База данных магазина «САД и ОГОРОД»

Основными понятиями модели"сущность-связь" являются: сущность, связь и атрибут.

Любой фрагмент предметной области может  быть представлен как множество сущностей, между которыми существует некоторое множество.

Сущность – это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться в проектируемой системе. Сущность имеет имя, уникальное в пределах системы. Сущность соответствует некоторому классу однотипных объектов, то есть в системе существует множество экземпляров данной сущности.

Пример. Сущность: люди, продукты, студенты и т.д. Экземпляры сущности: конкретный человек, конкретный продукт, конкретный студент и т.д.

Сущности  не обязательно должны быть непересекающимися. Например, экземпляр сущности СТУДЕНТ, также принадлежит сущности ЛЮДИ.

Объект, которому соответствует понятие  сущности, имеет свой набор атрибутов – характеристик, определяющих свойства данного объекта. Атрибут должен иметь имя, уникальное в пределах данной сущности.

Пример. Рассмотрим множество товаров, имеющихся в магазине. Сущность Товар можно представить следующими характеристиками (атрибутами): код товара, название товара, количество товара, описание, цена товара. Для определения сущности и ее атрибутов используется обозначение вида Товар (код товара, название товара, количество товара, описание, цена товара).

Пример. Поставщиков, поставляющих продукты в магазин, можно описать сущностью Поставщики (код поставщика, название поставщика, адрес, фамилия поставщика, имя поставщика, отчество поставщика, телефон).

Множество допустимых значений любой характеристики (атрибута) называется доменом.

Пример: Количество товара хранит информацию о сумме товара, поступившего в магазин.

Набор атрибутов сущности должен быть таким, чтобы можно было однозначно найти  требуемый экземпляр сущности.

Пример. Сущность Товар однозначно определяется атрибутом код товара, поскольку все коды товаров различны.

Первичный ключ сущности – это 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. Среди атрибутов сущности чаще всего обозначается подчеркиванием.

Пример. Сущность Поставка (код поставки, код поставщика, дата поставки, код товара, Количество, Цена,) содержит информацию о поставке товара за конкретный день от конкретного поставщика. Для этой сущности первичным ключом будут атрибуты дата поставкии код товара, поскольку за день могут быть поставлены несколько товаров, а конкретный товар может быть поставлен в разные дни. Исключение любого атрибута из ключа не позволит однозначно найти требуемый экземпляр сущности, т.е. будет нарушено условие минимальности. Ключевой атрибут сущности выделяется подчеркиванием.

Между сущностями могут быть установлены  связи.

Связь – это ассоциация, установленная между несколькими сущностями, и показывающая какие ограничения установлены между сущностями.

Пример. B магазине происходит поставка товара, т.е. между сущностями Товар и Поставка существует связь «происходит» (товар-поставка).Так как товар в магазин поставляют поставщики, то между сущностями Товар и Поставщики существует связь «поставляют» (товар-поставщики).

Связь, существующая между двумя сущностями, называется бинарной связью. Связь, существующая между n сущностями, называется n-арной связью. Любую n-арную связь всегда можно заменить множеством бинарных, они лучше отображают семантику предметной области.

Важным  свойством модели "сущность-связь" является то, что она может быть представлена в виде графической схемы (диаграммы). Это значительно облегчает анализ предметной области. В табл.1приводится список используемых обозначений.

 

Таблица 1

Условные обозначения

Обозначение	Пояснение
	Независимая сущность
	Зависимая сущность
	Атрибут
	Ключевой  атрибут
	Связь
	Связь степени 1, необязательный класс принадлежности
	Связь степени 1, обязательный класс принадлежности
	Связь степени N, необязательный класс принадлежности
	Связь степени N, обязательный класс принадлежности
	Связь от зависимой к независимой сущности

 

Бинарные  связи могут иметь различные  степени:

Один-к-одному (1:1) – означает, что такой связив каждый момент времени каждому экземпляру сущности Aсоответствует 1 или 0 экземпляров сущности B. (рис. 3: прямоугольники обозначают сущности, а ромб – связь). Так как степень связи для каждой сущности равна 1, то они соединяются одной линией.

 

Рис. 3.Связь один-к-одному

Один-ко-многим (1:N) – одному экземпляру сущности А соответствуют 0, 1 или N экземпляров сущности B(рис. 4)

Рис. 4.Связь один-ко-многим

Многие-ко-многим (M:N) – экземпляру сущности Aсоответствуют 0, 1 или N экземпляров сущности B, и наоборот, одному экземпляру сущности Bсоответствуют 0, 1 или N экземпляров сущности A(рис. 5).

 

Рис. 5.Связь многие-ко-многим

Другой важной характеристикой  связи помимо ее степени является класс принадлежности входящих в  нее сущностей. Существует обязательный и необязательный классы принадлежности для каждого типа сущностей. Рассмотрим классы принадлежности для связи один-ко-многим:

Товары  входят в группы товаров. Товар не может входить в группу товара , если его нет в магазине, поэтому  сущность Группа товара является зависимой от сущности Товар. Товар может входить в разные группы, а группа состоит из конкретного товара, поэтому степень связи N:1. СущностьГруппы товара имеет необязательный класс принадлежности, а сущность Товары обязательный класс принадлежности (рис. 6).

 

Рис. 6. Связь 1:N, обязательный и необязательный классы принадлежности

В магазине происходит поставка товаров. Сущность Поставка является зависимой от сущности Товар. Товар может быть поставлен в разные дни (а может быть вообще не поставлен), но конкретная поставкасвязана с несколькими товарами. Таким образом, степень связиN:1 , сущность Поставка имеет необязательный класс принадлежности, а сущность Товар обязательный класс принадлежности (рис. 7).

Рис. 7. Связь 1:N, обязательный и необязательный классы принадлежности

В магазине поставки осуществляются поставщиками. ОдинПоставщик может осуществлять много поставок, а каждая Поставка осуществляется только одним поставщиком, т.е. степень связи 1:N. Каждый поставщик должен осуществлять поставки, а поставка должна осуществляться конкретным поставщиком, т.е. обе сущности имеют обязательный характер (рис. 8).

Рис. 8. Связь 1:N, обязательные классы принадлежности

Сущность Поставщики имеют один юридический адрес, следовательно, должны находиться в одном конкретном городе. А в одном городе могут находиться один, несколько или ни одного поставщика. Т.е. связь будет N:1, сущность Города будет иметь обязательный, а сущность Поставщики – необязательный классы принадлежности (рис. 9).

Рис. 9. Связь 1:N, обязательный и необязательный классы принадлежности

3. Построение модели «сущность-связь»

В процессе построение модели «сущность-связь» можно  выделить несколько этапов:

• Определение списка сущностей выбранной предметной области
• Определение списка атрибутов сущностей
• Описание связей между сущностями (степени, классы принадлежности связей, а также атрибуты связей, если они необходимы)
• Организация данных в виде диаграммы «сущность-связь»

В качестве примера построим диаграмму, отображающую связь данных для информационной системы учета поставки товаров  в магазин. БД должна хранить информацию о товарах, поставляемых в магазин, заказах на поставку товаров, а также  о поставщиках товаров.

Список  сущностей и их атрибутов, необходимых  для реализации поставленной задачи:

1. Товар.

• Код товара – уникальный идентификатор, ключевой атрибут
• Товар – название товара
• Цена – денежное выражение стоимости товара
• Описание – для определения важных характеристик товара
• Количество – сумма товаров в магазине

2. Поставщики.

• Код поставщика – уникальный идентификатор, ключевой атрибут.
• Поставщик – название организации
• Фамилия, имя, отчество – инициалы директора организации или ответственного лица
• Код города – город, в котором находится поставщик
• Адрес – улица, на которой расположена организация-поставщик
• Телефон – номер, по которому можно связаться с поставщиком

3. Поставка.

• Код поставки – уникальный идентификатор, ключевой атрибут.
• Код поставщика – поставщик, осуществляющий поставку товара
• Код товара – товар, поступивший в магазин
• Цена – денежное выражение стоимости поставки
• Количество – сумма поступившего товара
• Дата поставки – день поступления товара

4. Город.

• Код города – уникальный идентификатор, ключевой атрибут.
• Город

5. Группа товаров.

• Код группы – уникальный идентификатор, ключевой атрибут.
• Группа – название группы, в которую входят товары
• Описание – для определения важных характеристик товара

После объединения всех фрагментов в общую  модель и добавления атрибутов, получится  диаграмма "сущность-связь", приведенная нарис. 10.

Рис. 10. Диаграмма «сущность-связь» учета поставки товаров в магазин

4. Проектирование реляционной модели БД

В конце 60-х годов появились работы, в  которых обсуждались возможности  применения различных даталогических моделей данных, представленных в табличном виде привычным способом представления данных. Для такого представления с использованием теории множеств было показано, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение (relation – отношение).

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

Основные правила составления таблиц:

• Каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя.
• Строки имеют фиксированное число полей (столбцов) и значений(множественные поля и повторяющиеся группы недопустимы). Иначе говоря, в каждой позиции таблицы на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение или ничего.
• Строки таблицы обязательно отличаются друг от друга хотя бы единственным значением, что позволяет однозначно идентифицировать любую строку такой таблицы.
• Столбцам таблицы однозначно присваиваются имена, и в каждом из них размещаются однородные значения данных (даты, фамилии, целые числа или денежные суммы).
• Полное информационное содержание базы данных представляется в виде явных значений данных и такой метод представления является единственным, частности, не существует каких-либо специальных "связей" или указателей, соединяющих одну таблицу с другой.
• При выполнении операций с таблицей ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке безотносительно к их информационному содержанию. Этому способствует наличие имен таблиц и их столбцов, а также возможность выделения любой их строки или любого набора строк с указанными признаками.

Модель  «сущность-связь» используется на ранних стадиях проектирования БД,является концептуальной моделью и не учитывает особенности конкретной СУБД (допустимые типы и наименования полей и таблиц, ограничения целостности и т.п.). Алгоритм однозначного преобразования модели «сущность-связь» в реляционную модель данных (т.е. осуществляется переход от мифологического моделирования к логическому проектированию модели реляционной БД).

Каждой  сущности модели «сущность-связь» ставится в соответствие отношение реляционной  модели. При этом на имена отношений накладываются ограничения, присущие конкретной СУБД.

Каждый  атрибут сущности становится атрибутом соответствующего отношения. На имена атрибутов отношения также накладываются ограничения выбранной СУБД. Для каждого атрибута задается конкретный допустимый в СУБД тип данных и обязательность или необязательность данного атрибута.

Первичный ключ сущности становится первичным  ключом соответствующего отношения. Атрибуты, входящие в первичный ключ отношения, автоматически получают свойство отсутствия неопределенных значений.