Розширена модель "сутність - зв'язок"

План

1. Проблеми побудови моделей "сутність - зв'язок"

2. Приклад побудови моделі "сутність - зв'язок"

3. Задачі інформаційної системи

4. Аналіз предметної області

5. Побудова ER-діаграми

Для задоволення нових потреб, що висуваються більш складними застосуваннями, в семантичне моделювання були введені додаткові концепції, що розширюють його можливості. Така модель має назву розширеної ER-моделі (Enhanced Entity Relationship, EER-модель). Вона включає всі концепції ER- моделі плюс концепції уточнення, узагальнення, агрегування і композиції. Додаткові концепції базуються на таких поняттях, як суперклас і підклас. Суперклас може мати декілька підкласів. Наприклад підкласи Викладач, Керівник, Лаборант є членами суперкласу Співробітник. Це означає, що кожен екземпляр підкласу є в той же час і екземпляром суперкласу. Зв'язок між суперкласом і підкласом відноситься до типу 1:1.

Використання понять суперклас і підклас дозволяє визначити для підкласів власні атрибути і атрибути, що наслідуються від суперкласу. Так, наприклад, підклас Викладач повинен мати ті ж атрибути, що і всі Співробітники. Однак він має і свої власні атрибути, які не визначені для інших категорій працівників університету. До цих атрибутів можна віднести вчене звання, номер диплому про вчене звання, кількість навчально-методичних праць тощо. При відсутності підкласів для об'єкту Співробітник слід було б вводити атрибути, які б мали невизначене значення для інших співробітників (наприклад для лаборантів). Підклас може мати свої власні зв'язки, які не підходять для всіх екземплярів суперкласу. Наприклад, Викладач може мати підкласи Професор, Доцент, Асистент. Підклас наслідує не тільки атрибути, але і всі зв'язки суперкласу.

Уточнення це процес збільшення різниці між окремими екземплярами об'єкта за рахунок визначення їхніх відмінних характеристик. Цей процес є низхідним. Наприклад, перехід від об'єкта Співробітник до об'єктів Викладач і Керівник.

Узагальнення це процес зведення відмінностей між об'єктами до мінімуму шляхом виділення їх спільних характеристик. Цей процес є висхідним. Наприклад, перехід від об'єктів Викладач і Керівник до об'єкта Співробітник.

У процесі проведення уточнення або узагальнення можуть застосовуватися обмеження:

- ступеня участі;

- неперетинання.

Підкласи набора сутностей можуть перетинатися і не перетинатися. Якщо підкласи суперкласу не перетинаються, то це означає, що кожен екземпляр сутності може бути елементом тільки одного з підкласів (позначається Or). Зв'язки, які не перетинаються позначаються символом "G". Наприклад, співробітник може працювати або на посаді доцента, або на посаді професора, і не може бути одночасно і професором, і доцентом.

Якщо підкласи суперкласу перетинаються, то це означає, що будь-який екземпляр сутності може бути елементом декількох з підкласів (позначається And). Зв'язки які перетинаються позначаються символом "Gs". Наприклад, завідуючий кафедрою проводить заняття, і одночасно виконує

обов'язки викладача і керівника. На рис. 5.14 показана ієрархія сутностей з підкласами, що перетинаються і не перетинаються.

Проблеми побудови моделей "сутність - зв'язок"

При недостатньому розумінні суті встановлених зв'язків може бути створена модель, яка не буде повною мірою відображати зв'язки між реальними об'єктами. Визначають дефекти з'єднання, які виникають при невірній інтерпретації змісту деяких зв'язків: дефекти розгалуження і дефекти розриву.

Дефекти розгалуження мають місце, коли модель вірно відображає зв'язки між сутностями, але шлях між окремими

сутностями визначений неоднозначно. Цей дефект виникає в тому випадку, коли два або більше зв'язків типу 1:M виходять з однієї сутності.

Приклад. Розглянемо такі зв'язки: на факультеті займається багато студентів, у склад факультету входить багато груп (рис. 5.17). Ці зв'язки вірно відображають зміст предметної області, але при спробі з'ясувати, в яких групах займаються конкретні студенти, виникають проблеми. Із сутності Факультет виходять два зв'язки 1:M.

Усунути цю проблему можна шляхом перебудови моделі для представлення вірної взаємодії цих сутностей (рис. 5.18).

Отже, тепер відповідь на попереднє питання не є проблемою.

Дефекти розриву виникають у тому випадку, коли в моделі передбачається наявність зв'язку між декількома сутностями. Цей дефект виникає у разі, коли існує один або декілька зв'язків з мінімальною потужністю рівною 0, яка визначає необов'язкову участь, і ці зв'язки складають частину шляху між взаємозв'язаними сутностями.

Приклад. Розглянемо такі зв'язки: в склад факультету входить багато кафедр, кожна кафедра може відповідати за декілька комп'ютерних класів (від 0 до M) (рис. 5.19). Тобто деякі кафедри можуть не бути відповідальними за

і w т г і

комп'ютерний клас. У свою чергу комп'ютерний клас може

підпорядковуватися певній кафедрі, а може підпорядкову-ватися безпосередньо факультету (факультетський комп'ютер-ний клас). Ці зв'язки вірно відображають зміст предметної області, але при спробі з'ясувати, які комп'ютерні класи підпорядковані певному факультету, виникають проблеми. Зв'язок між сутностями Кафедра і Комп'ютерний клас передбачає необов'язкову участь сутностей, і він є частиною шляху між сутностями Факультет і Кафедра.

Усунути цю проблему можна шляхом введення додаткового зв'язку між сутностями Факультет і Комп'ютерний клас (рис. 5.20).

Приклад побудови моделі "сутність - зв'язок"

Процес концептуального проектування БД є ітеративний й заснований на операціях і процедурах, що повторюються. Спочатку створюється базова ER-модель певної предметної області. При дослідженні цієї моделі як правило з'являться додаткові сутності, атрибути і зв'язки. Після цього ER-модель буде змінюватися. Процес змін повторюється до тих пір, поки концептуальна модель не буде відображати предметну область.

Розробники БД на основі опитування фахівців визначають сутності, атрибути, зв'язки у предметній області, що розглядається, дослідженні документів, які застосовуються в роботі на підприємстві.

Розглянемо приклад створення ER-моделі предметної області ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД (ВНЗ).

Задачі інформаційної системи

Мета створення бази даних полягає у такому:

- забезпечення адміністрації університету довідковою інформацією по факультетах, кафедрах, спеціальностях, викладачах, студентах і дисциплінах, що викладаються у ВНЗ;

- контроль успішності студентів.

Аналіз предметної області

У результаті дослідження й аналізу предметної області були визначені такі сутності, атрибути і первинні ключі (табл. 5.2).

Зв'язки сутностей визначаються на основі бізнес-правил, які побудовані з урахуванням організаційної структури та операцій, що виконуються в системі:

- в університеті існує декілька факультетів;

- на факультеті навчаються групи студентів за певними спеціальностями;

- у склад групи входять студенти;

- факультет об'єднує декілька кафедр;

- на кожній кафедрі працює декілька викладачів;

- на кожній спеціальності викладається ряд дисциплін, які проводять викладачі з різних кафедр;

- з кожної дисципліни своєї спеціальності студенти складають іспит або залік;

- не кожен викладач читає дисципліни (наприклад, асистент) і не з кожної дисципліни є викладач (наприклад, нова дисципліна, по якій викладача ще не призначено).

Для спрощення концептуальної моделі бази даних цілий ряд об'єктів і бізнес-правил ВНЗ залишився нерозглянутим.

Дослідження предметної області виявило, що всі сутності є сильними, а зв'язки між сутностями - неідентифікуючими. Зв'язок між сутностями Студент і Дисципліна має атрибут Оцінка.

Побудова ER-діаграми

На основі задач, які були поставлені перед інформаційною системою, і на основі аналізу предметної області, побудована ER-діаграма ВНЗ (рис. 5.21).

Розроблений концептуальний проект необхідно перевірити на збитковість та на відповідність транзакціям користувачів.

Перевірка на збитковість передбачає перевірку ER- моделі з метою виявлення збиткових даних і вилучення їх, в тому випадку, якщо вони визначені. Збиткові зв'язки виявляються в тому, що між двома сутностями є декілька шляхів і вони дублюють один одний (це не відноситься до зв'язків, які представляють різні асоціації).

Перевірка моделі на відповідність транзакціям користувачів виконується на основі таких підходів:

- перевірка того, чи представляє модель всю інформацію (сутності, атрибути, зв'язки), яка необхідна для кожної транзакції;

- перевірка по ER-діаграмі маршруту кожної транзакції.

Перевірка моделі на збитковість та на відповідність

транзакціям користувачів дозволяє зробити висновок, що концептуальний проект відповідає всім необхідним вимогам.

Слід звернути увагу на те, що розроблений концептуальний проект не є єдиним проектом, який відповідає поставленій задачі. Можливі варіанти розробки системи із застосуванням інших зв'язків між сутностями, або із застосуванням розширеної ER-моделі.

Застосування ER-діаграм дозволяє забезпечити просте і наглядне уявлення про головні логічні об'єкти БД і про зв'язки, які між цими об'єктами існують. Також до переваг ER-діаграми слід віднести те, що вони добре інтегрують з реляційною моделлю.

Недоліком ER-моделей є те, що вони мають недостатні можливості для представлення відношень і обмежень, можуть бути складні при наявності багатьох об'єктів, не мають засобів для опису операцій маніпулювання даними.

Література

1. Гайдамакин Н.А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс. - М.: Гелиос АРВ, 2002. - 368 с.

2. Гайна Г.А. Організація баз даних і знань. Мови баз даних: Конспект лекцій.-К .:КНУБА, 2002. - 64 с.

3. Гайна Г.А., Попович Н.Л. Організація баз даних і знань. Організація реляційних баз даних: Конспект лекцій. - К.:КНУБА, 2000. - 76 с.

4. Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных.-М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 1088 с.

5. Григорьев Ю.А., Ревунков Г.И. Банки данных.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - 320 с.

6. Грофф Дж., Вайнберг П. Энциклопедия SQL. - СПб.: Питер, 2003. - 896 с.

7. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. - К.: Диалектика, 1998. - 784 с.

8. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных.-М.: Финансы и статистика, 1995. - 208