Диаграмма сущность связь для чего
Нотации модели сущность-связь (ER диаграммы)
Модель сущность-связь (Entity-Relationship, ER) применяется для моделирование предметной области (разработки словаря системы) и логической структуры базы данных.
В этой статье вас никто не будет пытаться убедить что предметную область надо моделировать, а базу данных — проектировать. Вы не научитесь проектировать БД, проектирование — большая и сложная тема для других статей. Не будет тут никаких открытий и откровений.
Цель статьи — помочь в ситуации, когда по каким-то причинам вам нужно построить ER-диаграмму, но вы не знаете как это правильно сделать.
ER-модель описывает сущности и отношения между ними с использованием графической нотации. Сущности содержат атрибуты (свойства). Например, если вы разрабатываете систему для спортивных клубов — то:
Проблемы с разработкой ER-модели возникают потому что:
1 Основные возможности. Нотация Чена
В качестве единственного примера этой нотации рассмотрим ER-диаграмму базы кинотеатра из соседней статьи [Chen_model]. Кстати, в статье описан процесс проектирования структуры БД.
Ключевые поля на диаграмме помещаются в верхнюю секцию прямоугольника, видно что у Билета используется составной ключ. Кроме того, эта нотация позволяет описать типы полей (у Чена только названия).
3 Нотация диаграммы классов UML
Нотация Мартина во многом похожа на нотацию диаграммы классов UML, ознакомиться с которой можно в статье [UML_class]. Однако, ее применение для моделирования предметной области и структуры БД имеет ряд особенностей:
Диаграмма классов активно используется при объектно-ориентированном проектировании и для ее построения существует множество инструментов. Это очень удобно если вы при изучении программирования уже успели познакомиться с нотацией диаграммой классов. В качестве ER-модели эта ноация исопльзуется, например, в инструментах серии Rational от IBM. Самое главное отличие этой нотации от предыдущих — на нее существует международный стандарт [UML_ISO_1, UML_ISO_2]. Дополнительно рекомендую прочитать статью [ER_Krivishein], так как мной были упущены некоторые аспекты — например, особенности использования агрегации и наследования на этих диаграммах (лично я считаю, что в 99% случаев они будут лишними).
4 Нотация IDEF1X
Существует масса других нотаций, которые от описанных выше отличаются системой обозначений и лишь в редких случаях вносят какие-либо новые возможности. Рассматривать их нет никакого смысла. Однако, нельзя не упомянуть про IDEF1X так как на него существует международный стандарт [IDEF1X_ISO]. Очень хороший материал по использованию этого стандарта приведен в [Anisimov_IDEF1X].
Из неприятного, в стандарте IDEF1X исопльзуются символы и типы связей, не поддерживаемые многими инструментальными средствами. Инструмент ERwin Data Modeler целиком и полностью посвящен моделированию БД с исопльзованием IDEF1X. При этом ERwin работает только под Windows и имеет проприетарную лицензию.
На мой взгляд, наиболее удобные инструментальные средства используют нотации Мартина или UML. Я рекомендую выбирать для работки модели одну из этих двух нотаций исходя из того, насколько вам важна стандартизация — на UML есть стандарт, а на нотацию Мартина нет.
Диаграмма сущность связь для чего
Очень важным свойством модели «сущность-связь» является то, что она может быть представлена в виде графической схемы. Это значительно облегчает анализ предметной области. Существует несколько вариантов обозначения элементов диаграммы «сущность-связь», каждый из которых имеет свои положительные черты. Краткий обзор некоторых из этих нотаций будет сделан в параграфе 2.4. Здесь мы будем использовать некий гибрид нотаций Чена (обозначение сущностей, связей и атрибутов) и Мартина (обозначение степеней и кардинальностей связей). В таблице 2.1 приводится список используемых здесь обозначений.
| Обозначение | Значение |
| Набор независимых сущностей | |
| Набор зависимых сущностей | |
| Атрибут | |
| Ключевой атрибут | |
| Набор связей |
Атрибуты с сущностями и сущности со связями соединяются прямыми линиями. При этом для указания кардинальностей связей используются обозначения, введенные в предыдущем параграфе.
Выделим интересующие нас сущности и связи:
Здесь сущности СОТРУДНИК, ОТДЕЛ и связь РАБОТАЕТ_В аггрегируются в некую новую абстрактную сущность, которая ассоциируется с сущностью ДОЛЖНОСТЬ с помощью связи степени n:1. (Это обозначение заимствовано из книги Silberschatz, Korth and Sudarshan Database System Concepts, 1997).
Обобщая все проведенные выше рассуждения, получим диаграму «сущность-связь», показанную на слудющем рисунке.
Диаграмма сущность связь для чего
7.1. Назначение модели
7.2. Элементы модели
7.3. Диаграмма «сущность-связь»
7.4. Целостность данных
7.5. Обзор нотаций, используемых при построении диаграмм «сущность-связь»
7.1. Назначение модели
Модель «сущность-связь» основывается на некой важной семантической информации о реальном мире и предназначена для логического представления данных. Она определяет значения данных в контексте их взаимосвязи с другими данными. Важным для нас является тот факт, что из модели «сущность-связь» могут быть порождены все существующие модели данных (иерархическая, сетевая, реляционная, объектная), поэтому она является наиболее общей.
Отметим, что модель «сущность-связь» не является моделью данных в том смысле, поскольку не определяет операций над данными и ограничивается описанием только их логической структуры.
7.2. Элементы модели
type employe = record
В дальнейшем для определения сущности и ее атрибутов будем использовать обозначение вида
СОТРУДНИК (ТАБЕЛЬНЫЙ_НОМЕР, ИМЯ, ВОЗРАСТ).
Например отделы,на которые подразделяется предприятие, и в которых работают сотрудники, можно описать как ОТДЕЛ(НОМЕР_ОТДЕЛА, НАИМЕНОВАНИЕ).
[Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Проектирование информационно-управляющих систем. – М.: Радио и связь, 2007.]
Связь также может иметь атрибуты. Например, для связи ОТДЕЛ-РАБОТНИК можно задать атрибут СТАЖ_РАБОТЫ_В_ОТДЕЛЕ.
сущности наборы сущностей
Хотя, сторого говоря, понятия «связь» и «набор связей» различны (первая является элементом второго), их, тем не менее, очень часто смешивают. Поэтому, мы, не претендуя на академическую строгость, в дальнейшем также будем часто пользоваться терминами «связь» имея в виду «набор связей» и «сущность» имея в виду «набор сущностей».
[Димов Э.М., Диязитдинова А.Р., Качков Д.А. Проектирование информационных систем: Учебное пособие. – Самара: ПГАТИ, 2003. – 78 с.]
Другой важной характеристикой связи помимо ее степени является класс принадлежности входящих в нее сущностей или кардинальность связи. Так как в каждом отделе обязательно должен быть руководитель, то каждой сущности «ОТДЕЛ» непременно должна соответствовать сущность «СОТРУДНИК». Однако, не каждый сотрудник является руководителем отдела, следовательно в данной связи не каждая сущность «СОТРУДНИК» имеет ассоциированную с ней сущность «ОТДЕЛ».
Данный рисунок дополнительно иллюстрирует тот факт, что между двумя сущностями может быть определено несколько наборов связей.
Здесь также необходимо учитывать класс принадлежности сущностей. Каждый сотрудник должен работать в каком-либо отделе, но не каждый отдел (например, вновь сформированный) должен включать хотя бы одного сотрудника. Поэтому сущность «ОТДЕЛ» имеет обязательный, а сущность «СОТРУДНИК» необязательный классы принадлежности. Кардинальность бинарных связей степени n будем обозначать так:
В данном случае, по совершенно очевидным соображениям (каждый контракт заключен с конкретным заказчиком, а каждый заказчик имеет хотя бы один контракт, иначе он не был бы таковым), каждая сущность имеет обязательный класс принадлежности.
Заметим, что кардинальность связи для сильной сущности всегда будет (1,1). Класс принадлежности и степень связи для зависимой сущности могут быть любыми. Предположим, например, что рассматриваемое нами предприятие пользуется несколькими банковскими кредитами, которые представляются набором сущностей КРЕДИТ(НОМЕР_ДОГОВОРА,СУММА, СРОК_ПОГАШЕНИЯ, БАНК). По каждому кредиту должны осуществляться выплаты процентов и платежи в счет его погашения. Этот факт представляется набором сущностей ПЛАТЕЖ(ДАТА, СУММА) и набором связей «осуществляется по». В том случае, когда получение запланированного кредита отменяется, информация о нем должна быть удалена из базы даных. Соответственно, должны быть удалены и все сведения о плановых платежах по этому кредиту. Таким образом, сущность ПЛАТЕЖ зависит от сущности КРЕДИТ.
7.3. Диаграмма «сущность-связь»
Очень важным свойством модели «сущность-связь» является то, что она может быть представлена в виде графической схемы. Это значительно облегчает анализ предметной области. Существует несколько вариантов обозначения элементов диаграммы «сущность-связь», каждый из которых имеет свои положительные черты. Краткий обзор некоторых из этих нотаций будет сделан в параграфе 7.5. Здесь мы будем использовать некий гибрид нотаций Чена (обозначение сущностей, связей и атрибутов) и Мартина (обозначение степеней и кардинальностей связей). В таблице 2.1 приводится список используемых здесь обозначений.
Учимся проектированию Entity Relationship — диаграмм
Здравствуйте. Данная статья посвящена одной из самых популярных, а также и многим знакомой, модели проектирования — ER(Entity Relationship), которая была предложена учёным, в области информатики — Питером Ченом, в 1976 году.
По ходу статьи простым языком на простых примерах из жизни — мы с Вами разработаем разные варианты диаграммы, которые будут зависеть от их типа связи. Начнём!
Объектно Ориентированное Проектирование
Быстрый старт
Главный плюс модели проектирования Entity Relationship — это то, что она универсальна. Вы можете проектировать БД(Базы данных), работу какой-либо программы, принципы взаимодействия и др.
Что нужно знать на старте изучения?
— Нужно знать на старте то, что основная работа проводится над взаимоотношением сущности и связи. Для более легкого восприятия, стоит запомнить, что сущность — существительное, которое находится в прямоугольнике, а связь — глагол, который находится в ромбе. Приведём пример:
Думаю, Вы поняли, что к чему. Наш Программист учит Python. Вроде, всё логично. Но вот, только, что это за единички в примере?
— Это показатель типа связи! В данном примере используется вид связи — Один к одному:
К видам связи мы ещё вернёмся, но чуть позже, а сейчас нужно разобрать ещё одно НО:
— Диаграмма должна читаться в обе стороны. Если прочесть слева на право, то всё логично, как было сказано ранее, но если наоборот… то мы ещё несколько раз задумаемся о том, что такое логика. Действительно, так записано и это правильно! Это лишь одна из некоторых особенностей данной модели, что иногда может запутать. Однако, ничто не мешает Вам, как и многим, со стороны единицы, добавить стрелочку, как на примере ниже:
P.S. Надеюсь, Вы заинтересованы. Такие диаграммы Вы можете создавать в редакторе диаграмм — Dia.
Атрибуты
Так, у нас есть программист, но мы ничего о нём не знаем… Без чего программист не программист?
— Без каких-то атрибутов!
Дополним наш пример:
Да, атрибуты не особо отличают нашего программиста от обычного человека… но в будущем мы это исправим новыми атрибутами! В моём представлении, атрибут — это COLUMN(столбец) в таблице Базы Данных.
Атрибуты бывают и пустыми
Если в таблице Вашей БД необязательно указывать фамилию(то атрибут будет необязательным), тогда атрибут должен состоять из двух овалов: внешнего и внутреннего(внутри которого название атрибута).
Вы можете встретить подчеркивание названия атрибута в диаграмме — это нормально. Пугаться этого не стоит, тк это просто индентифицирующий атрибут. То-есть, это атрибут, который должен быть заполнен всегда, который является обязательным(первичным ключом). Как пример — всем известный id.
Хорошо, а теперь нам нужно дать программисту знания(то, какие языки, технологии он знает).
— Но мы же не будем сразу перечислять каждым отдельным атрибутом составляющие его знаний?
Верно, мы воспользуемся составным атрибутом(атрибут, который состоит из атрибутов-составляющих)! Хочу отметить то, что атрибуты-составляющие — тоже могут быть составными. Вопрос лишь в том, как Вы будете это реализовывать.
Типы связи
Отлично. С этим мы смогли разобраться. Теперь рассмотрим оставшиеся типы связи!
Продолжим с типа связи — Один ко многому:
Теперь наш программист изучает ещё и Perl. Неплохо.
Однако, хочу отметить, что пример, указанный выше — лишь исключение, для того, чтобы показать наглядно, к чему идёт отношение, потому что ответвлений может быть тысяча, что глупо будет чертить. В будущем, мы вернёмся к сокращенной и правильной записи, а этот хиленький паттерн стоит просто запомнить, чтобы было общее представление, что к чему. Надеюсь, что у меня получилось объяснить Вам, что представляет тип связи «Один ко многому».
*Отношение одной сущности к нескольким и наоборот*
Перед продолжением изучения типов связи, Вы должны узнать, что атрибуты бывают и у связей.
Показывать на примере не буду — тк, это понять можно без проблем, на словах. Просто представьте, что у Вас есть связь «Транзакции». Допустим, что в Вашем проекте нужно сохранять всю информацию о сохранённых транзакциях, будь то сохранение в файле или бд — не важно. Вам нужно сохранять время, исключения(возникшие ошибки) и что-то ещё. В нашем случае, всё из перечисленного — атрибуты, которые будут принадлежать связи. Такие атрибуты тоже могут быть составными, идентифицирующими, необязательными. Вопрос только в реализации. Продолжим.
Остался последний тип связи — Многое ко многому:
Как обычно, покажу Вам на примере, но уже не с Программистом, а на примере взаимосвязи Зрителя с Фильмом, на каком-либо сервисе по просмотру Фильмов:
Тут два спорных момента. Начнём разбираться.
Первое:
— Почему связь больше смахивает на сущность?
Для упрощения связи типа «Многое ко многому» используются промежуточные сущности.
— Зритель может подписаться на много Фильмов.
— У Фильмов может быть много зрителей, которые подписаны на них.
А теперь рассмотрим другой способ реализации связи «Многое ко многому», который будет чуть сложнее в записи, но возможно понятнее тем, кто не знает о промежуточных сущностях:
Как Вы могли заметить, в данном примере есть тип связи «Один ко многому», и даже несколько.
Это правда и такое легко объяснить. Дело в том, тип связи «Многое ко многому» равняется двум «Один ко многому».
Наверное, Вы заинтересованы в том, почему у нас, между связью и сущностью, два ребра.
Это уже чуть сложнее объяснить. Читайте внимательно.
Дело в том, что бывают опциональные и обязательные связи. Запомните тождество:
Опциональные связи создают частичное участие, в то время как обязательные — полное.
— Что такое частичное и полное участия?
Частичное участие — тоже одно из исключений, похожее чем-то на необязательный атрибут, вот только зависит от сущности. Представьте картину. Есть две сущности:
Покупатель и Продукты. Тип связи — Один ко многому.
У них общая связь — Покупает. Но нам нужно понять другое. Без чего покупатель — не покупатель?
— Без хотя бы одной покупки!
Данный случай — представитель частичной связи, тк мы даём выбор «Покупать и стать покупателем или отказаться». В таком случае, у нас, будет одно ребро между связью «Покупает» и сущностью «Продукты». Теперь рассмотрим полное участие.
Полное участие представляет из себя тот случай, когда выбора нет. Наш программист останется программистом, даже если ничего не выучит, благодаря тому, что мы фиксируем на диаграмме то, что он должен что-то учить, а исключений быть не может. Фиксируем мы это дело двумя рёбрами. Тип участия зависит от того, как вы проектируете, нужна ли выборка на этапе связи.
С этим закончили. Продолжаем.
Вспомните пример «Один ко многому», где после связи «Учит» были названия ЯП(Языков программирования), что приводило к большому количеству разветвлений, потому как было не правильно в плане записи. Только подумайте, ведь нам не обязательно делать ответвления к каждому ЯП. Мы можем просто создать сущность «Язык программирования», в которой мы разместим атрибуты, которые будут отвечать за его название, возраст, мощность и многое другое. Думаю, Вы поняли. Советую использовать сокращенную запись «Многое ко многому».
Слабые сущности
Рассмотрим заключительное понятие.
Представьте, что у Вас в существует таблица «Родитель» и «Ребенок», соответственно такие-же сущности в диаграмме. Может ли одно существовать без другого? Я думаю — нет. Как в биологическом, так и в целом логическом.
Слабая сущность: яблока без яблони быть не может
В этом примере сущность «Ребенок» — слабая сущность.
Слабые сущности — это те сущности, которые не могут существовать без другой сущности.
Мы создаём сущность «Ребёнок», в надежде на то, что у Родителя/Родителей нет детей с одинаковыми именами, тк иначе — нашу сущность, которая может являться таблицей в БД, будет сложно назвать Нормализованной(таблица, в которой соблюдаются правила Автомарности данных и существует Первичный ключ-идентификатор), ведь мы банально не сможем отличить детей.
Однако, такие случаи имеют место быть, но исправить это можно добавлением дополнительного атрибута. В таком случае, атрибут «Имя» — то, что и создает подобную ситуацию, а называется он компонентом ключа слабой сущности. Название подобных атрибутов, в овалах, подчеркиваются пунктиром, а сущность и связь помещаются в дополнительные фигуры, в которых они состоят.
Представлю вам это на примере:
Заключение
В заключение хочется сказать, что одна из основополагающих грамотной кооперативной работы — хорошее объяснение поставленных задач, хорошее представление продукта, который нужно разработать, в чём и помогают модели проектирования. Entity Relatioship — модель проектирования, которая пользуется популярностью не один десяток лет. Она позволяет строить изящные диаграммы, которые, при правильном подходе, можно в будущем дополнять и видоизменять. Не поленитесь изучить. Спасибо за внимание!
Что такое ER-диаграмма и как ее создать?
Каковы ваши потребности в диаграммах?
содержание
В этом разделе вы подробно познакомитесь с ER-диаграммами и моделями, их истоками, сферами применения, примерами, компонентами и ограничениями. Здесь же вы узнаете, как создать собственную ER-диаграмму на нашей платформе.
Читается за 12 мин.
Хотите создать собственную диаграмму? Попробуйте Lucidchart. Это быстро, легко и совершенно бесплатно.
Что такое ER-диаграмма?
Схема «сущность-связь» (также ERD или ER-диаграмма) — это разновидность блок-схемы, где показано, как разные «сущности» (люди, объекты, концепции и так далее) связаны между собой внутри системы. ER-диаграммы чаще всего применяются для проектирования и отладки реляционных баз данных в сфере образования, исследования и разработки программного обеспечения и информационных систем для бизнеса. ER-диаграммы (или ER-модели) полагаются на стандартный набор символов, включая прямоугольники, ромбы, овалы и соединительные линии, для отображения сущностей, их атрибутов и связей. Эти диаграммы устроены по тому же принципу, что и грамматические структуры: сущности выполняют роль существительных, а связи — глаголов.
ER-диаграммы — «родственники» схем структуры данных (DSD), где вместо связей между самими сущностями отображаются отношения между элементами внутри них. ER-диаграммы часто используются в сочетании с диаграммами DFD, которые схематично показывают движение потоков информации в рамках процесса или системы.
В ER-моделях и моделях данных обычно выделяют до трех уровней детализации:
Обращаем ваше внимание на тот факт, что похожие уровни масштаба и детализации встречаются и в других видах схем (например, в диаграммах DFD), однако данная классификация отличается от трехсхемного подхода в разработке ПО, где деление информации осуществляется по несколько иному принципу. Правда, иногда разработчики применяют ER-диаграммы с дополнительными иерархиями, если дизайн базы данных требует больше информационных уровней. К примеру, разработчик может добавить новые группы по принципу расширения вверх (суперклассы) и вниз (подклассы).
Области применения диаграмм «сущность-связь»
Символы и способы нотации ERD
Диаграммы «сущность-связь» (или ERD) — неотъемлемая составляющая процесса моделирования любых систем, включая простые и сложные базы данных, однако применяемые в них фигуры и способы нотации могут запросто ввести в заблуждение любого. Это руководство поможет вам стать настоящим экспертом по нотации ER-диаграмм и уверенно взяться за моделирование собственных баз данных!
Концептуальные модели данных дают общее представление о том, что должно входить в состав модели. Концептуальные ER-диаграммы можно брать за основу логических моделей данных. Их также можно использовать для создания отношений общности между разными ER-моделями, положив их в основу интеграции. Все приведенные ниже символы можно найти в библиотеках «Сущность-связь» для UML» и «Фигуры по модели «сущность-связь» на Lucidchart.
Символы ERD-сущностей
Под понятием «сущности» подразумеваются объекты или понятия, несущие важную информацию. С точки зрения грамматики, они, как правило, обозначаются существительными, например, «товар», «клиент», «заведение» или «промоакция». Ниже представлены три наиболее распространенных типа сущностей, используемых в ER-диаграммах.
| Символ | Название | Описание |
|---|---|---|
| Ассоциативная сущность | Соединяет экземпляры сущностей разных типов. Также содержит атрибуты, характерные для связей между этими сущностями. |
Символы ERD-связей
Связи используются в схемах «сущность-связь» для обозначения взаимодействия между двумя сущностями. Грамматически связи, как правило, выражаются глаголами, например, «назначить», «закрепить», «отследить», и несут полезную информацию, которую невозможно получить, опираясь только на типы сущностей.
