Erwin связи между сущностями. Связи и внешние ключи. Задание правил валидации

Аннотация: Теперь, когда мы уже знакомы с реляционной алгеброй и понимаем предназначение теоремы Хиса, можно приступить к изучению процессов нормализации, которые позволяют создавать в некотором смысле хорошие схемы реляционных баз данных.

Нам понадобится понятие аномалии - несоответствия между ограничениями целостности концептуальной и логической (а также физической) схем данных. Цель нормализации - это как раз устранение аномалий, проявляющихся при включении, обновлении и удалении данных.

Четыре первые нормальные формы (точнее первая, вторая, третья и Бойса-Кодда) объединяются в одну группу потому, что их определения основаны на классическом понятии функции, заданной на схеме отношения, и на теореме Хиса.

Еще две нормальные формы (четвертая и пятая) используют модифицированные функциональные зависимости . Последняя нормальная форма - домен- ключ - знаменует возвращение к истокам - логическому подходу к реляционной теории.

Будет рекомендован практический способ получения схемы базы в первых четырех нормальных формах, почти всегда дающий окончательный вариант схемы. Правильность этого построения необходимо будет проверять формальными методами, то есть нужны и эвристические приемы и теория нормализации.

Обговорим сначала принятый способ изложения материала по нормализации. Мы, естественно, будем исходить из теории нормализации, развитой в рамках реляционной модели данных. Однако опыт показал, что при таком изложении начинающие с трудом усваивают важнейшее понятие аномалии, определяемое как некоторая характеристика "неправильности" отображения концептуальной модели бизнеса в модель базы данных . Поэтому

мы воспользуемся уже известным вам отображением реляционной модели в модель " сущность-связь " и в ER-модели будем изучать нормализацию. Это позволит привлечь семантику, необходимую для работы с аномалиями.

Давайте еще раз вспомним о связях между отношениями, о соединении отношений и о внешних ключах.

5.1 Связи и внешние ключи

В предыдущих главах изучались понятия соединения сущностей и связей между ними. Будем четко различать их. Понятие связи по своей природе не алгебраическое, так как связи активны. В реализациях связи задают структуру базы, работают при манипуляциях данными и при изменениях схемы. Соединение - понятие алгебраическое. Смысл данных, полученных при выполнении соединения, полностью на совести разработчика. Смысл связи жестко задается моделируемым бизнесом.

Семантика связей достаточно развита. Кроме мощности концов, используются такие свойства как обязательность, свойство идентифицируемости. В реляционной модели выразить их напрямую нельзя (нет таких слов). Поэтому первые нормальные формы будем рассматривать в рамках модели "сущность-связь".

Связи между отношениями/сущностями и в реляционной модели и в ER-диаграммах образуются ссылочным ограничением целостности, которое называется "внешний ключ" ("Foreign Key" - сокращенно FK).

Чтобы не создавать ложного представления о бедности реляционной модели как невозможности реализации чего-то, вспомним, что в ней связь п: т представляется через две связи 1: n, что сложные связи можно моделировать различными способами. Даже агрегаты можно как-то представить, вводя сущности, описывающие их состав. Такие модели могут эффективно реализоваться в программе, но, скорее всего, они будут неудобными для человека. Возможности моделирования структур данных в рамках реляционной модели достаточно широки но, конечно, не безграничны.

Обговорим общий подход к анализу структур, которые будут разбираться в дальнейшем на примере двух связанных сущностей "Сотрудник" и "Отдел", проиллюстрированном на рисунке 5.1 . Слева вариант с идентифицирующей связью, справа с неидентифицирующей.

Рис. 5.1. Пример связей "один-ко-многим"

Хочу еще раз напомнить о том, что примеры мы договорились рассматривать такими, как они описаны в тексте, а не так, как бывает или может быть в жизни. Это ограничение необходимо, чтобы информация воспринималась всеми и всегда одинаково.

В обоих вариантах схемы каждый сотрудник причисляется к одному из отделов. Имеем связь ("ко-многим" на стороне отношения "Сотрудник"). В отношении "Сотрудник" нельзя выбрать номер отдела deptno, несуществующий в списке отделов (сущность "Отдел"). В одном отделе может быть ни одного, один, два и более сотрудников.

Мы отметили по поводу похожего примера (раздел 2.2.7), что образуется парадоксальная ситуация. Директор причислен к какому-то отделу, а начальник этого отдела и подчинен директору и одновременно будет его же начальником. Но может быть отделы - это центры затрат, и зарплату директора решили относить на расходы одного из отделов. В наших учебных примерах не стоит заниматься такими деталями, если, конечно, не оговорено противное. Вы должны с самого начала привыкать в числе прочего думать о стороне бизнеса, но при решении учебных задач не следует расширять задания до анализа возможных вариантов.

В чем же разница между схемами на рисунке 5.1 ? Идентифицирующая связь заставляет думать о сотруднике в первую очередь как о работнике отдела. Неидентифицирующая связь означает, что принадлежность к отделу отмечается как нечто второстепенное.

5.2 Типы связи. Идентифицирующие и неидентифицирующие, обязательные и необязательные связи

Типы связи идентифицирующая и неидентифицирующая (см. рисунок 5.1) относится не к теории реляционных баз данных, а к стандарту моделирования IDEF1X, на котором основан ERwin (он же AllFusion Data Modeller).

Если внешний ключ создает зависимую (слабую) сущность, то он передается в группу атрибутов, образующих первичный ключ этой сущности. В этом случае образуется идентифицирующая связь. Она всегда обязательная.

Неидентифицирующая связь используется для соединения двух сильных сущностей. Она передает ключ в область неключевых атрибутов.

Для неидентифицирующей связи можно указать обязательность (всей связи, а не ее конца). Если связь обязательна (в ERwin это задание признака No Nulls), то атрибуты внешнего ключа получат признак NOT NULL, означающий недопустимость неопределенных значений. Для необязательной связи (признак Nulls Allowed) внешний ключ может принимать значение NULL .

После того, как в "Язык SQL" мы познакомимся с языком SQL, используя прямой инжиниринг, можно будет генерировать скрипт SQL создающий фрагмент схемы базы. Но и сейчас, если вы уже хотя бы немного знакомы с SQL, то, пройдя путь Tools > Forward Engineer/Schema Generation, а затем нажав кнопку Preview, просмотрите сгенерированный текст.

Зачем при рассмотрении нормализации мы собираемся использовать более сложную модель "сущность-связь", а не ограничиваемся классическим подходом в рамках реляционной модели? Ведь добавление понятий сильной и слабой сущностей, идентифицирующей связи, обязательной и необязательной неидентифицирующей связей существенно усложняет семантику модели данных.

Введение перечисленных пяти понятий более высокого уровня дает язык, лучше отражающий особенности задачи и потому более понятный разработчику. Это позволит быстро и без формальных преобразований получить исходную схему реляционной базы почти в законченном виде (позже мы эту мысль выразим точнее: "в третьей нормальной форме или нормальной форме Бойса-Кодда").

CASE-средства ERWin при нормализации и денормализации БД,

• построить физическую модель,
• изучить алгоритмы перевода БД в первую, вторую и третью нормальную форму

Нормализация

Нормализация - процесс проверки и реорганизации сущностей и атрибутов с целью удовлетворения требований к реляционной модели данных. Нормализация позволяет быть уверенным, что каждый атрибут определен для своей сущности, значительно сократить объем памяти для хранения данных.

Для рассмотрения видов нормальных форм введем понятия функциональной и полной функциональной зависимости.

Функциональная зависимость . Атрибут В сущности Е функционально зависит от атрибута А сущности Е, если и только если каждое значение А в Е связало с ним точно одно значение В в Е. Другими словами, А однозначно определяет В.

Полная функциональная зависимость. Атрибут Е сущности В полностью функционально зависит от ряда атрибутов А сущности Е, если и только если В функционально зависит от Л и не зависит ни от какого подряда А.

Существуют следующие виды нормальных форм:

• Первая нормальная форма

(1NF). Сущность Е находится в первой нормальной форме, если и только если все атрибуты содержат только атомарные значения. Среди атрибутов не должно встречаться повторяющихся групп, т. е. нескольких значений для каждого экземпляра.

• Вторая нормальная форма. Сущность Е находится во второй нормальной форме, если она находится в первой нормальной форме и каждый неключевой атрибут полностью зависит от первичного ключа, т. е. не существует зависимостей от части ключа.
• Третья нормальная форма (3 NF). Сущность Е находится в третьей нормальной форме, если она находится во второй нормальной форме и неключевые атрибуты сущности Е зависят от других атрибутов Е.

После третьей нормальной формы существуют нормальная форма Бойсса - Кодда, четвертая и пятая нормальные формы. На практике ограничиваются приведением к третьей нормальной форме. Часто после проведения нормализации все взаимосвязи данных становятся правильно определены, модель данных становится легче поддерживать. Однако нормализация не ведет к повышению производительности системы в целом, поэтому при создании физической модели в целях повышения производительности приходится сознательно отходить от нормальных форм, чтобы использовать возможности конкретного сервера. Такой процесс называется денормализацией.

1.1. Поддержка нормализации в ERWin

ERWin обеспечивает только поддержку нормализации, но не содержит в себе алгоритмов, автоматически преобразующих модель данных из одной формы в другую.

Поддержка первой нормальной формы В модели каждая сущность или атрибут идентифицируется с помощью имени. В ERWin поддерживает корректность имен следующим образом:

• отмечает повторное использование имени сущности и атрибута;
• не позволяет внести в сущность более одного внешнего ключа;
• запрещает присвоение неуникальных имен атрибутов внутри одной модели, соблюдая правило «в одном месте - один факт».

Создание физической модели

Целью создания физической модели является обеспечение администратора соответствующей информацией для переноса логической модели данных в СУБД.

ERWin поддерживает автоматическую генерацию физической модели данных для конкретной СУБД. При этом логическая модель трансформируется в физическую по следующему принципу: сущности становятся таблицами, атрибуты становятся столбцами, а ключи становятся индексами.

Таблица 7.1. Сопоставление компонентов логической и физической модели

Денормализация

После нормализации все взаимосвязи данных становятся определены, исключая ошибки-при оперировании данными. Но нормализация данных снижает быстродействие БД. Для более эффективной работы с данными, используя возможности конкретного сервера БД, приходится производить процесс, обратный нормализации, - денормализацию.

Для процесса денормализации не существует стандартного алгоритма, поэтому в каждом конкретном случае приходится искать свое решение. Денормализация обычно проводится на физическом уровне модели. ERWin имеет следующие возможности по поддержке процесса денормализации:

• Сущности, атрибуты, группы ключей и домены можно создавать только на логическом уровне модели. В

ERWin существует возможность выделения элементов логической модели таким образом, чтобы они не появлялись на физическом уровне.

• Таблицы, столбцы, индексы и домены можно создавать только на физическом уровне. В

ERWin существует возможность выделения элементов модели таким образом, чтобы они не появлялись на логическом уровне. Эта возможность напрямую поддерживает денормализацию физической модели, так как позволяет проектировщику включать таблицы, столбцы и индексы в физическую модель, ориентированную на конкретную СУБД.

Разрешение связей «многие-ко-многим». При разрешении этих связей в логической модели ERWin добавляет ассоциированные сущности и позволяет добавить в них атрибуты. При разрешении связей в логической модели автоматически разрешаются связи и в физической модели.

Пример

Нормализуем полученную в предыдущей лабораторной работе БД до третьей нормальной формы. Для приведения БД в первую нормальную форму необходимо выполнить условие, при котором все атрибуты содержат атомарные значения. Рассмотрим атрибуты сущности «Студент». Студент может иметь несколько адресов электронной почты и несколько телефонных номеров, что является нарушением первой нормальной формы. Необходимо создать отдельные сущности «E-mail» и «Телефон» и связать их с сущностью «Студент» (рис. 7.1).

Рис. 7.1. ERD-диаграмма БД студентов в первой нормальной форме

Проверим соответствие БД второй нормальной форме. Все неключевые атрибуты полностью должны зависеть от первичного ключа. Нетрудно заметить, что это условие выполняется для всех сущностей БД; следовательно, можно сделать вывод о том, что она находится во второй нормальной форме.

Для приведения БД к третьей нормальной форме необходимо обеспечить отсутствие транзитивных зависимостей неключевых атрибутов. Такая зависимость наблюдается у атрибутов «Специальность» и «Специализация» у сущности «Студент»: специализация зависит от специальности и от группы, в которой обучается студент. Создадим новую независимую сущность «Специальность», перенеся в нее атрибут «Специализация» и создав новый атрибут «Группа», являющийся ключевым и определяющий атрибуты «Специальность» и «Специализация». Проведем неидентифици-рующую связь от сущности «Специальность» к сущности «Студент», при этом ключевой атрибут «Группа» мигрирует в сущность «Студент». Получим БД в третьей нормальной форме, так как других транзитивных зависимостей неключевых атрибутов нет (рис. 7.2).

Рис. 7.2 . ERD- диаграмма БД студентов в третьей нормальной форме

Перейдем к построению физической модели. Перед построением физической модели необходимо выбрать тип базы данных в меню при создании физической модели. Выберем в качестве DataBase Microsoft Access 97 или 2000, получив физическую модель, сгенерированную ERWin по умолчанию (рис. 4.4).

В полученной модели необходимо скорректировать типы и размеры полей. Кроме того, на этапе создания физической модели данных вводятся правила валидации колонок, определяющие списки допустимых значений и значения по умолчанию (закладка Access у атрибута).

Таблица 7.2. Свойства колонок таблиц физической модели БД студентов

После установки правил валидации (для этого сначала надо дать имя Validation Name, а затем отредактировать Validation Rule) в диалоговом окне Validation Rule Editor должны получиться следующие правила

Рис. 7.3. Правила валидации

После установки правил валидации в диалоговом окне Column Editor необходимо присвоить соответствующим колонкам таблиц установленные для них правила (рис. 4.4).

Рис. 7.4. Физическая модель БД студентов

Таким образом, проделав все вышеописанные действия, мы получили модель БД, готовую для помещения в СУБД. Для генерации кода создания БД необходимо выбрать иконку Forward Engineer после чего откроется окно установки свойств генерируемой схемы данных. Для предварительного просмотра SQL-скрипта служит кнопка Preview, для генерации схемы - Generate. В процессе генерации ERWin связывается с БД, выполняя SQL-скрипт. Если в процессе генерации возникают какие-либо ошибки, то она прекращается, открывается окно с сообщениями об ошибках.

Контрольные вопросы

1. Что называется процессом нормализации?
2. Что называется функциональной зависимостью?
3. Что называется полной функциональной зависимостью,?
4. Первая нормальная форма.
5. Вторая нормальная форма.
6. Третья нормальная форма.
7. Нормальная форма Бойсса - Кодда.
8. Что называется процессом денормализации?
9. В чем смысл денормализации?
10. Какова цель создания физической модели?
11. Назовите функции
ERWin по поддержке денормализации.
12. Как осуществляется разрешение связей «многие-ко-многим»?

Связь (relationship ) – это функциональная зависимость между двумя сущностями (в частности, возможна связь сущности с самой собой). Например, важно знать фамилию сотрудника, и не менее важно знать, в каком отделе он работает. Таким образом, между сущностями отдел и сотрудник существует связь состоит из (отдел состоит из сотрудников). Связь – это понятие логического уровня, которому соответствует внешний ключ на физическом уровне.

Связьявляется логическим соотношением между сущностями. Каждая связь должна именоваться глаголом (или глагольной фразой), показывающим, как одна сущность соотносится к другой (рис. 31).

Рис. 31. Связи между сущностями

Имя связи выражает некоторое ограничение или бизнес-правило и облегчает чтение модели, например:

Каждый Клиент <Вносит/Снимает > средства со счета .

Связь показывает, какие именно действия делает клиент. По умолчанию имя связи на диаграмме не показывается. Для отображения имени связи на модели необходимо в меню Format/ Relationship Display включить режим Verb Phrase .

В ERwin связи представлены пятью основными элементами информации:

тип связи (идентифицирующая, неидентифицирующая, полная/неполная категория, неспецифическая связь);

родительская сущность;

дочерняя (зависимая) сущность;

мощность связи (cardinality);

допустимость пустых (null) значений.

В IDEF1X различают зависимые и независимые сущности . Тип сущности определяется ее связью с другими сущностями.

Связь называется идентифицирующей , если экземпляр дочерней (зависимой) сущности идентифицируется через ее отношение с родительской (независимой) сущностью. Когда рисуется идентифицирующая связь ERwinавтоматически преобразует дочернюю сущность в зависимую, а атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, автоматически переносятся в первичный ключ дочерней сущности. Эта операция дополнения атрибутов дочерней сущности при создании связи называется миграцией атрибутов. В дочерней сущности новые атрибуты помечаются как внешний ключ – (FK ) . Зависимая сущность изображается прямоугольником со скругленными углами (рис. 32). В дальнейшем, при генерации схемы БД, атрибуты первичного ключа получат признак NOT NULL , что означает невозможность внесения записи в таблицу заказов без информации о номере клиента. Идентифицирующая связь показывается на модели сплошной линией с жирной точкой на дочернем конце связи.

Рис. 32. Пример идентифицирующей связи один-ко-мнoгим

Связь называется не идентифицирующей , если экземпляр дочерней сущности остается независимым, а атрибуты первичного ключа родительской сущности мигрируют в состав неключевых компонентов родительской сущности. Неидентифицирующая связь (рис. 33) служит для связывания независимых сущностей. Неидентифицирующая связь показывается на модели пунктирной линией с жирной точкой на дочернем конце связи.

На логическом уровне в ERwin можно установить идентифицирующую связь один-ко-многим, связь многие-ко-многим и неидентифицирующую связь один-ко-многим.

Рис. 33. Пример неидентифицирующей связи один-ко-мнoгим

Связь один-ко-мнoгим означает, что экземпляр первой сущности взаимодействует с несколькими экземплярами другой сущности. Взаимосвязи отображаются линиями, соединяющими две сущности с точкой на одном конце и глаголом, располагаемым над линией. Примеры таких взаимосвязей:

команда включает много игроков;

самолет перевозит много пассажиров;

продавец продает много продуктов.

На уровне логической модели наряду со связью один-ко-многим допустима связь многие-ко-многим . Этот тип связи описывает ситуацию, при которой экземпляры сущностей могут взаимодействовать с несколькими экземплярами других сущностей. Связь многие-ко-многим используют на перво­начальных стадиях проектирования. Этот тип взаимосвязи отображается сплошной линией с точками на обоих концах (рис. 34). Связь многие-ко-многим должна именоваться двумя фразами (рис. 34) – в обе стороны. Это облегчает чтение модели.

Рис. 34. Пример связи многие-ко-мнoгим

Связь многие-ко-мно гим может не учитывать определенные ограни­чения системы, поэтому при переходе к физическому уровню ERwin автоматически преобразует связь многие-ко-многим , добавляя новую сущность и устанавливая две новые связи один-ко-многим от старых сущностей к новой сущности. При этом имя новой сущности автоматически присваивается как Имя1_И мя2, например, Товар_Заказ .

13. Создайте связи.

13.1. При помощи панели инструментов Стандартная перейдите в режим (уровень) отображения сущностей (рис. 35).

Рис. 35. Вид модели в режиме отображения сущностей

13.2. Включите режим отображения связей на дугах связей между сущностями, включив для этого режим Verb Phrases (Показ глагольной фразы ) в меню Format/Relation ship Display .

13.3. Для установления связей используются кнопки связей на панели Инструменты (рис. 5).

13.4. Установите связь М:М между сущностями Товар и Заказ Many - to - many relationship на панели Инструменты Товар Заказ Выбор (Select ).

13.5. Установите связь 1:М между сущностями Клиент и Заказ (рис. 35). Порядок задания связи следующий: щелкните мышью по кнопке Non - identifying reletionship на панели Инструменты , а затем сделайте щелчок мышью сначала по родительской сущности Клиент , а затем по дочерней сущности Заказ . Для отключения режима задания связей щелкните мышью по кнопке Выбор (Select ).

После выполнения пунктов 13.3 и 13.4 на модели появятся линии связи между сущностями с дежурными именами связей R/1 и R/2 (рис. 36).

Рис. 36. Вид модели с установленными связями сущностей

14. Задайте имена связям.

14.1. Проверьте выполнение пункта 13.2.

14.2. Для задания имен связям между сущностями Товар и Заказ R/1 (рис. 36).

14.3. В появившемся окне Reletionship (рис. 37) выберите вкладку General .

Рассмотрим назначение вкладок в окне задания связей Reletionship (рис. 37).

Рис. 37. Окно Reletionship

На вкладке General диалога можно задать мощность, имя и тип связи.

Мощность связи (Cardinality )–обозначает отношение числа экземпляров родительской сущности к числу экземпляров дочерней. ERwin , в соответствии с методологией IDEF1X , позволяет задать четыре типа мощности:

Zero , One or More . Общий случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0, 1 или много экземпляров дочерней сущности, не помечается каким-либо символом;

One or More . Символом P помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 1 или много экземпляров дочерней сущности (исключено нулевое значение);

Zero or One . Символом Z помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0 или 1 экземпляр дочерней сущности (исключены множественные значения);

Exactly . Конкретным числом, например, 5 помечается случай точного соответствия, когда одному экземпляру родительской сущности соответствует заранее заданное число экземпляров дочерней сущности.

По умолчанию символ, обозначающий мощность связи, не показывается на модели. Для отображения имени следует меню Format/ Relationship Display включить режим Cardinality . Мощность отображается дополнительным символом у дочерней сущности (рис. 38).

Рис. 38. Обозначение мощности связи на моделях

Имя связи (Verb Phrase ) – фраза, характеризующая отношение между родительской и дочерней сущностями. Для связи один-ко-многим идентифицирующей или неидентифицирующей достаточно указать имя связи, характеризующее отношение родительской к дочерней сущности (Parent-to-Child ) . Для связи многие-ко-многим следует указывать имена связей между сущностями в обоих направленииях: как Parent-to-Child так и Child-to-Parent (отношениедочерней к родительской).

Допустимость пустых (Null s ) значений в не идентифицирующих связях задается выбором режима Null s Allowed в разделе Null s . В модели этот режим изображается пустым ромбиком на дуге со стороны родительской сущности.

Тип связи (идентифицирующая/неидентифицирующая ). Для неидентифицирующей связи можно указать обязательность (Nulls ) . В случае обязательной связи (No Nulls) при генерации схемы БД атрибут внешнего ключа получит признак NOT NULL , несмотря на то, что внешний ключ не войдет в состав первичного ключа дочерней сущности. В случае необязательной связи (Nulls Allowed) внешний ключ может принимать значение NULL . Необязательная неидентифицирующая связь помечается прозрачным ромбом со стороны родительской сущности.

В закладке Definition можно дать более полное определение связи для того, чтобы в дальнейшем иметь возможность на него ссылаться.

В закладке Rolename можно задать имя роли.

В закладке RI Actions правила ссылочной целостности.

Имя роли (Rolename ) – это функциональное имя синоним атрибута внешнего ключа, который показывает, какую роль играет атрибут в дочерней сущности. По умолчанию в списке атрибутов показывается только имя роли. Для отображения полного имени атрибута (как функционального имени, так и имени роли) следует в контекстном меню, которое появляется, если щелкнуть левой кнопкой мыши по любому месту модели, не занятому объектами модели, выбрать пункт Entities Display и затем включить режим Rolename/Attribute . Полное имя показывается как функциональное имя и базовое имя, разделенные точкой.

Обязательным является применение имен ролей в том случае, когда два или более атрибутов одной сущности определены по одной и той же области, т. е. они имеют одинаковую область значений, но разный смысл. Например, сущность посредническая сделка имеет атрибут код предприятия-продавца и код предприятия-покупателя. В данном случае первичный ключ сущности предприятие (код предприятия) имеет две роли в дочерней сущности. На физическом уровне имя роли – это имя колонки внешнего ключа в дочерней таблице.

Другим примером обязательности присвоения имен ролей являются рекурсивные связи (иногда их называют рыболовный крючок – fish hook ), когда одна и та же сущность является и родительской и дочерней одновременно. При задании рекурсивной связи атрибут должен мигрировать в качестве внешнего ключа в состав неключевых атрибутов той же сущности. Атрибут не может появиться дважды в одной сущности под одним именем, поэтому обязательно должен получить имя роли. Рекурсивная связь может быть только неидентифицирующей.

Вид рекурсивной связи, называющийся иерархической рекурсией , задает связь, когда экземпляр родительской сущности может иметь множество экземпляров дочерней сущности, но экземпляр дочерней сущности может иметь только один экземпляр родительской сущности.

Другим видом рекурсии является сетевая рекурсия , когда экземпляр родительской сущности может иметь множество экземпляров дочерней сущности и, наоборот, экземпляр дочерней сущности может иметь множество экземпляров родительской сущности. Сетевая рекурсия задает паутину отношений между экземплярами родительской и дочерней сущностей. Это случай, когда сущность находится сама с собой в связи многие-ко-многим. Для разрешения связи многие-ко-многим необходимо создать новую сущность.

Рис. 39. Окно Triggers

Если атрибут мигрирует в качестве внешнего ключа более, чем на один уровень, то на первом уровне отображается полное имя внешнего ключа (имя роли + базовое имя атрибута), на втором и более – только имя роли.

Правила ссылочной целостности (Referential Integrity (RI )) – логические конструкции, которые выражают бизнес-правила использования данных и представляют собой правила вставки, замены и удаления. При генерации схемы БД на основе опций логической модели, задаваемых в закладке RI Actions , будут сгенерированы правила декларативной ссылочной целостности, которые должны быть предписаны для каждой связи, и триггеры, обеспечивающие ссылочную целостность. Триггеры представляют собой программы, выполняемые всякий раз при выполнении команд вставки, замены или удаления (INSERT , UPDATE или DELETE ).

Рис. 40. Задание имен связей между сущностями Товар иЗаказ

Правила удаления управляют тем, что будет происходить в БД при удалении строки. Аналогично правила вставки и обновления управляют тем, что будет происходить с БД, если строки изменяются или добавляются.

Erwinавтоматически присваивает каждой связи значение ссылочной целостности, устанавливаемой по умолчанию, прежде чем добавить ее в модель. Режимы RI , присваиваемые Erwin по умолчанию, могут быть изменены в окне Triggers , которое вызывается с помощью меню Database/RI Triggers/Table Triggers… (рис. 39).

14.4. В окне Reletionship (рис. 37) в разделе Parent - to - Child введите Входит , а в разделе Child - to - Parent – Включает (рис. 40).

14.5. Аналогично для задания имени связи между сущностями Клиент и Заказ сделайте двойной щелчок мышью по связи R/2 (рис. 36) и в появившемся окне Reletionship (рис. 37) в разделе Parent - to - Child введите Делает (рис. 41).

Рис. 41. Задание имен связей между сущностями Клиент иЗаказ

14.5. В результате выполнения пунктов 14.1-14.5 модель примет вид, показанный на рис. 42.

Замечание : В нашей модели, представленной на рис 41, символы мощности связи у дочерних сущностей отсутствуют, так как выбран тип мощности Zero , One or More .

Рис. 42. Вид модели с указанием связей между сущностями

Описание интерфейса ERwin. Интерфейс CASE - средства ERwin состоит их трех основных частей. Первая - это главное меню и панели инструментов.

Кнопки на панелях инструментов повторяют некоторые основные команды в главном меню. Сохранить, открыть, создать новый файл, панель с кнопками увеличения или уменьшения масштаба отображение модели, переключатель между физической и логической моделью, переключатель между хранимыми отображениями, панель для редактирования стиля, размера и цвета шрифтов, панель с инструментами для построения геометрических фигур и несколько вспомогательных панелей инструментов (рис. 5.3).

Рис. 5.3.

Вторая - это Model Explorer. Она содержит три закладки: Model, Subject Areas и Domains. Чаще всего в Model Explorer применяется закладка Domains или Model (которая содержит все объекты и модели). В Domains отображаются соответственно домены, в Subject Areas - отображаемые области (рис. 5.4).

Рис. 5.4.

И третья - непосредственно область, отведенная для создания модели объектов, в которой создаются и редактируются все объекты модели. Снизу появляются закладки с именами запомненных хранимых отображений (Stored Displays) (рис. 5.5).

Рис. 5.5.

ERwin имеет два уровня представления данных модели: логический и физический. Логический уровень - это абстрактный взгляд на данные, на нем данные представляются так, как выглядят в реальном мире, например «Заказчик», «Цех» или «Фамилия сотрудника». Объекты модели, представляемые на логическом уровне, называются сущностями и атрибутами. Логическая модель данных может быть построена на основе другой логической модели, например модели процессов. Логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД.

Физическая модель данных, напротив, зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах - таблицах, колонках, индексах, процедурах и т. д. Разделение модели на логические и физические позволяет решить много важных задач.

ERwin имеет несколько уровней отображения диаграммы: уровень сущностей, уровень атрибутов, уровень определений, уровень первичных ключей и уровень иконок. Переключиться между первыми тремя уровнями можно с использованием кнопок панели инструментов. Переключиться на другие уровни отображения можно при помощи контекстного меню, которое появляется, если «кликнуть» по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели. В контекстном меню следует выбрать пункт Display Level и затем необходимый уровень отображения. ERwin позволяет связать с сущностью большую и малую иконки. При переключении на уровень иконок показывается большая иконка. Для отображения малой иконки следует выбрать в контекстном меню пункт Entity Display/Entity Icon. Маленькая иконка будет показана слева от имени сущности на всех уровнях отображения модели.

Установка цвета и шрифта. Установить шрифт и цвет объектов в ERwin можно несколькими способами. Во-первых, для установки цвета и шрифта объекта служит Font and Color Toolbar, которая располагается под основной панелью. Для редактирования шрифта и цвета конкретного объекта следует, щелкнув правой кнопкой мыши по сущности или связи и выбрав из всплывающего меню пункт Object Font & Color..., вызвать диалог Font/Color Editor, в котором определяются имя, описание и комментарии сущности. В диалоге Font/Color Editor можно выбрать шрифт и установить его размер, стиль и цвет, установить цвет заливки (свойство Fill Color, только для сущностей) и цвет линий (свойство Outline Color, только для сущностей).

При создании реальных моделей данных количество сущностей и атрибутов может исчисляться сотнями. Для более удобной работы с большими моделями в ERwin предусмотрены подмножества модели (Subject Areas), в которые можно включить тематически общие сущности. В подмножество модели может входить произвольный набор сущностей, связей и текстовых комментариев. Для создания, удаления или редактирования подмножеств модели нужно вызвать диалог Subject Areas (меню Model/Subject Areas...), в котором указывается имя подмножества и входящие в нее сущности. Все изменения, сделанные в любой Subject Area, автоматически отображаются на общей модели. Одна и та же сущность может входить в несколько Subject Area.

Хранимое отображение (Stored Display) - представление подмножества модели, отображающее специфический аспект структуры данных. Одна Subject Area может включать в себя несколько хранимых отображений. В хранимое отображение входят те же самые сущности и связи, что и в Subject Area, но они могут по-разному располагаться на экране, иметь разные уровни, различный масштаб и цвет объектов или фона.

Для создания хранимого отображения служит диалог Stored Displays (меню Format/Stored Display Settings...). Для переключения между хранимыми отображениями служат закладки в нижней части диаграммы.

Основные компоненты диаграммы ERwin - это сущности, атрибуты и связи. Каждая сущность является множеством подобных индивидуальных объектов, называемых экземплярами. Каждый экземпляр индивидуален и должен отличаться от всех остальных экземпляров. Атрибут выражает определенное свойство объекта. С точки зрения БД (физическая модель) сущности соответствует таблица, экземпляру сущности - строка в таблице, а атрибуту - колонка таблицы.

Создание логической модели данных предметной области «Мебель под заказ». Создаваемая логическая модель повторяет структуру проектируемой ИС. Для того чтобы создать сущность в области для создания моделей объектов, необходимо (убедившись предварительно, что вы находитесь на уровне логической модели: переключателем между логической и физической моделью служит раскрывающийся список в правой части панели инструментов) «кликнуть» по кнопке сущности на панели инструментов (ERwin Toolbox) Q , затем «кликнуть» по тому месту на диаграмме, где необходимо расположить новую сущность. Щелкнув правой кнопкой мыши по сущности и выбрав из всплывающего меню пункт Entity Properties..., можно вызвать диалог Entities, в котором определяются имя, описание и комментарии сущности (например, имя сущности - поставщик, описание - данные о поставщике). Каждая сущность определяется с помощью текстового описания в закладке Definition. Закладки Note, Note 2, Note 3, UDP (User Defined Properties - Свойства, определенные пользователем) служат для внесения дополнительных комментариев к сущности. Следующим шагом является создание атрибутов сущности. Как было указано выше, каждый атрибут хранит информацию об определенном свойстве сущности, а каждый экземпляр сущности должен быть уникальным. Атрибут или группа атрибутов, которые идентифицируют сущность, называется первичным ключом. Для создания атрибутов следует, «кликнув» правой кнопкой по сущности, выбрать в появившемся меню пункт Attributes.... Появляется диалог Attributes. Если щелкнуть по кнопке New..., то в появившемся диалоге New Attribute указываем имя атрибута, имя соответствующей ему в физической модели колонки и домен (например, имя атрибута - наименование поставщика). Домен атрибута будет использоваться при определении типа колонки на уровне физической модели. Для атрибутов первичного ключа в закладке General диалога Attributes необходимо сделать пометку в окне выбора Primary Key.

Для отображения иконки атрибута следует выбрать в контекстном меню пункт Entity Display и в каскадном меню включить опцию Attribute Icon. Малая иконка будет показана слева от имени атрибута на уровне атрибутов отображения модели. Имя сущности показывается над прямоугольником, изображающим сущность, список атрибутов сущности - внутри прямоугольника. Список разделен горизонтальной чертой, выше которой расположены атрибуты первичного ключа, ниже - неключевые атрибуты. Атрибуты должны именоваться в единственном числе и иметь четкое смысловое значение. Соблюдение этого правила позволяет частично решить проблему нормализации данных уже на этапе определения атрибутов. Например, создание в сущности Поставщик атрибута Телефоны поставщика противоречит требованиям нормализации, поскольку атрибут должен быть атомарным, т. е. не содержать множественных значений. Согласно синтаксису IDEF1X имя атрибута должно быть уникально в рамках модели (а не только в рамках сущности!). Каждый экземпляр сущности должен быть уникален и отличаться от других атрибутов. Следующим шагом создания модели является установление связей между сущностями. Каждая связь должна именоваться глаголом или глагольной фразой (Relationship Verb Phrases рис. 5.6). Имя связи выражает некоторое ограничение или бизнес-правило и облегчает чтение диаграммы, например:

Каждый ЗАКАЗЧИК ЗАКАЗы;

Каждый ЗАКАЗ ДИЗАЙН.

Рис. 5.В. Имя связи - Relationship Verb Phrases

Для создания новой связи следует:

• установить курсор на нужной кнопке в палитре инструментов (идентифицирующая или неидентифицирующая связь) и нажать левую кнопку мыши;
• щелкнуть сначала по родительской, а затем по дочерней сущности. При установлении связей между сущностями атрибуты первичного ключа родительской сущности мигрируют в качестве внешних ключей в дочернюю сущность. По умолчанию имя связи на диаграмме не показывается. Для отображения имени следует в контекстном меню, которое появляется, если щелкнуть левой кнопкой мыши по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели, выбрать пункт Relationship Display и в контекстном меню включить опцию Verb Phrase.

Логическая модель данных предметной области «Мебель под заказ» приведена на рис. 5.7.

Рис. 5.7.

Полная атрибутивная модель представляет данные в третьей нормальной форме и включает все сущности атрибуты и связи и представлена на рис. 5.8.

На уровне сущностей модель представлена на рис. 5.9.

На рис. 5.10 представлена модель данных на уровне определений.

Рис. 5.8.

Рис. 5.Э. Уровень сущностей модели данных

Связь - это функциональная зависимость между двумя сущностями (в частности, возможна связь сущности с самой собой). Например, важно знать фамилию сотрудника, и не менее важно знать, в каком отделе он работает. Таким образом, между сущностями "отдел" и "сотрудник" существует связь "состоит из" (отдел состоит из сотрудников). Связь - это понятие логического уровня, которому соответствует внешний ключ на физическом уровне. В ERwin связи представлены пятью основными элементами информации:

· тип связи (идентифицирующая, неидентифицирующая, полная/неполная категория, неспецифическая связь);

· родительская сущность;

· дочерняя (зависимая) сущность;

· мощность связи (cardinality);

· допустимость пустых (null) значений.

Связь называется идентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется через ее связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в первичный ключ дочерней сущности. Дочерняя сущность при идентифицирующей связи всегда является зависимой.
Связь называется неидентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется иначе, чем через связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в состав неключевых атрибутов дочерней сущности.
Для определения связей ERwin выбирается тип связи, затем мышью указывается родительская и дочерняя сущность. Идентифицирующая связь изображается сплошной линией; неидентифицирующая - пунктирной линией. Линии заканчиваются точкой со стороны дочерней сущности.
При определении связи происходит миграция атрибутов первичного ключа родительской сущности в соответствующую область атрибутов дочерней сущности. Поэтому такие атрибуты не вводятся вручную.
Атрибуты первичного ключа родительской сущности по умолчанию мигрируют со своими именами. ERwin позволяет ввести для них роли, т.е. новые имена, под которыми мигрирующие атрибуты будут представлены в дочерней сущности. В случае неоднократной миграции атрибута такое переименование необходимо. Например, сущность "посредническая сделка" имеет атрибут "код предприятия-продавца" и "код предприятия-покупателя". В данном случае первичный ключ сущности "предприятие" ("код предприятия") имеет две роли в дочерней сущности.
На физическом уровне имя роли - это имя колонки внешнего ключа в дочерней таблице.
Мощность связи представляет собой отношение количества экземпляров родительской сущности к соответствующему количеству экземпляров дочерней сущности. Для любой связи, кроме неспецифической, эта связь записывается как 1:n.
ERwin в соответствии с методологией IDEF1X предоставляет 4 варианта для n, которые изображаются дополнительным символом у дочерней сущности: ноль, один или больше (по умолчанию); ноль или один; ровно N, где N - конкретное число.
Допустимость пустых (NULL) значений в неидентифицирующих связей ERwin изображает пустым ромбиком на дуге связи со стороны родительской сущности.
Обозначения мощности соответственно ноль, один или больше, один или больше, ноль или один в нотации IE приведены на рис. 1.

Рис.1. Обозначения мощности связи в нотации IE

Имя связи на логическом уровне представляет собой "глагол", связывающий сущности. Физическое имя связи (которое может отличаться от логического) для ERwin означает имя ограничения (constraint) или индекса.