы выглядит так:

Рис. 7

Задав дополнительные вопросы менеджеру, мы выяснили, что фирма имеет несколько складов. Причем, каждый товар может храниться на нескольких складах и быть проданным с любого склада.

Куда поместить сущности "Накладная" и "Склад" и с чем их связать? Спросим себя, как связаны эти сущности между собой и с сущностями "Покупатель" и "Товар"? Покупатели покупают товары, получая при этом накладные, в которые внесены данные о количестве и цене купленного товара. Каждый покупатель может получить несколько накладных. Каждая накладная обязана выписываться на одного покупателя. Каждая накладная обязана содержать несколько товаров (не бывает пустых накладных). Каждый товар, в свою очередь, может быть продан нескольким покупателям через несколько накладных. Кроме того, каждая накладная должна быть выписана с определенного склада, и с любого склада может быть выписано много накладных. Таким образом, после уточнения, диаграмма будет выглядеть следующим образом:

Рис. 8

Пора подумать об атрибутах сущностей. Беседуя с сотрудниками фирмы, мы выяснили следующее:

• Каждый покупатель является юридическим лицом и имеет наименование, адрес, банковские реквизиты.
• Каждый товар имеет наименование, цену, а также характеризуется единицами измерения.
• Каждая накладная имеет уникальный номер, дату выписки, список товаров с количествами и ценами, а также общую сумму накладной. Накладная выписывается с определенного склада и на определенного покупателя.
• Каждый склад имеет свое наименование.
• Снова выпишем все существительные, которые будут потенциальными атрибутами, и проанализируем их:
• Юридическое лицо - термин риторический, мы не работаем с физическими лицами. Не обращаем внимания.
• Наименование покупателя - явная характеристика покупателя.
• Адрес - явная характеристика покупателя.
• Банковские реквизиты - явная характеристика покупателя.
• Наименование товара - явная характеристика товара.
• (?)Цена товара - похоже, что это характеристика товара. Отличается ли эта характеристика от цены в накладной?
• Единица измерения - явная характеристика товара.
• Номер накладной - явная уникальная характеристика накладной.
• Дата накладной - явная характеристика накладной.
• (?)Список товаров в накладной - список не может быть атрибутом. Вероятно, нужно выделить этот список в отдельную сущность.
• (?)Количество товара в накладной - это явная характеристика, но характеристика чего? Это характеристика не просто "товара", а "товара в накладной".
• (?)Цена товара в накладной - опять же это должна быть не просто характеристика товара, а характеристика товара в накладной. Но цена товара уже встречалась выше - это одно и то же?
• Сумма накладной - явная характеристика накладной. Эта характеристика не является независимой. Сумма накладной равна сумме стоимостей всех товаров, входящих в накладную.
• Наименование склада - явная характеристика склада.

В ходе дополнительной беседы с менеджером удалось прояснить различные понятия цен. Оказалось, что каждый товар имеет некоторую текущую цену. Эта цена, по которой товар продается в данный момент. Естественно, что эта цена может меняться со временем. Цена одного и того же товара в разных накладных, выписанных в разное время, может быть различной. Таким образом, имеется две цены - цена товара в накладной и текущая цена товара.

С возникающим понятием "Список товаров в накладной" все довольно ясно. Сущности "Накладная" и "Товар" связаны друг с другом отношением типа много-ко-многим. Такая связь, как мы отмечали ранее, должна быть расщеплена на две связи типа один-ко-многим. Для этого требуется дополнительная сущность. Этой сущностью и будет сущность "Список товаров в накладной". Связь ее с сущностями "Накладная" и "Товар" характеризуется следующими фразами - "каждая накладная обязана иметь несколько записей из списка товаров в накладной", "каждая запись из списка товаров в накладной обязана включаться ровно в одну накладную", "каждый товар может включаться в несколько записей из списка товаров в накладной", " каждая запись из списка товаров в накладной обязана быть связана ровно с одним товаром". Атрибуты "Количество товара в накладной" и "Цена товара в накладной" являются атрибутами сущности " Список товаров в накладной".

Точно также поступим со связью, соединяющей сущности "Склад" и "Товар". Введем дополнительную сущность "Товар на складе". Атрибутом этой сущности будет "Количество товара на складе". Таким образом, товар будет числиться на любом складе и количество его на каждом складе будет свое.

Теперь можно внести все это в диаграмму:

Рис. 9

Концептуальные и физические ER-модели

Разработанный выше пример ER-диаграммы является примером концептуальной диаграммы . Это означает, что диаграмма не учитывает особенности конкретной СУБД. По данной концептуальной диаграмме можно построить физическую диаграмму , которая уже будут учитываться такие особенности СУБД, как допустимые типы и наименования полей и таблиц, ограничения целостности и т.п. Физический вариант диаграммы, приведенной на Рис. 9 может выглядеть, например, следующим образом:

Рис. 10

На данной диаграмме каждая сущность представляет собой таблицу базы данных, каждый атрибут становится колонкой соответствующей таблицы. Обращаем внимание на то, что во многих таблицах, например, "CUST_DETAIL" и "PROD_IN_SKLAD", соответствующих сущностям "Запись списка накладной" и "Товар на складе", появились новые атрибуты, которых не было в концептуальной модели - это ключевые атрибуты родительских таблиц, мигрировавших в дочерние таблицы для того, чтобы обеспечить связь между таблицами посредством внешних ключей.

Легко заметить, что полученные таблицы сразу находятся в 3НФ.

Выводы

Реальным средством моделирования данных является не формальный метод нормализации отношений, а так называемое семантическое моделирование .

В качестве инструмента семантического моделирования используются различные варианты диаграмм сущность-связь (ER - Entity-Relationship ).

Диаграммы сущность-связь позволяют использовать наглядные графические обозначения для моделирования сущностей и их взаимосвязей.

Различают концептуальные и физические ER-диаграммы. Концептуальные диаграммы не учитывают особенностей конкретных СУБД. Физические диаграммы строятся по концептуальным и представляют собой прообраз конкретной базы данных. Сущности, определенные в концептуальной диаграмме становятся таблицами, атрибуты становятся колонками таблиц (при этом учитываются допустимые для данной СУБД типы данных и наименования столбцов), связи реализуются путем миграции ключевых атрибутов родительских сущностей и создания внешних ключей.

При правильном определении сущностей, полученные таблицы будут сразу находиться в 3НФ. Основное достоинство метода состоит в том, модель строится методом последовательных уточнений первоначальных диаграмм.

В данной главе, являющейся иллюстрацией к методам ER-моделирования, не рассмотрены более сложные аспекты построения диаграмм, такие как подтипы, роли, исключающие связи, непереносимые связи, идентифицирующие связи и т.п.

What is ER Modeling?

Entity Relationship Modeling (ER Modeling) is a graphical approach to database design. It uses Entity/Relationship to represent real world objects.

An Entity is a thing or object in real world that is distinguishable from surrounding environment. For example each employee of an organization is a separate entity. Following are some of major characteristics of entities.

• An entity has a set of properties.
• Entity properties can have values.

In this tutorial, you will learn-

Let"s consider our first example again. An employee of an organization is an entity. If "Peter" is a programmer (an employee ) at Microsoft, he can have attributes ( properties) like name, age, weight, height, etc. It is obvious that those do hold values relevant to him.

Each attribute can have Values . In most cases single attribute have one value. But it is possible for attributes have multiple values also. For example Peter"s age has a single value. But his "phone numbers" property can have multiple values.

Entities can have relationships with each other. Let"s consider a simplest example. Assume that each Microsoft Programmer is given a Computer. It is clear that that Peter"s Computer is also an entity. Peter is using that computer and the same computer is used by Peter. In other words there is a mutual relationship among Peter and his computer.

In Entity Relationship Modeling, we model entities, their attributes and relationships among entities.

Enhanced Entity Relationship (EER) Model

Enhanced Entity Relationship (EER) Model is a high level data model which provides extensions to original Entity Relationship (ER) model. EER Models supports more details design. EER Modeling emerged as a solution for modeling highly complex databases.

EER uses UML notation. UML is the acronym for Unified Modeling Language; it is a general purpose modeling language used when designing object oriented systems. Entities are represented as class diagrams. Relationships are represented as associations between entities. The diagram shown below illustrates an ER diagram using the UML notation.

Why use ER Model?

Now you may think why use ER modeling when we can simply create the database and all of its objects without ER modeling? One of the challenges faced when designing database is the fact that designers, developers and end-users tend to view data and its usage differently. If this situation is left unchecked, we can end up producing a database system that does not meet the requirements of the users.

Communication tools understood by all stakeholders(technical as well non-technical users) are critical in producing database systems that meet the requirements of the users. ER models are examples of such tools.

ER diagrams also increase user productivity as they can be easily translated into relational tables.

Case Study: ER diagram for "MyFlix" Video Library

Let"s now work with the MyFlix Video Library database system to help understand the concept of ER diagrams. We will using this database for all hand-on in the remainder of this tutorials

MyFlix is a business entity that rents out movies to its members. MyFlix has been storing its records manually. The management now wants to move to a DBMS

Let"s look at the steps to develop EER diagram for this database-

1. Identify the entities and determine the relationships that exist among them.
2. Each entity, attribute and relationship, should have appropriate names that can be easily understood by the non-technical people as well.
3. Relationships should not be connected directly to eachother. Relationships should connect entities.
4. Each attribute in a given entity should have a unique name.

Entities in the "MyFlix" library

The entities to be included in our ER diagram are;

• Members - this entity will hold member information.
• Movies - this entity will hold information regarding movies
• Categories - this entity will hold information that places movies into different categories such as "Drama", "Action", and "Epic" etc.
• Movie Rentals - this entity will hold information that about movies rented out to members.
• Payments - this entity will hold information about the payments made by members.

Defining the relationships among entities

Members and movies

The following holds true regarding the interactions between the two entities.

• A member can rent a more than movie in a given period.
• A movie can be rented by more than one member in a given period.

From the above scenario, we can see that the nature of the relationship is many-to-many. Relational databases do not support many-to-many relationships. We need to introduce a junction entity . This is the role that the MovieRentals entity plays. It has a one-to-many relationship with the members table and another one-to-many relationship with movies table.

Movies and categories entities

The following holds true about movies and categories.

• A movie can only belong to one category but a category can have more than one movie.

We can deduce from this that the nature of the relation between categories and movies table is one-to-many.

Members and payments entities

The following holds true about members and payments

• A member can only have one account but can make a number of payments.

We can deduce from this that the nature of the relationship between members and payments entities is one-to-many.

Now lets create EER model using MySQL Workbench

In the MySQL workbench , Click - "+" Button

Double click on Add Diagram button to open the workspace for ER diagrams.

Following window appears

Let"s look at the two objects that we will work with.

The members" entity will have the following attributes

• Membership number
• Full names
• Gender
• Date of birth
• Physical address
• Postal address

Let"s now create the members table

1.Drag the table object from the tools panel

2.Drop it in the workspace area. An entity named table 1 appears

3.Double click on it. The properties window shown below appears

1. Change table 1 to Members
2. Edit the default idtable1 to membership_number
3. Click on the next line to add the next field
4. Do the same for all the attributes identified in members" entity.

Your properties window should now look like this.

Repeat the above steps for all the identified entities.

Your diagram workspace should now look like the one shown below.

Lets create relationship between Members and Movie Rentals

1. Select the place relationship using existing columns too
2. Click on membership_number in the Members table
3. Click on reference_number in the MovieRentals table

Repeat above steps for other relationships. Your ER diagram should now look like this -

Summary

• ER Diagrams play a very important role in the database designing process. They serve as a non-technical communication tool for technical and non-technical people.
• Entities represent real world things; they can be conceptual as a sales order or physical such as a customer.
• All entities must be given unique names.
• ER models also allow the database designers to identify and define the relations that exist among entities.

The entire ER Model is attached below. You can simple import it in MySQL Workbench

педагогические науки

• Хусаинова Гузалия Ядкаровна , кандидат наук, доцент, доцент
• Башкирский государственный университет

• ПРОЕКТИРОВАНИЕ
• БАЗЫ ДАННЫХ
• ER-ДИАГРАММА

В данной работе рассмотрено создание ER – диаграммы на примере детского магазина.

• Разработка приложения «Справочник по языку программирования Pascal» для ОС Android
• Работа с базой данных в среде Delphi на примере детского магазина
• Сравнение языков программирования на примере сортировки массива
• Формирование мотивации у школьников к занятиям физической культурой и спортом

Информационная модель предметной области представляет собой описание предметной области, выполненной без ориентации на программное и аппаратное обеспечение, используемые в будущем. Содержит исходную информацию о предметной области. Шаг создания инфологической модели называется инфологическим проектированием.

Целью инфологического моделирования является создание точного и полного отображения реального мира, используемого в будущем в качестве источника информации для построения базы данных.

Комплекс задач этого этапа состоит в выявлении общих информационных объектов и связей между ними. Результаты инфологического проектирования могут быть выражены в виде инфологической или концептуальной модели, которая представляет структуру данных. Для построения концептуальной модели используется метод моделирования «Сущность - связь» или ER-диаграмма.

При разработке стандартной схемы организации был определен следующий персонал, который включает: директора, администраторов, продавцов-консультантов по продажам, уборщиц, водителей. При организации работы магазина важным фактором является мобильная, квалифицированная работа сотрудников, способных организовать процесс обслуживания клиентов как можно быстрее и качественней.

Работа продавца-консультанта - это процесс, который можно разделить на следующие этапы:

• поиск нужного товара;
• формирование списка товаров;
• добавление информации о покупателях;

Информационные процессы этапов представлены в виде таблицы (Таблица 1.).

Таблица 1. Информационные процессы этапов

После изучения предметной области и анализа структуры системы были определены объекты. Список сущностей и связей представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Перечень сущностей предметной области

Название	Ключ сущности	Атрибуты сущности
Детский магазин	Код_магазина	Название ФамилияИО_владельца Адреса_магазинов
Сотрудники	Код_сотрудника	Должность ФамилияИО_сотрудника Паспортные данные Дата_рождения Образование Дата_устройства Код_магазина
Поставщики	Код_поставщика	Фирма_товара Дата_поставки Количество
Покупатели	Код_покупателя	ФамилияИО_покупателя Паспортные_данные Постоянный_клиент
	Код_заказа	ФамилияИО_заказчика Название_товара Количество Дата заказа Стоимость_заказа Код_доставки
	Код_товара	Название Материал В_наличии(шт) Заказано/ожидается Изображение Количество Код_поставщика Код_магазина

Таблица 3. Перечень связей между сущностями

Исходя из имеющихся данных, становится возможным построить ER-диаграмму, необходимую для дальнейшего проектирования информационной системы (рис.1).

Рисунок 1. ER-диаграмма.

Следующим шагом проектирования является создание логической структуры реляционной базы данных. Каждый информационный объект модели данных отображается с соответствующей реляционной таблицей. Структура реляционной таблицы определяется требуемым составом соответствующего информационного объекта, где каждый столбец (поле) соответствует одному из реквизитов объекта. Ключевые реквизиты объекта образуют уникальный ключ реляционной таблицы. Для каждого столбца вы указываете формат и размер данных. Строки (записи) таблицы соответствуют экземплярам объекта и генерируются при загрузке таблицы.

Связи между объектами модели данных реализуются теми же реквизитами - ключи связи в соответствующих таблицах. Ключом соединения всегда является уникальный ключ главной таблицы. Ключ в подчиненной таблице - это либо часть уникального ключа в нем, либо поле, которое не является частью первичного ключа. Ключ связи в подчиненной таблице называется внешним ключом. В Access можно создать схему данных, визуально представляющую логическую структуру базы данных. Определение отношений «один ко многим» в этой схеме должно соответствовать построенной модели данных. Появление схемы данных практически совпадает с графическим представлением информационно-логической модели. В таблицах 4 и 5 показаны структуры объектов "Товары" и «Сотрудники». Аналогично можно получить и другие таблицы базы данных.

Таблица 4. Структура таблицы «Товары»

Ключевое поле	Название поля
	Код_товара
		Текстовый
		Текстовый
	Название	Текстовый
		Числовой
	Материал	Текстовый
	В наличии(шт)	Текстовый
	Заказано/Ожидается	Текстовый
	Изображение	Поле объекта OLE
		Денежный
	Количество	Числовой
	Код поставщика	Числовой
		Числовой
	Код магазина	Числовой

Таблица 5. Структура таблицы «Сотрудники»

Ключевое поле	Название поля
	Код_сотрудника
	Должность	Текстовый
	ФИО сотрудника	Текстовый
	Паспортные данные	Числовой
	Дата рождения	Дата/время
		Текстовый
	Образование	Текстовый
		Числовой
	Фотография	Поле объекта OLE
	Дата устройства	Дата/время
		Текстовый
		Текстовый
	Код магазина	Числовой

Используя правила перевода ER - диаграмму на логическую схему можно завершающую схему - логическую схему данных (рис. 2)

Рисунок 2. Логическая схема базы данных.

Таким образом, в данной работе подробно рассмотрено получение ER - диаграммы и логической схемы на примеры детского магазина.

Список литературы

1. Айнуров К.И. Использование информационных технологий в обучении. – Магнитогорск.: МГПУ, 2014. – 85 с.
2. Викторов С.У. Развитие информационных технологий.– Пермь: ЛНА, 2011. – 74 с.
3. Хусаинов И.Г., Рахимова Р.А. Роль интерактивных технологий на уроках информатики в развитии этического воспитания учащихся // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 3. – С. 488.
4. Хусаинова Г.Я. Исследование температурных полей при стационарном течении аномальных жидкостей // Автоматизация. Современные технологии. 2016. № 7. С. 13-16.