Метод «сущность-связь»: диаграммы, ключевые понятия и степени связи

Метод «сущность-связь»

Прежде чем строить базу данных, полезно нарисовать её будущую структуру так, чтобы она была понятна и человеку, и проектировщику. Именно с этой задачей справляется метод «сущность-связь» — наглядный подход, в котором объекты предметной области и связи между ними изображают в виде схем. Разобравшись с его понятиями и обозначениями, гораздо легче переходить к проектированию реальных отношений базы данных.

Что такое метод «сущность-связь»

Начнём с сути самого подхода и его инструментов.

Название метода происходит от английского Entity — Relationship, то есть «сущность — связь». Две разновидности диаграмм дополняют друг друга: одна показывает общую структуру, другая — конкретные примеры того, как эта структура наполняется данными. Подробнее о них мы поговорим чуть ниже, а пока разберём базовые понятия, без которых схемы не прочитать.

Основные понятия метода

Метод держится на нескольких ключевых терминах. Разберём каждый по порядку.

Сущность — это объект, сведения о котором хранятся в базе данных.

Экземпляры одной сущности отличаются друг от друга и поддаются однозначной идентификации. В качестве имён для сущностей обычно берут существительные — например, СТУДЕНТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ФАКУЛЬТЕТ.

Атрибут — это свойство сущности.

Скажем, для сущности СТУДЕНТ атрибутами послужат Фамилия, Факультет, Курс, Группа и так далее. Именно атрибуты определяют, какие именно сведения мы собираем об объекте.

Ключ сущности — это атрибут или набор атрибутов, служащий для идентификации экземпляра сущности.

Связь двух или более сущностей отражает зависимость между их атрибутами.

Если имена сущностей — это чаще всего существительные, то связи, напротив, удобно называть глаголами. Так, между сущностями СТУДЕНТ и ДИСЦИПЛИНА естественно возникает связь ИЗУЧАЕТ.

Два типа ER-диаграмм

Чтобы проектировать было удобнее, а сущности, их экземпляры и связи выглядели наглядно, метод использует графические средства двух видов:

• диаграммы ER-типа (или ER-диаграммы);
• диаграммы ER-экземпляров.

Разница между ними принципиальна. Диаграмма ER-экземпляров показывает конкретику: например, какую именно дисциплину — Паскаль, Фортран и прочие — ведёт каждый преподаватель. По ней хорошо видно, кто с чем связан на уровне отдельных значений. Возьмём сущности ДИСЦИПЛИНА и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ со связью ВЕДЁТ: на такой диаграмме будет наглядно показано, кто из преподавателей за какую дисциплину отвечает.

Диаграмма ER-типа работает на другом уровне — она описывает общую структуру, а не отдельные примеры. Именно на неё опираются на первых этапах проектирования, когда выделяют атрибуты, составляющие ключи сущностей.

Класс принадлежности сущности

После анализа диаграмм ER-типа формируют отношения будущей базы данных. При этом учитывают две важные характеристики — класс принадлежности сущностей и степень связи. Обе определяют, разбирая диаграммы ER-экземпляров. Начнём с первой.

Класс принадлежности сущности бывает обязательным и необязательным. Он считается обязательным, если в связи участвуют все без исключения экземпляры данной сущности. Если же хотя бы часть экземпляров может оставаться вне связи, класс принадлежности необязательный.

Поясним на примере. Представим ситуацию, когда есть преподаватели, не ведущие ни одной дисциплины, и есть дисциплины, за которые не отвечает ни один преподаватель. В этом случае обе сущности имеют необязательный класс принадлежности — ведь не каждый их экземпляр вовлечён в связь.

Если же картина иная и каждый преподаватель ведёт какую-то дисциплину, а каждую дисциплину кто-то ведёт, то класс принадлежности для обеих сущностей становится обязательным.

Степень связи: 1:1, 1:М, М:1 и М:М

Вторая ключевая характеристика описывает, сколько экземпляров одной сущности может соответствовать экземплярам другой.

Степень связи характеризует связь между сущностями и бывает четырёх типов: 1:1, 1:М, М:1 и М:М.

Разберём каждый тип на паре ПРЕПОДАВАТЕЛЬ — ДИСЦИПЛИНА.

Обозначения на ER-диаграммах

Чтобы диаграммы читались единообразно, приняты определённые правила их оформления.

• Обязательное участие экземпляров сущности в связи отмечают блоком с точкой внутри, который пририсовывают к самой сущности.
• Необязательное участие показывают точкой, размещённой прямо на линии связи.
• Степень связи записывают над линией связи.
• Ключ сущности выделяют подчёркиванием и указывают под соответствующим блоком.

Эти условные знаки позволяют «прочитать» схему без дополнительных пояснений: достаточно взглянуть на точки, подчёркивания и надписи, чтобы понять, кто с кем связан, насколько обязательна связь и какова её степень.

Удержать метод в голове проще, если собрать его воедино. Сущности — это объекты предметной области (их называют существительными), атрибуты описывают их свойства, ключ однозначно опознаёт экземпляр, а связь (обычно глагол) соединяет сущности между собой. Диаграммы ER-экземпляров показывают конкретные примеры связей, а диаграммы ER-типа — общую структуру, с которой и начинают проектирование. При формировании отношений базы опираются на две характеристики: класс принадлежности (обязательный или необязательный — все ли экземпляры участвуют в связи) и степень связи (1:1, 1:М, М:1, М:М). А чтобы схема была понятна с первого взгляда, работают условные обозначения: блок с точкой — обязательное участие, точка на линии — необязательное, надпись над линией — степень связи, подчёркивание — ключ.