Інфологіческая модель баз даних "Сутність-зв'язок"
Основні поняття
Мета інфологіческого моделювання - забезпечення найбільш природних для людини способів збору і представлення тієї інформації, яку передбачається зберігати в створюваній базі даних. Тому інфологіческую модель даних намагаються будувати за аналогією з природною мовою (останній не може бути використаний в чистому вигляді через складність комп'ютерної обробки текстів і неоднозначності будь-якої природної мови). Основними конструктивними елементами інфологічних моделей є сутності, зв'язки між ними та їх властивості (атрибути).
Сутність - будь помітний об'єкт (об'єкт, який ми можемо відрізнити від іншого), інформацію про яке необхідно зберігати в базі даних. Сутностями можуть бути люди, місця, літаки, рейси, смак, колір і т.д. Необхідно розрізняти такі поняття, як тип сутності і екземпляр сутності . Поняття тип сутності відноситься до набору однорідних особистостей, предметів, подій або ідей, виступають як ціле. Примірник сутності відноситься до конкретної речі в наборі. Наприклад, типом сутності може бути МІСТО, а екземпляром - Москва, Київ і т.д.
Атрибут - пойменована характеристика сутності. Його найменування повинне бути унікальним для конкретного типу сутності, але може бути однаковим для різного типу сутностей (наприклад, КОЛІР може бути визначений для багатьох сутностей: СОБАКА, АВТОМОБІЛЬ, ДИМ і т.д.). Атрибути використовуються для визначення того, яка інформація повинна бути зібрана про сутність. Прикладами атрибутів для сутності АВТОМОБІЛЬ є ТИП, МАРКА, номерний знак, колір та т.д. Тут також існує розходження між типом і екземпляром. Тип атрибута КОЛІР має багато екземплярів чи значень:
Червоний, Синій, Банановий, Біла ніч і т.д.,
однак кожному екземпляру сутності привласнюється тільки одне значення атрибута.
Абсолютна відмінність між типами сутностей і атрибутами відсутня. Атрибут є таким тільки в зв'язку з типом сутності. В іншому контексті атрибут може виступати як самостійна сутність. Наприклад, для автомобільного заводу колір - це тільки атрибут продукту виробництва, а для лакофарбової фабрики колір - тип сутності.
Ключ - мінімальний набір атрибутів, за значеннями яких можна однозначно знайти необхідний екземпляр сутності. Мінімальність означає, що виключення з набору будь-якого атрибута не дозволяє ідентифікувати сутність по залишилися. Для суті Розклад (п. 1.2) ключем є атрибут НОМЕР_РЕЙСА або набір: Пункт_отправленія, Время_вилета і Пункт_назначенія (при умови, що з пункту в пункт вилітає в кожен момент часу один літак).
Зв'язок - асоціювання двох чи більш сутностей. Якби призначенням бази даних було тільки збереження окремих, не пов'язаних між собою даних, то її структура могла б бути дуже простий. Проте одна з основних вимог до організації бази даних - це забезпечення можливості відшукання одних сутностей за значеннями інших, для чого необхідно встановити між ними певні зв'язку. А так як в реальних базах даних нерідко містяться сотні або навіть тисячі сутностей, то теоретично між ними може бути встановлено більше мільйона зв'язків. Наявність такої безлічі зв'язків і визначає складність інфологічних моделей.
Характеристика зв'язків і мова моделювання
При побудові інфологічних моделей можна використовувати мову ER-діаграм (Від англ. Entity-Relationship, тобто сутність-зв'язок). У них сутності зображуються позначеними прямокутниками, асоціації - поміченими ромбами або шестикутниками, атрибути - поміченими овалами, а зв'язки між ними - ненаправленими ребрами, над якими може проставлятися ступінь зв'язку (1 або буква, що заміняє слово "багато") і необхідне пояснення.
Між двома сутностям, наприклад, А і В можливі чотири види зв'язків.
Перший тип - зв'язок ОДИН-ДО-ОДНОМУ (1:1): у кожен момент часу кожному представнику (екземпляру) сутності А відповідає 1 чи 0 представників сутності В:
Студент може не "заробити" стипендію, одержати звичайну чи одну з підвищених стипендій.
Другий тип - зв'язок ОДИН-КО-БАГАТЬОМ (1: М): одному представнику сутності А відповідають 0, 1 або кілька представників сутності В.
Квартира може пустувати, у ній може жити один чи кілька мешканців.
Так як між двома сутностями можливі зв'язки в обох напрямках, то існує ще два типи зв'язку БАГАТО-ДО-ОДНОМУ (М: 1) і БАГАТО-КО-БАГАТЬОМ (М: N).
Приклад 2.1. Якщо зв'язок між сутностями ЧОЛОВІКА і ЖІНКИ називається ШЛЮБ, то існує чотири возможнихпредставленія такого зв'язку:
Характер зв'язків між сутностями не обмежується перерахованими. Існують і більш складні зв'язки:
безліч зв'язків між одними і тими ж сутностями
(пацієнт, маючи одного лікуючого лікаря, може мати також кілька лікарів-консультантів; лікар може бути лікуючим лікарем декількох пацієнтів і може одночасно консультувати кілька інших пацієнтів);
тренарние зв'язку
(лікар може призначити кілька пацієнтів на кілька аналізів, аналіз може бути призначений декількома лікарями декільком пацієнтам і пацієнт може бути призначений на кілька аналізів декількома лікарями);
зв'язку більш високих порядків, семантика (сенс) яких іноді дуже складна.
У наведених прикладах для підвищення ілюстративності розглянутих зв'язків не показані атрибути сутностей і асоціацій у всіх ER-діаграмах. Так, введення лише декількох основних атрибутів в опис шлюбних зв'язків значно ускладнить ER-діаграму (рис. 2.1, а). У зв'язку з цим мова ER-діаграм використовується для побудові невеликих моделей і ілюстрації окремих фрагментів великих. Частіше ж застосовується менш наочний, але більш змістовний мову інфологіческого моделювання (ЯІМ), в якому сутності й асоціації представляються пропозиціями виду:
СУТНІСТЬ (атрибут 1, атрибут 2, ..., атрибут n)
АСОЦІАЦІЯ [СУТНІСТЬ S1, СУТНІСТЬ S2, ...]
(атрибут 1, атрибут 2 , ..., атрибут n)
де S - ступінь зв'язку, а атрибути, що входять в ключ, повинні бути відзначені з допомогою підкреслення.
Так, розглянутий вище приклад безлічі зв'язків між сутностями, може бути описаний на ЯІМ наступним чином:
Лікар ( Номер_врача , Прізвище, Ім'я, По батькові, Спеціальність)
Пацієнт ( Регістраціонний_номер , Номер ліжка, Прізвище,
< p> Ім'я, По батькові, Адреса, Дата народження, Пол)
Лечащій_врач [Лікар 1, Пацієнт M]
( Номер_врача , Регістраціонний_номер )
Консультант [Лікар M, Пацієнт N]
( Номер_врача , Регістраціонний_номер ).
Рис. 2.1. Приклади ER-діаграм
Для виявлення зв'язків між сутностями необхідно, як мінімум, визначити самі сутності. Але це не просте завдання, оскільки в різних предметних областях один і той же об'єкт може бути сутністю, атрибутом або асоціацією. Проілюструємо таке твердження на прикладах, пов'язаних з описом шлюбних зв'язків (див. приклад 2.1).
Приклад 2.2. Відділ записів актів громадянського стану (РАГС) має справа не з усіма людьми, а тільки з тими, хто звернувся з проханням про реєстрації шлюбу, народження або смерті. Тому в країнах, де допускаються лише традиційні шлюби, відділи ЗАГС можуть розміщати відомості про реєстрованих шлюбах в єдиній сутності:
Шлюб ( Номер_свідетельства , Фамілія_мужа, Імя_мужа,
Отчество_мужа, Дата_рожденія_мужа, Фамілія_жени,
..., Дата_регістраціі, Место_регістраціі, ...) ,
ER-діаграма якої приведена на рис. 2.1, б.
Приклад 2.3. Тепер розглянемо ситуацію, коли відділ РАГС розташований в країні, що допускає багатоженство. Якщо для реєстра...
