Базы и банки данных. Раздел 2. Концептуальное моделирование. ER-диаграмма презентация

ER-моделирование
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Питер Пин-Шен Чен. Модель «сущность-связь» — шаг к единому представлению о данных. Пер. М.Р. Когаловского. http://citforum.ru/database/classics/chen/.
Маклаков С.В. Моделирование бизнес-процессов с AllFusion Process Modeler – М.: Диалог-МИФИ, 2008 г.
Литература:
Основу информационной концептуальной модели составляет модель «сущность-связь» («Entity-Relationship») или ER-модель.
Автор: Питер Чен.
ER-диаграмма – метод представления логической структуры БД в графическом виде для более простого и наглядного отображения основных её компонентов.
Базовые понятия:
сущности (множество однотипных объектов Ei );
кортежи (множество однотипных связей Rj );
атрибуты (свойство объекта или связи Ar ).

Сущности
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Сущность – поименованное множество однотипных объектов (вагон, поезд, дисциплина, студент и т.д.).
Классификация сущностей:
независимая (родительская);
зависимая (дочерняя);
характеристическая;
ассоциативная;
категориальная;
полная;
неполная.

Сущности (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма

Связи
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Характеристики связей:
степень связи;
класс принадлежности сущности;
тип связи;
атрибут.

Связи (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Степень связи (количество экземпляров отношения Rj ):
1:1 («один-к-одному»),
1:m («один-ко-многим»),
m:n («многие-ко-многим»).
Класс принадлежности:
обязательный – если каждый экземпляр типа сущности Ei находится, по крайней мере, в одном экземпляре отношения Rj ,
необязательный – в противном случае.
Тип связи:
идентифицирующая – обязательная связь, исключающая наличие неопределенных значений в связующих атрибутах.
неидентифицирующая связь – необязательная связь, не исключающая неопределенных значений в связующих атрибутах.

Связи (степень и обязательность)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма

Связи (степень и обязательность)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма

Атрибут
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма

Атрибут (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Атрибуты могут быть:
базовыми;
ключевыми.
Ключ – атрибут (набор атрибутов), который используется для идентификации сущностей из множества однотипных:
Внешний ключ – атрибут (набор атрибутов) родительской сущности, который мигрирует в дочернюю сущность и отражает связь (Foreign Key, FK).
предпочтительный (первичный – Primary Key, PK);
остальные (альтернативные – Аlternative Key, AK);

ER-модель
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Таким образом, ER-модель представляет собой множество E1,…,En однотипных сущностей и множества R1,…,Rm однотипных кортежей, которые в общем случае могут иметь различную степень связности, именуемую также арностью (бинарность, тернарность и пр.).

Изображение сущностей и связей в ER-модели
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Независимая сущность:
Зависимая сущность:

Изображение сущностей и связей в ER-модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Связь не идентифицирующая, необязательная, not null, степень 1:0,1,m:
Связь не идентифицирующая, необязательная, null, степень 0,1:0,1,m:

Изображение сущностей и связей в ER-модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Связь идентифицирующая, степень 1,0,m:0,1,m:

Изображение сущностей и связей в ER-модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Рекурсия:
Связь идентифицирующая, степень 1,0,m:0,1,m:
Связь не идентифицирующая, необязательная, null, степень 0,1:0,1,m:

Изображение сущностей и связей в ER-модели (неполная категоризация)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма

Изображение сущностей и связей в ER-модели (полная категоризация)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Полная категоризация предполагает, что одному экземпляру родовой сущности обязательно соответствует экземпляр в одном из потомков.

Качество концептуальной модели
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Отражает ли имя сущности суть данного объекта?
Нет ли пересечения с другими сущностями?
Имеются ли хотя бы два атрибута?
Всего атрибутов не более восьми?
Есть ли синонимы/омонимы данной сущности?
Сущность определена полностью?
Есть ли уникальный идентификатор?
Имеется ли хотя бы одна связь?
Существует ли хотя бы одна функция по созданию, поиску, корректировке, удалению, архивированию и использованию значения сущности?
Ведется ли история изменений?
Имеет ли место соответствие принципам нормализации данных?
Нет ли такой же сущности в другой прикладной системе, возможно, под другим именем?
Не имеет ли сущность слишком общий смысл?
Достаточен ли уровень обобщения, воплощенный в ней?
Список проверочных вопросов для сущности:

Качество концептуальной модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Отсутствуют ли пересечения с другими подтипами?
Имеет ли подтип какие-нибудь атрибуты и/или связи?
Имеют ли они все свои собственные уникальные идентификаторы или наследуют один на всех от супертипа?
Имеется ли исчерпывающий набор подтипов?
Не является ли подтип примером вхождения сущности?
Знаете ли вы какие-нибудь атрибуты, связи и условия, отличающие данный подтип от других?
Список проверочных вопросов для подтипа:

Качество концептуальной модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Является ли наименование атрибута существительным единственного числа, отражающим суть обозначаемого атрибутом свойства?
Не включает ли в себя наименование атрибута имя сущности (этого быть не должно)?
Имеет ли атрибут только одно значение в каждый момент времени?
Отсутствуют ли повторяющиеся значения (или группы)?
Описаны ли формат, длина, допустимые значения, алгоритм получения и т.п.?
Не может ли этот атрибут быть пропущенной сущностью, которая пригодилась бы для другой прикладной системы (уже существующей или предполагаемой)?
Не может ли он быть пропущенной связью?
Нет ли где-нибудь ссылки на атрибут как на «особенность проекта», которая при переходе на прикладной уровень должна исчезнуть?
Есть ли необходимость в истории изменений?
Зависит ли его значение только от данной сущности?
Если значение атрибута является обязательным, всегда ли оно известно?
Есть ли необходимость в создании домена для этого и ему подобных атрибутов?
Зависит ли его значение только от какой-то части уникального идентификатора?
Зависит ли его значение от значений некоторых атрибутов, не включенных в уникальный идентификатор?
Список проверочных вопросов для атрибута:

Качество концептуальной модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Имеется ли ее описание для каждой участвующей стороны, точно ли оно отражает содержание связи и вписывается ли в принятый синтаксис?
Участвуют ли в ней только две стороны?
Не является ли связь переносимой?
Заданы ли степень связи и обязательность для каждой стороны?
Допустима ли конструкция связи?
Не относится ли конструкция связи к редко используемым?
Не является ли она избыточной?
Не изменяется ли она с течением времени?
Если связь обязательная, всегда ли она отражает отношение к сущности, представляющей противоположную сторону?
Список проверочных вопросов для связи:

Качество концептуальной модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Все ли концы связей, покрываемые исключающей дугой, имеют один и тот же тип обязательности?
Все ли из них относятся к одной и той же сущности?
Обычно дуги пересекают разветвляющиеся концы - что вы можете сказать о данном случае?
Связь может покрываться только одной дугой. Так ли это?
Все ли концы связей, покрываемые дугой, входят в уникальный идентификатор?
Список проверочных вопросов для исключающей связи:

Качество концептуальной модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
Некорректные и недопустимые конструкции:
Редко используются, часто ошибочны следующие виды связи:
1:0,1
1:1
0,1:0,1
Редко используются, т.к. есть зависимости вставки, обновления, удаления:
1:1,m
Редко используются:
1:0,1,m
0,1:0,1,m
0,1:1,m
Редко используются, т.к. есть зависимости вставки, обновления, удаления:
m:n

Качество концептуальной модели (продолжение)
Раздел 2.
Концептуальное моделирование. ER-диаграмма
«Бесконечная иерархия»:
«Дуга»:
Исключающие подтипы и включающие супертипы