5. Проектирование схем баз данных

Наиболее распространенным средством абстрактного представления схем баз данных на логичес- ком уровне является модель «сущность-связь» (ER-модель, Entity-Relationship model). Элементами модели являются классы сущностей, их атрибуты и связи.

Примечание. Далее диаграммы, составляющие графическую основу модели, изображаются в стиле унифицированного языка моделирования UML

Класс сущностей – это как бы «лишенный методов» класс объектов в смысле объектно-ориенти- рованного программирования. Он представляет собой множество реальных или абстрактных «чегото», обладающих общими атрибутами. Отдельный элемент этого множества называется экземпляром класса сущностей.

Каждый класс сущностей может характеризоваться любым числом атрибутов и иметь произвольное число связей с другими классами.

Связь между двумя классами сущностей может характеризоваться наименованием и кратностью роли класса в связи, а также наименованием связи (безотносительно к роли). Типичными кратностями являются:

1)1 – один,

2)0 : : : 1 – не-более-один,

3)0 : : : 1 – много («много» допускает и «ничего»),

4)1 : : : 1 – один-или-более.

Примечание. Символ 1 по техническим причинам может заменяться, например, на n. Более сложные кратности могут быть заданы с помощью списка: так, например, кратность «0 : : : 1; 3 : : : 4; 6 : : : n» означает «любое число сущностей, кроме 2 и 5». Вместо многоточия «: : :» часто используют отточие вида «..»

Связь изображается в виде линии, соединяющей классы сущностей. Согласно диаграмме (рис. 5.1) каждая касса имеет много билетов, а каждый билет находится в одной кассе.

Рис. 5.1.: Диаграмма со связью типа один-ко-многим

Наиболее важными типами связей являются:

1)1 : 1 – один-к-одному,

2)1 : 0 : : : 1 – один-ко-многим (кратко 1:М),

3)0 : : : 1 : 1 – многие-к-одному (М:1, обращение 1:М),

4)0 : : : 1 : 0 : : : 1 – многие-ко-многим (М:М).

Другие важные типы связей получаются заменой кратности один (1) на не-более-один (0 : : : 1). При переходе к физическому уровню классы сущностей преобразуются в таблицы реляционной

базы данных для конкретной СУБД. Связи реализуются с помощью объявлений внешних ключей таблиц, ссылающихся на первичные или кандидатные ключи других таблиц.

5.1. Уровни логической модели

Выделяют три уровня логической модели, различающиеся по глубине представления информации

оструктуре данных. Этим уровням соответствуют диаграммы

1)презентационные,

2)ключевые,

3)полные атрибутивные.

Презентационные диаграммы описывают основные классы сущностей и их связи. Ключи могут не описываться и, соответственно, связи не детализироваться, так что допустимыми являются связи многие-ко-многим, а также составные и многозначные атрибуты. Такие диаграммы используются для презентаций и консультаций с экспертами предметной области.

На презентационных диаграммах классы сущностей удобно именовать в единственном числе, так как атрибуты классов не указываются или указываются в минимальном объеме, так что такой класс сущностей воспринимается скорее как экземпляр класса сущностей

Ключевые диаграммы описывают все классы сущностей и их связи в терминах первичных ключей. Связи многие-ко-многим (0 : : : 1 : 0 : : : 1) детализируются. Многозначные атрибуты преобразуются в классы сущностей. Но однозначные атрибуты все еще могут быть представлены не полностью

или описаны как составные. Таким образом, ключевые диаграммы предполагают в дальнейшем лишь расщепление составных атрибутов и «навешивание» дополнительных атрибутов на описанные классы сущностей.

На ключевых диаграммах классы сущностей удобно именовать во множественном числе, так как атрибуты этих классов более или менее представлены на диаграммах.

Почему ключевые диаграммы основываются именно на первичных ключах?

1.Все проектирование схемы базы данных можно вести так, как будто каждый выделяемый класс сущностей обладает единственным ключом. Просто при последующем переходе к полной атрибутивной диаграмме следует дополнить классы сущностей кандидатными ключами. Например, можно дополнить данные о сотрудниках (с табельным номером в качестве первичного ключа) паспортными данными и ИНН.

2.Первичные ключи не допускают null-значений, и это абсолютно гарантируется всеми СУБД. Идентификация экземпляра класса сущностей с неопределенным идентификатором, понятно, не возможна.

3.Первичные ключи всегда выбираются наиболее лаконичным образом.

4.В качестве первичных часто используются суррогатные ключи, полезные тем, что повышают уровень абстракции рассуждений. Суррогатные ключи осмысленны в пределах одной базы данных. При экспорте данных в другую базу их следует исключить. В свою очередь при импорте данных им могут быть назначены суррогатные ключи базы-импортера.

5.Обычно СУБД поддерживают наибольшую производительность при выполнении связанных запросов в случае использования именно первичных ключей