Нотация Баркера. Модель сущность- связь в нотации Баркера

Дальнейшее развитие модель Чена получила в работах Баркера, предложившего оригинальную нотацию, которая позволяет интегрировать предложенные Ченом средства описания информационной модели. В нотации Баркера используется только один тип диаграмм – диаграммы сущность-связь ERD.

На ERD сущность представляется прямоугольником любого размера, содержащим имя сущности и список имен атрибутов, а так же указатели ключевых атрибутов.

Все связи в нотации Баркера являются бинарными и представляют собой линии, соединяющие сущности. Для каждого конца связи должно быть определено имя и степень множественности, т.е. один или много объектов участвует в связи. Степень множественности называется так же кардинальным числом.

По степени обязательности связи делятся на обязательные и необязательные связи. Для обязательной связи используется непрерывная линия. Для необязательной – пунктирная. В CASE-пакете ERWIN обязательная связь называется идентифицирующей и изображается сплошной линией. Необязательная связь называется не идентифицирующей и изображается пунктирной линией.

Понятия категории и общей сущности в классической модели Чена соответствуют эквивалентным понятиям подтип и супертип в нотации Баркера.

В CASE-пакете ERWIN категоризация выполняется с помощью специальных символов, дискриминантов, семантика и смысл которых отличается в нотации IE и IDEF1X.

В нотации IE используются дискриминаторы

В IDEF1X:

Если экземпляр сущности применен к одному типу или другому:

Если включение не полное:

Процесс разработки информационной модели системы включает следующие основные шаги:

1) идентификация сущностей. Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от других экземпляров в данной сущности по ключевым признакам. Каждая сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь и являются так называемыми внешними ключами. Каждая сущность может обладать любым количеством связи с другими сущностями.

2) идентификация связей и указание типов отношений. Связи может присваиваться имя, выражаемое глаголом или грамматическим оборотом.

3) идентификация атрибутов. Атрибуты бывают обязательные и необязательные. Обязательные атрибуты не могут принимать неопределенных значений. Обязательными являются все атрибуты первичного ключа, а также некоторые из неключевых атрибутов.

Уникальный идентификатор сущности – это атрибут или совокупность атрибутов для уникальной идентификации каждого экземпляра данного типа сущности.

В случае полной идентификации каждый экземпляр данной сущности идентифицируется собственными ключевыми атрибутами. В случае неполной идентификации в модификации экземпляров сущности участвуют экземпляры другой сущности, с которой связана данная сущность идентифицирующей связью.

Каждый атрибут должен иметь имя, определяемое существительным и описывающее представленную атрибутом характеристику. Атрибуты изображаются в виде списка внутри символа сущности. Каждый атрибут занимает отдельную строку сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются в верхней части списка. Каждая сущность должна обладать хотя бы одним возможным ключом. Возможный ключ – это один или несколько атрибутов, значения которых однозначно определяет каждый экземпляр сущности.

При существовании нескольких возможных ключей один из них обозначается в качестве первичного ключа, а остальные называются альтернативными ключами. В нотации Баркера модель данных может содержать сущности супертипы и подтипы, а также рекурсивные связи, связывающие сущность саму с собой.

Методология IDEF1X

Метод IDEF1 был предложен Ремеем (Remay). Метод основан на использовании подхода, предложенного Ченом и эквивалентного построению реляционной модели данных в третьей нормальной форме. В настоящее время наиболее широко используется новая версия методологии IDEF1, которая называется IDEF1X, обеспечивает простоту изучения и наглядное представление проекта базы данных, а также дает возможность автоматизации.

Сущность является независимой, если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями. Символ, соответствующий независимой сущности, над которым пишется имя сущности и, возможно, ее номер, разделяется /.

Сущность называется зависимой, если однозначная идентификация экземпляров сущности зависит от ее отношения с другими сущностями, с которыми данная сущность связана идентифицирующей связью. Зависимая сущность обозначается прямоугольником с закругленными углами.

В IDEF1X допускаются следующие типы связей (степени связи):

1) каждый экземпляр сущности может иметь нуль, один или более связанных с ним экземпляров другой сущности;

2) каждый экземпляр сущности должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра другой сущности;

3) каждый экземпляр сущности должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра другой сущности;

4) каждый экземпляр сущности связан с некоторым фиксированным числом экземпляров другой сущности.

Если экземпляр некоторой сущности однозначно определяется своей связью с другой сущностью, то связь называется идентифицирующей, в противном случае – неидентифицирующей.

Подчиненная сущность в идентифицирующей связи является зависимой сущностью. Подчиненная сущность неидентифицирующей связи является независимой сущностью при условии, что она не является подчиненной сущностью в какой­-либо другой идентифицирующей связи.

Атрибуты сущности изображаются в виде списка имен внутри блока сущности. Атрибуты первичного ключа размещаются вверху списка и отделяются от неключевых атрибутов горизонтальной чертой.

Сущности могут иметь также внешние ключи, которые могут использоваться в качестве части или целого первичного ключа или в качестве неключевого атрибута. Внешний ключ обозначается с помощью имени атрибута, после которого в скобках пишется FK (Foreign Key).

Вопросы для самоконтроля по теме 3:

1. Охарактеризуйте назначение диаграммы сущность-связь.

2. Перечислите и опишите основные символы, использующиеся при построении диаграмм в нотации Чена.

3. Охарактеризуйте основные виды диаграмм в нотации Чена.

4. Охарактеризуйте модель сущность-связь в нотации Баркера.

5. Опишите отличия зависимой и независимой сущности.

6. Охарактеризуйте отличия идентифицирующей и неидентифицирующей связи.

7. Дайте определение первичного ключа.

8. Опишите отличия первичного и альтернативного ключа.

9. Какое обозначение используется для внешнего ключа.

Тема 4. Методика построения информационной модели данных (модели «сущность-связь»)

Разработка диаграммы сущность-связь включает следующие основные этапы:

1) идентификация сущностей, их атрибутов, их первичных и альтернативных ключей;

2) идентификация отношений между сущностями и указание типов отношений;

3) разрешение неспецифических отношений.

Для реляционной модели данных неспецифическими являются отношения типа многие-ко-многим.

Первый этап является определяющим при построении модели данных. Исходной информацией для данного этапа является содержимое хранилищ данных функциональной модели системы. На первом этапе осуществляется упрощение схемы отношений за счет ее нормализации путем избавления от повторяющихся строк таблицы. Нормализация всегда выполняется путем расщепления сущности на две или более простых сущностей.

Методы нормализации схемы базы данных были предложены Коддом в работах, посвященных реляционной модели данных. Кодд определил для схемы отношений существование трех нормальных форм: первой, второй и третьей.

В дальнейшем было установлено также существование нормальной формы Бойса-Кодда, а также четвертой и пятой нормальной формы. На практике нормализация схемы базы данных обычно выполняется до третьей нормальной формы или до нормальной формы Бойса-Кодда.

Сущность находится в первой нормальной форме, если в ней отсутствуют повторяющиеся записи.

Сущность находится во второй нормальной форме, если все неключевые атрибуты функционально полно зависят от первичного ключа.

Сущность находится в третьей нормальной форме, если она находится во второй нормальной форме и никакой из неключевых атрибутов не является зависимым ни от какого другого ключевого атрибута.

Сформулируем алгоритм приведения ненормализованной схемы к третьей нормальной форме:

1) Расщепить схему на схемы сущностей, не содержащие повторяющиеся атрибуты.

2) Объявить один или более атрибутов первичными ключами, при этом количество атрибутов, входящих в состав первичного ключа, должно быть минимальным.

3) Для схем сущностей, где ключи состоят более чем из одного атрибута, надо проверить, чтобы каждый неключевой атрибут функционально полно зависел от первичного ключа. Если это не так, то схему сущности необходимо расщепить.

4) Проверить, являются ли все ключевые атрибуты взаимно независимыми. Если это не так, то необходимо выполнить декомпозицию соответствующей сущности или удалить избыточные атрибуты.