Формирование отношений для связи 1:1

Этапы проектирования

Процесс проектирования базы данных – это процесс, допус­кающим возврат к предыдущим этапам для пересмотра ранее принятых ре­шений и включает следующие этапы:

1. Выделение сущностей и связей между ними.

2. Построение диаграмм ER-типа с учетом всех сущностей и их связей.

3. Формирование набора предварительных отношений с указанием пред­полагаемого первичного ключа для каждого отношения и использованием диаграмм ER-типа.

4. Добавление неключевых атрибутов в отношения.

5. Приведение предварительных отношений к нормальной форме Бойса-Кодда, например, с помощью метода нормальных форм.

6. Пересмотр ER-диаграмм в следующих случаях:

• некоторые отношения не приводятся к нормальной форме Бойса-Кодда;

• некоторым атрибутам не находится логически обоснованных мест в пред­варительных отношениях.

После преобразования ER-диаграмм осуществляется повторное выполне­ние предыдущих этапов проектирования (возврат к этапу 1).

Одним из узловых этапов проектирования является этап формирования отношений. Рассмотрим процесс формирования предварительных отноше­ний, составляющих первичный вариант схемы БД.

В рассмотренных выше примерах связь ВЕДЕТ всегда соединяет две сущно­сти и поэтому является бинарной. Сформулированные ниже правила формиро­вания отношений из диаграмм ER-типа распространяются именно на бинарные связи. Поэтому, когда речь идет о связях, слово «бинарные» далее опускается.

Правила формирования отношений

Правила формирования отношений основываются на учете следующего:

•степени связи между сущностями (1:1,1:М, М:1, М:М);

• класса принадлежности экземпляров сущностей (обязательный и нео­бязательный).

Рассмотрим формулировки шести правил формирования отношений на основе диаграмм ER-типа.

Формирование отношений для связи 1:1

Правило 1.Если степень бинарной связи 1:1 и класс принадлежности обе­их сущностей обязательный, то формируется одно отношение. Первичным ключом этого отношения может быть ключ любой из двух сущностей.

На рис. 6.6 приведены диаграмма ER-типа и отношение, сформированное по правилу 1 на ее основе.

Рис. 6.6 Диаграмма отношения для правила 1

На рисунке используются следующие обозначения:

С1, С2 – сущности 1 и 2;

Kl, K2 - ключи первой и второй сущности соответственно;

R1 - отношение 1, сформированное на основе первой и второй сущностей;

KlvK2,... означает, что ключом сформированного отношения может быть либо К1, либо К2.

Это и другие правила будем проверять, рассматривая различные вариан­ты связи ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЕТ ДИСЦИПЛИНУ. Пусть сущность ПРЕПОДАВАТЕЛЬ характеризуется атрибутами НП (идентификационный номер преподавателя), ФИО (фамилия, имя и отчество), Стаж (стаж препо­давателя). Сущность ДИСЦИПЛИНА характеризуется соответственно ат­рибутами КД (код дисциплины), Часы (часы, отводимые на дисциплину). Тогда схема отношения, содержащего информацию об обеих сущностях, и само отношение для случая, когда степень связи равна 1:1, а КП обязательный для всех сущностей, могут иметь вид, показанный на рис. 6.7.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА(НП,ФИО, Стаж, КД, Часы) ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

Рис. 6.7. Полученные по правилу 1 схема и отношение

Сформированное отношение содержит полную информацию о препода­вателях, дисциплинах и о том, как они связаны между собой. Так, препода­ватель Иванов ведет только дисциплину с кодом К1, а дисциплина К1 ве­дется только Ивановым (связь 1:1). В этом отношении отсутствуют пустые поля (КП обязательный для всех сущностей), т. к. нет преподавателей, ко­торые бы что-то не вели, и нет дисциплин, которые никто не ведет. Таким образом, одного отношения в данном случае достаточно. В качестве первич­ного ключа может быть выбран ключ первого отношения НП или ключ вто­рого отношения КД.

Правило 2.Если степень связи 1:1 и класс принадлежности одной сущно­сти обязательный, а второй - необязательный, то под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключа­ми соответствующих сущностей. Далее к отношению, сущность которого име­ет обязательный КП, добавляется в качестве атрибута ключ сущности с нео­бязательным КП.

На рис. 6.8 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 2 на ее основе.

Рис. 6.8 Диаграмма и отношения для правила 2

Чтобы убедиться в справедливости правила, рассмотрим следующий при­мер. На рис. 6.9 приведено исходное отношение, содержащее информацию о преподавателях и дисциплинах. Оно представляет вариант, в котором класс сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ является обязательным, а сущности ДИС­ЦИПЛИНА - необязательным. При этом пробелы «—» (пустые поля) при­сутствуют во всех кортежах с информацией о дисциплинах, которые не ве­дутся ни одним из преподавателей.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

Рис. 6.9 Исходное отношение

Избежать этой ситуации можно, применив правило 2, в соответствии с которым, выделяются два отношения, приведенные на рис. 6.10.

Рис. 6.10 Отношения, полученные по правилу 2

В результате мы избежали пустых полей в отношениях, не потеряв данных. Добавив атрибут КД - ключ сущности ДИСЦИПЛИНА (с необязательным КП) в качестве внешнего ключа в отношение, соответствующее сущности ПРЕ­ПОДАВАТЕЛЬ (с обязательным КП), мы связали отношения (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Связь отношений по внешнему ключу

Точнее говоря, мы создали условия для связывания отношений. Это свя­зывание при работе с базой данных позволяет, например, получать одновре­менно данные о преподавателе и о ведущихся им дисциплинах (часах).

Правило3. Если степень связи 1:1 икласс принадлежности обеих сущно­стей является необязательным, то необходимо использовать три отношения. Два отношения соответствуют связываемым сущностям, ключи которых яв­ляются первичными в этих отношениях. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты свя­зываемых отношений.

Рис 6.12 Диаграмма и отношения для правила 3

На рис. 6.12 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформирован­ные по правилу 3 на ее основе.

На рис. 6.13 приведены примеры отношений, подтверждающие необходимость использования трех отношений при наличии необязательного КП для обеих связываемых сущностей.

Рис. 6.13 Варианты отношений для правила 3

Использование одного отношения в рассматриваемом случае приводит к наличию нежелательных пустых полей в этом отношении (рис. 6.13а). При использовании двух отношений (рис. 6.136) нам пришлось добавить ключи каждой из сущностей в отношение, соответствующее другой сущности, что­бы не потерять сведения о том, какую дисциплину ведет каждый преподава­тель и наоборот. При этом также появились пустые поля.

Выход заключается в использовании трех отношений, сформированных по пра­вилу 3 (рис. 6.13в). Объектные отношения (с атрибутами сущностей) содержат полную информацию обо всех преподавателях и дисциплинах соответственно. Связное отношение ВЕДЕТ содержит данные о преподавателях, которые ведут дисциплины и о дисциплинах, которые ведутся преподавателями. При этом в нем имеется только одно упоминание о каждом преподавателе и дисциплине в силу связи 1:1. Это отношение содержит в данном случае только ключевые атрибуты обеих сущностей, но может иметь и Другие атрибуты, характеризующие эту связь. Например, номер семестра, в котором преподаватель ведет дисциплину.

Итак, сформулированы три правила, позволяющие формировать отноше­ния на основе ER-диаграмм, для вариантов со степенью связи типа 1:1. Сфор­мулируем аналогичные два правила для вариантов, степень связи между сущ­ностями которых 1:М.

12
• 3
• 4
• 5
• Далее ⇒