Ответы на вопросы по Базам, страница 3

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).

На рис. 6.1 приведена диаграмма ER-экземпляров для сущностей ПРЕПО­ДАВАТЕЛЬ и ДИСЦИПЛИНА со связью ВЕДЕТ.

Диаграмма ER-экземпляров показывает, какую конкретно дисциплину (СУБД, ПЛ/1 и т.д.) ведет каждый из преподавателей. На рис. 6.2 представ­лена диаграмма ER-типа, соответствующая рассмотренной диаграмме ER-экземпляров.

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, и 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. 6.1 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 дис­
  циплина ведется не более чем одним преподавателем (степень связи 1:1);

• некоторые преподаватели не ведут ни одной дисциплины и имеются дис­
  циплины, которые не ведет ни один из преподавателей (класс принад­
  лежности обеих сущностей необязательный).

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

На рис. 6.3 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.

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. 6.36).

• 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, О-Н, 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. 6.4). 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. 6.5.

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.

8. правила преобразования ER-модели в реляционную.

1. Каждой сущности ставится в соответствие отношение реляционной модели данных. При этом имена сущности и отношения могут быть различными, потому что на имена сущностей могут не накладываться дополнительные синтаксические ограничения, кроме уникальности имени в рамках модели. Имена отношений могут быть ограничены требованиями конкретной СУБД, чаще всего эти имена являются идентификаторами в некотором базовом языке, они ограничены по длине и не должны содержать пробелов и некоторых специальных символов. Например, сущность может быть названа «Книжный каталог», а соответствующее ей отношение желательно назвать, например, BOOKS (без пробелов и латинскими буквами).

2. Каждый атрибут сущности становится атрибутом соответствующего отношения. Переименование атрибутов должно происходить в соответствии с теми же правилами, что и переименование отношений в п.1. Для каждого атрибута задается конкретный допустимый в СУБД тип данных и обязательность или необязательность данного атрибута (то есть допустимость или недопустимость MULL значений для него).

1. Первичный ключ сущности становится PRIMARY KEY соответствующего отношения. Атрибуты, входящие в первичный ключ отношения, автоматически получают свойство обязательности (NOT NULL).

1. В каждое отношение, соответствующее подчиненной сущности, добавляется набор атрибутов основной сущности, являющейся первичным ключом основной сущности. В отношении, соответствующем подчиненной сущности, этот набор атрибутов становится внешним ключом (FOREING KEY).

2. Для моделирования необязательного типа связи на физическом уровне у атрибутов, соответствующих внешнему ключу, устанавливается свойство допустимости неопределенных значений (признак NULL). При обязательном типе связи атрибуты получают свойство отсутствия неопределенных значений (признак NOT NULL).

3. Для отражения категоризации сущностей при переходе к реляционной модели возможны несколько вариантов представления. Возможно создать только одно отношение для всех подтипов одного супертипа. В него включают все атрибуты всех подтипов. Однако тогда для ряда экземпляров ряд атрибутов не будет иметь смысла. И даже если они будут иметь неопределенные значения, то потребуются дополнительные правила различения одних подтипов от других. Достоинством такого представления является то, что создается всего одно отношение.

1. При втором способе для каждого подтипа и для супертипа создаются свои отдельные отношения. Недостатком такого способа представления является то, что создается много отношений, однако достоинств у такого способа больше, так как вы работаете только со значимыми атрибутами подтипа. Кроме того, для возможности переходов к подтипам от супертипа необходимо в супертип включить идентификатор связи.

2. Дополнительно при описании отношения между типом и подтипами необходимо указать тип дискриминатора. Дискриминатор может быть взаимоисключающим (М/Е, mutually exclusive ) или нет. Если установлен данный тип дискриминатора, то это значит, что один экземпляр сущности супертипа связан только с одним экземпляром сущности подтипа и для каждого экземпляра сущности супертипа существует потомок. Кроме того, необходимо указать для второго способа, наследуется ли только идентификатор супертипа в подтипы или наследуются все атрибуты супертипа.

9. Метод проектирования БД на основе процедуры нормализации (декомпозиции) отношений. Зависимости между атрибутами: функциональная (полная и частичная), транзитивная. Взаимно-независимые атрибуты.

Метод нормальных форм

Проектирование БД является одним из этапов жизненного цикла инфор­мационной системы. Основной задачей, решаемой в процессе проектирова­ния БД, является задача нормализации ее отношений. Рассматриваемый ниже метод нормальных форм является классическим методом проектирования реляционных БД. Этот метод основан на фундаментальном в теории реляци­онных баз данных понятии зависимости между атрибутами отношений.

Зависимости между атрибутами

Рассмотрим основные виды зависимостей между атрибутами отношений: функциональные, транзитивные и многозначные.

Понятие функциональной зависимости является базовым, так как на его основе формулируются определения всех остальных видов зависимостей.

Атрибут В функционально зависит от атрибута А, если каждому значе­нию А соответствует в точности одно значение В. Математически функцио­нальная зависимость В от А обозначается записью А->В. Это означает, что во всех кортежах с одинаковым значением атрибута А атрибут В будет иметь также одно и то же значение. Отметим, что А и В могут быть составными -состоять из двух и более атрибутов.

Функциональная взаимозависимость. Если существует функциональ­ная зависимость вида А-»В и В-»А, то между А и В имеется взаимно одно­значное соответствие, или функциональная взаимозависимость. Наличие функциональной взаимозависимости между атрибутами А и В обозначим как А«-»В или В<-»А.

Частичной зависимостью (частичной функциональной зависимос­тью) называется зависимость неключевого атрибута от части составного ключа. В рассматриваемом отношении атрибут Должн находится в функ­циональной зависимости от атрибута ФИО, являющегося частью ключа. Тем самым атрибут Должн находится в частичной зависимости от ключа отношения.

Альтернативным вариантом является полная функциональная зависи­мость неключевого атрибута от всего составного ключа. В нашем примере атрибут ВидЗан находится в полной функциональной зависимости от состав­ного ключа.

Атрибут С зависит от атрибута А транзитивно (существует транзитив­ная зависимость), если для атрибутов А, В, С выполняются условия А—» В и В-»С, но обратная зависимость отсутствует. В отношении на рис. 5.4 транзи­тивной зависимостью связаны атрибуты:

ФИО—»Должн-»Оклад

Между атрибутами может иметь место многозначная зависимость.

В отношении R атрибут В многозначно зависит от атрибута А, если каждо­му значению А соответствует множество значений В, не связанных с другими атрибутами из R.

Многозначные зависимости могут быть «один ко многим» (1:М), «многие к одному» (М:1) или «многие ко многим» (М:М), обозначаемые соответственно: А=>В,А<=В и А<=>В.

Замечание. В общем случае между двумя атрибутами одного отношения могут существовать зависимости: 1:1,1:М, М:1 и М:М. Поскольку зависимость между атрибутами является причиной аномалий, стараются расчленить отно­шения с зависимостями атрибутов на несколько отношений. В результате об­разуется совокупность связанных отношений (таблиц) со связями вида 1:1,1 :М, М:1 и М:М (подраздел 3.3). Связи между таблицами отражают зависимости между атрибутами различных отношений.

Взаимно независимые атрибуты. Два или более атрибута называются взаимно независимыми, если ни один из этих атрибутов не является функци­онально зависимым от других атрибутов.

значить

В случае двух атрибутов отсутствие зависимости атрибута А от атрибута

В можно обозначить так: