Модель сущность-связь

Сущности

Определение:

Сущностью (англ. entity) называют некоторый объект, обладающий именем и атрибутами.

Определение:

Атрибутом (англ. attribute) называют некоторую характеристику объекта, содержащую имя атрибута и домен и обладающую некоторыми свойствами.

Пример сущности $Student$

Домен не указывает конкретный физический тип, однако позволяет указать, какие атрибуты будут иметь одинаковый тип в физической модели. Так, например, атрибуты $FirstName$ и $LastName$ сущности $Student$ будут обладать одним физическим типом.

Типы доменов:

• Простой — атомарное значение, например, $id$
• Составной — состоящий из нескольких значений, например, passport { series: char(4), number: char(6) }

Свойства атрибутов:

Обозначение	Свойство
M	Обязательное (англ. mandatory)
O	Необязательное (англ. optional)
PK	Основной ключ (англ. primary key)
Kn	Дополнительный ключ $n$ (англ. key)

Замечания:

• Так как любой атрибут обладает либо свойством обязательности, либо свойством необязательности, будем считать атрибуты необязательными по умолчанию, не указывая это свойство явно.
• Основной ключ можно выделить, подчеркнув атрибуты, входящие в него, сплошной линией.

Связи

Пример связи

Связь обозначается линией с двумя концами и обладает следующими характеристиками:

• Имя
• Связываемые сущности и их роли
• Тип связи (задается типами концов)

На примере показано, что студен принадлежит одной группе, а в группе может быть несколько студентов (в том числе нуль).

Типы концов:

Тип	Обозначение
Один
Много
Обязательный
Необязательный

Можно выбрать значение по умолчанию, которое будет обозначаться сплошной линией без символов.

Примеры:

Связь	Значение	По умолчанию
	Многие ко многим	Единственность, необязательность
	Один ко многим	Единственность, обязательность
	Один к одному	Единственность, обязательность

Замечание: В дальнейшем будем считать, что значениями по умолчанию будет «один» и «необязательный».

Ассоциации

Определение:

Ассоциацией (англ. association) называется многосторонняя связь, нагруженная произвольными не ключевыми атрибутами.

Графическое обозначение ассоциации

Замечания:

• Ассоциация обозначается прямоугольником с закругленными краями
• Может содержать не ключевые атрибуты
• Имеет произвольное количество концов с произвольными ролями и типами

Пример с ассоциацией

Проанализируем пример. Контракт заключается с одним студентом, на одну специальность, которая может быть не указана на момент заключения контракта. У контракта должен быть один или более поручителей. Контракт нагружен информацией о датах, когда контракт был подготовлен (обязательный атрибут) и подписан (опциональный атрибут, поскольку контракт может быть подписан не сразу).

Как понять, что использовать: ассоциацию, связь или сущность?

• Если нужно два конца и нет нагруженности, используем связь
• Если нужно идентифицировать, используем сущность, поскольку связь не идентифицируется из-за отсутствия ключевых элементов
• Иначе используется ассоциация

Многосторонние ассоциации

Пример неоднозначности интерпретации связей

Многостороннюю ассоциацию можно интерпретировать по-разному. Так, например, на рисунке может быть обозначено следующее:

• У каждого контракта есть один поручитель
• Можно быть поручителем у ровно одного контракта

Ограничение по Чену (англ. Chen-like, Look-across)		Зафиксировав остальные сущности, получаем ограничение на рассматриваемую. У каждого контракта есть поручитель.
Ограничение по Мерис (англ. Merise-like, Look-here)		Ограничение непосредственно на сущность. Можно быть поручителем у одного контракта.

Также существуют обобщенные ограничения (англ. generic), позволяющие зафиксировать произвольное подмножество.

Выразительная мощность ограничений

• Для ассоциаций с двумя концами:
  • Чен = Мерис = Обобщенные
• Для ассоциаций с тремя концами:
  • Чен + Мерис = Обобщенные
• Для ассоциации с четырьмя и более концами:
  • Чен + Мерис < Обобщенные

Слабые сущности

Определение:

Слабой сущностью называется сущность, у которой недостаточно атрибутов для идентификации.

Слабая сущность обозначается прямоугольником с двойной границей.

Определение:

Идентифицирующей связью называется связь, позволяющая слабой сущности получить атрибуты, необходимые для ее идентификации.

Пример слабой сущности

Идентифицирующая связь обозначается двойной сплошной линией.

Например, название учебной группы уникально в рамках одного университета. Если же мы будем рассматривать несколько университетов, для идентификации группы будет недостаточно лишь ее названия. В таком случае можно считать группу слабой сущностью, для идентификации которой необходим университет.

Альтернативные нотации

Выше рассматривалась нотация Crow's foot, предложенная Гордоном Эверестом.

Нотация Питера Чена

Модель Сущность-связь была предложена Питером Ченом в 1976 году, им же была предложена следующая графическая нотация:

UML-нотация

Для каждой таблицы явно подписывается, что она обозначает (ассоциацию, сущность и т.д.). Ограничения прописываются в виде $i..k$ (например, $1..n$), это позволяет наложить ограничение $2..n$, что было невозможно в Crow's foot.

Object Definition Language

Позволяет задавать схему базы данных кодом.

Рассмотрим пример. У студента есть идентификатор Id, имя Name, а также ссылка на группу group. Явно указываем, что противоположностью этой ссылки является соответствующее поле класса Group: inverse Group::students.

У группы есть Id и смножество студентов students, учащихся в группе. Указываем, что у студентов ссылка хранится в поле group.

В данном примере выражена связь один ко многим: студент зачислен в одну группу, в каждой группе есть несколько студентов.

 class Student {
   int Id;
   string Name;
   Group group inverse Group::students;
 }
 
 class Group {
   int id;
   Set<Student> students inverse Student::group;
 }