БД++: Лекція №4

Лекція №4.

Метод сутність-зв'язок

План.

1. Основні поняття методу;

2. Міра зв'язку сутей і клас приналежності;

3. Правила формування бінарних стосунків:

   1. Формування стосунків для зв'язку 1:1

   2. Формування стосунків для зв'язку 1 :М

   3. Формування стосунків для зв'язку М:М

Метод суть-зв'язок - це метод "ER - діаграм". ER - абревіатура від слів Essence (суть ['es(ə) n(t) s]) і Relation (зв'язок [rɪ'leɪʃ(ə) n])

Основні поняття методу

1. Сутність - об'єкт, інформація про яке зберігається в БД. Наприклад: ВИКЛАДАЧ, ДИСЦИПЛІНА, КАФЕДРА, ГРУПА.

2. Атрибут сутності - властивість сутності. Сутність ВИКЛАДАЧ має атрибути Прізвище, Посаду, Стаж і т. д.

3. Ключ сутності - атрибут або набір атрибутів, використовуваний для ідентифікації екземпляра суті.

4. Зв'язок двох або більш сутностей - залежність між атрибутами цих сутей. Наприклад, ВИКЛАДАЧ BEДЕТ ДИСЦИПЛІНУ (Акимова ВЕДЕ "Бази даних").

5. ступінь зв'язку - характеристика зв'язку (1:1, 1:М, М:1, М: М). ;

6. клас приналежності екземплярів сутності - обов'язковий або необов'язковий;

7. діаграми ER - екземплярів;

8. діаграми ER -типа.

Ступінь зв'язку сутностей і клас приналежності.

Зв'язок, який завжди сполучає дві сутності, називається бінарним.

Усі питання теми розглядатимемо на прикладі БД "Учбова частина".

Приклад. Побудувати діаграми ЕR - екземплярів і ЕR - типу для сутностей ВИКЛАДАЧ і ДИСЦИПЛІНА із зв'язком ВЕДЕ.

1. Припустимо що:

1. кожен викладач веде одну дисципліну ;

2. кожна дисципліна ведеться одним викладачем;

Діаграма ЕR -екземплярів.

Викладач	Веде	Дисципліна
Акимова		БД
Проскура		ООП
Назаренко		WEB

Тип такого зв'язку - один до одного (1:1). Клас приналежності (КП) – обов’язковий.

Умовний запис: 1:1, О - О.

Діаграма ЕR -типів.

Обов'язкова участь в зв'язку екземплярів сутності відмічається блоком з точкою усередині.

Висновок:

Найважливішим чинником у формуванні бінарного відношення є число пов'язаних екземплярів записів в обох таблицях. Представимо собі єдиний запис в сутності ВИКЛАДАЧ, і задамося питанням, скільки записів в сутності ДИСЦИПЛІНА може бути з ним пов'язано. Один викладач може вести один предмет, тому один запис у ВИКЛАДАЧ може бути пов'язаний відношенням з одним записом в ДИСЦИПЛІНА .

Тепер представимо собі єдиний запис в ДИСЦИПЛІНА і запитаємо, скільки записів у ВИКЛАДАЧ може бути з ним пов'язано. Одну дисципліну може вести один викладач.

Оскільки в кожній з двох сутностей кожен запис може бути пов'язаний з одним записом в іншій суті, то ці сутності знаходяться між собою у зв'язку "один-до-одного".

2. Припустимо що:

1. кожен викладач веде не більше однієї дисципліни. Тому деякі викладачі можуть не вести жодної дисципліни. В даному випадку, КП – необов’язковий.

2. кожна дисципліна ведеться не більше ніж одним викладачем. Тому, є дисципліни, які не веде жоден з викладачів.

Діаграма ЕR - екземплярів.

Викладач	Веде	Дисципліна
Акимова		БД
Проскура		ООП
Назаренко		WEB
Колодяжный		Паскаль

Діаграма ЕR - типів:

1

1

Тип такого зв'язку - один до одного (1:1).

Умовний запис: 1:1, Н - Н.

3. Припустимо що:

1. кожен викладач може вести декілька дисциплін;

2. кожну дисципліну може вести тільки один викладач;

Діаграма ER - екземплярів

Викладач	Веде	Дисципліна
Акимова		WEB
Проскура		БД
Назаренко		ООП
		Ассемблер
		Информатика
	1 М

Умовний запис: 1:М, О - О.

4. Зв'язок 1:М, варіант Н - О.

Діаграма ER - екземплярів

Викладач	Веде	Дисципліна
Акимова		WEB
Проскура		БД
Назаренко		ООП
Колодяжный		Ассемблер
		Информатика
	1 М

Діаграма ER - типів

5. Припустимо що:

1. кожен викладач може вести тільки одну дисципліну. КП - О

3. кожну дисципліну може вести декілька викладачів. Є дисципліни, які не веде жоден з викладачів. КП – Н.

Умовний запис: М:1, О - О.

Викладач	Веде	Дисципліна
Акимова		Информатика
Проскура
Назаренко		Основы программирования
Колодяжный
	М 1

6. Зв'язок типу М : М. Варіант О - Н

Діаграма ER – екземплярів

Викладач	Веде	Дисципліна
Акимова		Информатика
Проскура		Паскаль
Назаренко		Основы программирования
Колодяжный		БД
		ООП
		Ассемблер
		Java
	М М

Діаграма ER –типів

Правила формування бінарних відношень.

Формування відношень для зв'язку 1:1

Правило 1.

Якщо ступінь зв'язку 1:1 і варіант КП О - О, то формується одна таблиця, первинним ключем якого може бути ключ будь-якою з двох сутностей.

С1, С2 - сутності 1 і 2;

К1, К2 ключі першої і другої сутностей відповідно;

R1 - відношення 1, сформоване на основі першої і другої сутностей;

К1 V К2 - ключем відношення R1 може бути або К1, або К2.

Приклад. Зв'язок 1 : 1, КП О - О

Сутність ВИКЛАДАЧ Сутність ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Години
11	128
12	128
13	64
14	64

1(О) 1(О)

Згідно з правилом 1, об'єднаємо їх в одне відношення.

Результат:

Таблиця ВИКЛАДАЧ-ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж	Код_предмета	Години
01	Акимова А.В.	3	11	128
02	Проскура С.Л.	20	12	128
03	Колодяжный В.А.	6	13	64
04	Назаренко В.С.	5	14	64

Викладач Акимова веде тільки дисципліну з кодом 11, а дисципліна 11 ведеться тільки Акимовою (зв'язок 1:1). Порожні поля відсутні, отже КП - обов'язковий оскільки немає викладачів, які б щось не вели, і немає дисциплін, які ніхто не веде.

Таким чином, одного відношення достатньо. Первинним ключем може бути або атрибут, Ном_препод або Код_предмета.

Правило 2.

Якщо ступень зв'язку 1:1 і КП О - Н, то під кожну з сутностей формується по таблиці з первинними ключами, що являються ключами відповідних сутей. Далі до таблиці з обов'язковим КП, додається як атрибут ключ таблиці з необов'язковим КП.

Приклад. Зв'язок 1 : 1, КП О – Н - є дисципліни, які ніхто не читає.

Сутність ВИКЛАДАЧ Сутність ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Години
11	128
12	128
13	64
14	64
15	64

1(О) 1(Н)

Якщо зробимо об’єднану сутність, то в ній будуть присутні пусті поля – це недопустимо.

ВИКЛАДАЧ-ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж	Код_предмета	Години
01	Акимова А.В.	3	11	128
02	Проскура С.Л.	20	12	128
03	Колодяжный В.А.	6	13	64
04	Назаренко В.С.	5	14	64
-	-	-	15	64

Застосуємо правило 2 - виділимо два відношення. Додамо у ВИКЛАДАЧ, як зовнішній ключ, стовпець КОД_ПРЕДМЕТА.

Результат.

Таблиця ВИКЛАДАЧ Таблиця ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж	Код_предмета
01	Акимова А.В.	3	11
02	Проскура С.Л.	20	12
03	Колодяжный В.А.	6	13
04	Назаренко В.С.	5	14

Код_предмета	Години
11	128
12	128
13	64
14	64
15	64

Правило 3.

Якщо ступінь зв'язку 1:1 і КП Н - Н, то необхідно створити 3 таблиці. Дві будуть відповідати зв'язаним сутностям. Ключі сутностей будуть первинними ключами таблиць. Третя таблиця буде зв'язувати дві інші, тому її ключ об'єднує ключові атрибути зв'язаних таблиць.

Діаграма ER - типа

Приклад. Зв'язок 1 : 1, КП Н – Н - є дисципліни, які ніхто не читає і є викладачі, які нічого не ведуть.

ВИКЛАДАЧ ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Години
11	128
12	128
13	64
14	64
15	64

1 (Н) 1 (Н)

Об’єднана сутність.

ВИКЛАДАЧ-ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж	Код_предмета	Години
01	Акимова А.В.	3	11	128
02	Проскура С.Л.	20	12	128
-	-	-	13	64
03	Колодяжный В.А.	6	-	-
04	Назаренко В.С.	5	14	64
-	-	-	15	64

Результат:

Ном_препод	Код_предмета
01	11
02	12
04	14

Код_предмета	Години
11	128
12	128
13	64
14	64
15	64

Таблиця ВИКЛАДАЧ Таблиця ВЕДЕ Таблиця ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ФИО	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Формування відношення для зв'язку 1 :М

Якщо дві сутності С1 і С2 пов'язані як 1:М, сутність С1 називається однозв'язаною (1-зв'язною), а сутність С2 - багатозв'язковою (М зв'язкової).

Правило 4.

Якщо ступінь зв'язку між сутностями 1:М (чи М:1) і клас приналежності М-зв'язкової сутності обов'язковий, то досить формування двох таблиць (по одному на кожну з сутностей). Ключ 1-зв'язної сутності додається як атрибут (зовнішній ключ) у таблицю, що відповідає М-зв'язковою сутності.

Сутність ВИКЛАДАЧ Сутність ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ФИО	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Часы
11	128
12	128
15	128
13	64
14	64

1(Н) М (О)

Об’єднана таблиця.

ВИКЛАДАЧ-ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж	Код_предмета	Години
01	Акимова А.В.	3	11	128
01	Акимова А.В.	3	12	128
02	Проскура С.Л.	20	15	128
02	Проскура С.Л.	20	13	64
03	Колодяжный В.А.	6	-	-
04	Назаренко В.С.	5	14	64

Проблеми:

1. присутні стовпці з порожніми полями (викладач не веде дисципліни)

2. надлишкове дублювання даних (повторюється стаж викладача) в стовпцях з відомостями про викладачів, що ведуть декілька дисциплін.

Відповідно до правила 4 перетворимо відношення в два відношення .

Діаграма ER – типа

Результат:

Таблиця ВИКЛАДАЧ (R1) Таблиця ДИСЦИПЛІНА (R2)

Ном_препод	ФИО	Стаж
K1
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Часы	Ном_препод
K1		K2
11	128	01
12	128	01
15	128	02
13	64	02
14	64	04

Правило 5.

Якщо ступень зв'язку 1:М (М:1) і клас приналежності М-зв'язкової сутності є необов'язковим, то потрібне формування трьох таблиць. Дві таблиці відповідають зв'язаним сутностям, ключі яких є первинними в цих таблицях. Третя таблиця є зв'язкою між першими двома (її ключ об'єднує ключові атрибути зв'язаних таблиць).

Приклад.

Зв'язок між сутями 1:М, КП Н-Н.

Те, що клас приналежності 1-зв'язної суті необов'язковий не принципово.

Сутність ВИКЛАДАЧ Сутність ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ФИО	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Часы
11	128
12	128
15	128
13	64
14	64
16	128

1(Н) М (Н)

ВИКЛАДАЧ-ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ПІБ	Стаж	Код_предмета	Години
01	Акимова А.В.	3	11	128
01	Акимова А.В.	3	12	128
02	Проскура С.Л.	20	15	128
02	Проскура С.Л.	20	13	64
03	Колодяжный В.А.	6	-	-
04	Назаренко В.С.	5	14	64
-	-	-	16	128

Проблеми:

1. Є порожні поля в стовпцях, які містять :

а) дані про викладачів, що не ведуть дисциплін;

б) дані про дисципліни, які не ведуться викладачами.

2. Надлишкове дублювання даних про викладачів, які ведуть більш за одну дисципліну.

Застосуємо правило 5.

Ном_препод	Код_предмета
01	11
01	12
02	15
02	13
04	14

Таблиця ВИКЛАДАЧ Таблиця ВЕДЕ Таблиця ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ФИО	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Часы
11	128
12	128
15	128
13	64
14	64
15	64
16	128

Формування відношень для зв'язку М:М

Правило 6.

Якщо ступінь зв'язку М:М, то незалежно від класу приналежності сутностей формуються три таблиці. Два відповідають зв'язаним сутностям і їх ключі є первинними ключами цих таблиць. Третя таблиця є зв'язковою між першими двома, а її ключ об'єднує ключові атрибути зв'язаних таблиць.

Розглянемо варіант з класом приналежності сутей Н-Н, хоча, згідно з правилом 6, він може бути довільним.

Приклад.

Ступеь зв'язку - М:М, клас приналежності для суті ВИКЛАДАЧ обов'язковий, а для суті ДИСЦИПЛІНА - необов'язковий.

Сутність ВИКЛАДАЧ Сутність ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ФИО	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Часы
11	128
12	128
15	128
13	64
14	64
16	128

1(О) М (Н)

Початкове відношення.

Ном_препод	ПІБ	Стаж	Код_предмета	Години
01	Акимова А.В.	3	11	128
01	Акимова А.В.	3	12	128
02	Проскура С.Л.	20	15	128
02	Проскура С.Л.	20	13	64
02	Проскура С.Л.	20	12	128
03	Колодяжный В.А.	6	14	64
04	Назаренко В.С.	5	14	64
-	-	-	16	128

Після застосування правила 6 отримаємо:

Результат:

Ном_препод	Код_предмета
01	11
01	12
02	15
02	13
02	12
03	14
04	14

Таблиця ВИКЛАДАЧ Таблиця ВЕДЕ Таблиця ДИСЦИПЛІНА

Ном_препод	ФИО	Стаж
01	Акимова А.В.	3
02	Проскура С.Л.	20
03	Колодяжный В.А.	6
04	Назаренко В.С.	5

Код_предмета	Часы
11	128
12	128
13	64
14	64
15	64
16	128

Література.