Типы связей в erwin. Логическая и физическая модели в erwin data modeler

Лабораторная работа №4. Определение связей между сущностями в ERwin

Как отмечалось в упражнении 3, для построения логической модели дан - ных, прежде всего, необходимо определить набор сущностей и задать связи меж- ду ними. На упражнении 3 была создана диаграмма, содержащая четыре сущно - сти (рисунок 4.1). Методику определения связи между ними мы рассмотрим на текущем упражнении.

https://pandia.ru/text/78/177/images/image002_182.gif" width="123" height="128 src=">ется генерируемая по умолчанию глагольная фраза - «R/1» (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Неидентифицирующая связь

Шаг 3. Перейдите на уровень атрибутов и обратите внимание на то, что у сущно- сти «Учебное место» добавился атрибут первичного ключа от сущности «Класс» и помечен буквами «FK». Говорят, что атрибут «мигрировал», a FK (foreign key) означает, что атрибут является частью внешнего ключа (рисунок 4.3). Для иден - тифицирующей связи внешний ключ всегда входит в первичный ключ дочерней

сущности, для неидентифицирующей не входит.

Рисунок 4.3 - Миграция атрибутов

Шаг 4. Назначьте связи глагольную фразу. Для этого выделите связь, щелкнув по ней указателем мыши, затем нажмите правую кнопку мыши и в контекстном ме - ню выберите пункт «Relationship Properties… » (свойства отношений).

Общий вид окна редактора связей показан на рисунке 4.4.

Базы данных" href="/text/category/bazi_dannih/" rel="bookmark">базы данных . В нашем примере, так как при анализе предметной области мы выяснили, что учебное место не может существовать отдельно от класса, установите этот пе - реключатель в позицию «No Nulls». Тем самым накладывается условие, что у су- ществующего экземпляра рабочего места всегда должна быть ссылка на класс, в который оно входит.

Закладка «Definition» (определение).

На этой странице вводится определение связи. Текст определения связи, как и в случае сущности, зависит от стандартов, принятых на предприятии, и должен об - легчать восприятие модели.

Закладка «Rolename» (Имя роли)

Имя роли (rolename) - это дополнительная характеристика, которая может при-

сваиваться мигрирующему атрибуту первичного ключа (рисунок 4.5).

https://pandia.ru/text/78/177/images/image006_79.gif" width="358" height="221 src=">

Рисунок 4.6 – Контекстное меню диаграммы для отображения мигрирующих атрибутов сущностей

Закладка «RI Actions» (Установки ссылочной целостности)

Закладка предназначена для задания параметров ссылочной целостности проек-

тируемой базы данных (рисунок 4.7).

Установки ссылочной целостности - это логические конструкции, которые вы- ражают бизнес-правила использования данных. Они определяют, какие действия должна выполнить СУБД при удалении, вставке или изменении строки таблицы (экземпляра сущности). Заданные таким образом действия могут использоваться впоследствии при автоматической генерации триггеров , поддерживающих цело - стность данных

Существуют следующие виды действий или правил, определяемых в логической модели:

1 RESTRICT - запрет удаления, вставки или изменения экземпляра сущности

2 CASCADE - при удалении экземпляра родительской сущности удаление всех экземпляров дочерней сущности, ссылающихся на удаляемый роди- тельский экземпляр.

3 SET NULL - при удалении экземпляра родительской сущности атрибутам внешнего ключа всех экземпляров дочерней сущности, присваивается зна - чение NULL.

4 SET DEFAULT - то же самое, что и в предыдущем случае, только вместо значения NULL присваивается значение по умолчанию.

5 NONE - никаких действий не предпринимается.

Рисунок 4.7 – Закладка «RI Actions» (Установки ссылочной целостности)

Эти правила задаются на вставку, удаление и изменение экземпляра как родитель - ской, так и дочерней сущности. Таким образом, каждая связь должна обладать на - бором из шести правил, которые вводятся в поля, объединенные общим заголов - ком «RI Actions». При добавлении связи в диаграмму ERwin по умолчанию уста - навливает для нее набор правил, которые можно редактировать в диалоге «Model Properties» (Свойства модели) на вкладке «RI Defaults»(рисунок 4.8), вызываю-

щемся путем выбора из главного меню команды «Model» Server» и, далее, подко-

манды «Model Properties» (рисунок 4.9).

https://pandia.ru/text/78/177/images/image009_57.gif" width="227" height="289 src=">

Рисунок 4.9 – Порядок вызова диалогового окна «Model Properties»

Правила, присваиваемые связи по умолчанию, можно изменить, выбрав нужное значение из выпадающего списка (см. рисунок 4.8). При нажатии на кнопку «Re - bind» (переназначить) новые установки умолчаний переносятся в текущую мо-

дель, если же просто выйти из диалога, не делая переназначения, то измененные установки будут влиять только на новые модели.

Каждый тип связи имеет, в зависимости от вида действия, свой набор допустимых правил, приведенный в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Набор допустимых правил для различных типов связей

действия	Тип связи (Relationship Type)
Идентифици-	Неидентифици- рующая (Non- Identifying, Nulls	Неидентифици- рующая (Non- Identifying, No	ная связь
(удаление дочернего объекта)			CASCADE, NONE SET NULL,	CASCADE, NONE SET DEFAULT
(вставка дочернего объекта)			CASCADE, NONE SET NULL,	CASCADE, NONE SET DEFAULT
(изменение дочернего объекта)			CASCADE, NONE SET NULL, SET DE - FAULT	CASCADE, N6NE SET
(удаление родитель - ского объ- екта)			CASCADE, NONE SET	CASCADE, NONE SET
(вставка родитель - ского объ- екта)			CASCADE, NONE SET NULL,	CASCADE. NONE SET DEFAULT
(изменение родитель - ского объ - екта)			CASCADE, NONE SET	CASCADE, NONE SET

Установки для связи «Класс - Учебное место», присвоенные по умолчанию, за - прещают вставку и изменение экземпляра дочерней сущности, а также удаление и изменение родительской сущности. Это означает, что не допускается удаление

или изменение класса, если в нем имеются учебные места, а также ввод учебного места без указания класса или со ссылкой на несуществующий класс. Тем самым мы выполнили условие, по которому учебное место может существовать только в составе класса.

Закладка «UDP» (Параметры устанавливаемые пользователем)

Закладка - UDP, как и у предыдущих объектов диаграммы, позволяет присвоить связи свой набор пользовательских свойств.

Итак, мы создали неидентифицнрующую связь между сущностями «Класс» и

«Учебное место» с условием «No Nulls». Очевидно, связь того же типа должна существовать между сущностями «Тип оборудования» и «Единица оборудова- ния», так как единица оборудования обязательно должна иметь тип. Внесите эту связь в диаграмму, выполнив те же действия, что и в предыдущем случае. Вызо - вите редактор связей и измените глагольную фразу на «описывает», остальные установки связи оставьте неизменными. Обратите внимание, что атрибут «код ти- па оборудования» мигрировал в состав неключевых атрибутов сущности «Учеб- ное место» (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10 – Атрибут «код типа оборудования» мигрировал в состав неключевых атрибутов сущности «Учебное место»

Рассмотрим теперь связь между сущностями «Учебное место» и «Единица обору- дования». Как мы выяснили при обследовании предметной области, единицы оборудования образуют некий фонд комплектующих, часть из которых установ - лена в учебные места. Другая часть комплектующих может находиться на складе, быть неисправной и дожидаться списания и т. п., то есть существовать отдельно от учебного места. Таким образом, сущности «Учебное место» и «Единица обо- рудования» не зависят друг от друга, и должны быть ассоциированы неиден - тифицирующей связью.

Шаг 5. Выберите неидентифицирующую связь в палитре инструментов и внесите ее в диаграмму, выбрав «Учебное место» в качестве родительской сущности, а

«Единицу оборудования» - дочерней. В редакторе связи измените глагольную фразу «Parent-to-Child» на «состоит из». Неидентифицирующая связь имеет две разновидности - допускающая значения NULL (Nulls Allowed) и не допускающая (No Nulls). По умолчанию выбирается разновидность «Nulls Allowed», оставьте это без изменений. Такая установка означает, что у экземпляра сущности «Едини - ца оборудования» поля внешнего ключа могут иметь нулевое значение, то есть

отсутствовать указание на экземпляр «Учебного места». Таким образом, единица оборудования может существовать «сама по себе».

После установки связей диаграмма на уровне сущностей будет иметь вид, пока-

https://pandia.ru/text/78/177/images/image012_32.gif" width="556" height="327 src=">ние связей, показанное на рисунке 4.12.

Рисунок 4.12 - Изображение связей в нотации IDEF1X

Помимо типа связи, на диаграмме могут отображаться и установки ссылочной це-

лостности - для этого необходимо выбрать в контекстном меню диаграммы пункт

«Relationship Display» и подпункт «Referential Integrity» (Шаг 6. ).

Алфавит" href="/text/category/alfavit/" rel="bookmark">алфавит- ные группы, разделенные символом двоеточия «:». Первый символ обозначает действие, к которому относится правило целостности: D - удаление (delete), I - вставка (insert), U - изменение (update).

Вторая группа обозначает правило: R - RESTRICT, С - CASCADE, SN - SET NULL, SD - SET DEFAULT. Таким образом, запрет удаления обозначается D:R, а установка NULL при изменении - U:SN. Обозначения проставляются у родитель- ского или дочернего конца связи, в зависимости от того, к какой сущности они относятся. С включенными установками ссылочной целостности диаграмма вы-

глядит так, как показано на рисунке 4.14.

Рисунок 4.14 - ER-диаграмма с включенными установками ссылочной целостности

На диаграмме теперь определена одна из объектных областей, которых мы выде - лили четыре - материальное обеспечение процесса обучения. Рассмотрим другие объектные области на последующих упражнениях.

Шаг 7. На вкладке «Уровень сущностей» сохраните модель, например, под име-

нем Lab_4_Petrov. er1.

Шаг 8. Выполните индивидуальное задание по определению связей между сущ-

ностями в ERwin для указанной предметной области (см. таблица 3.4).

1. Результаты выполнения шагов 1 – 7 программы занятия.

2. Результаты выполнения индивидуального задания.

Контрольные вопросы

1. Как различают зависимые и независимые сущности на диаграмме ERwin?

2. Какая связь между сущностями называется неидентифицирующей?

3. Что такое физическая и логическая модель данных?

4. Какая связь между сущностями называется идентифицирующей?

5. Поясните смысл утверждения о том, что некоторый атрибут «мигрировал»?

6. Что обозначает символика «FK» на диаграмме ERwin?

7. Какими возможностями обладает редактора связей?

8. Каково изображение связей в нотации IDEF1X?

9. Как производится обозначение ссылочной целостности на диаграмме

10.Какие связи между сущностями были использованы при выполнении инди-

видуального задания?

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.

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").

В предыдущих главах рассматривался наиболее часто встречающийся тип связей - идентифицирующие связи - и было показано, как ER

win производит миграцию ключей через эти связи.

В этой главе Вы узнаете, как:

Создавать и использовать неидентифицирующие, рекурсивные связи и связи подтипов. Производить автоматическую миграцию ключевых атрибутов из одной сущности в другую. Предотвращать появление одинаковых имен атрибутов. Задавать режимы наследования атрибутов. Задавать порядок обработки нулевых значений в дочерней сущности связи. Исключать связи "многие-ко-многим".

Управление внешними ключами

При создании диаграммы, хотя Вам, может быть, и хочется добавить ключевые атрибуты в сущность, когда Вы ее создаете, ER

win может сделать большую часть этой работы за Вас, если Вы ему позволите. Когда Вы создаете связь между двумя сущностями, ER win автоматически производит миграцию ключевых атрибутов родительской сущности в дочернюю сущность, где они становятся внешними ключами. Поскольку ER win поддерживает автоматическую миграцию ключей, мы рекомендуем Вам добавлять первичные ключи в независимую сущность сразу же, как только она создана, но не беспокойтесь о ключах для дочерних сущностей. После того, как Вы создадите связь и ER win произведет автоматическую миграцию внешних ключей, вернитесь и добавьте собственные ключи в дочерние сущности диаграммы.

Чтобы облегчить проектирование базы данных, ER

win позволяет задать режим Unique Key, который можно использовать для того, чтобы предупредить Вас о создании атрибута, который может автоматически мигрировать через связь, или запретить Вам создание таких атрибутов. Кроме того, если Вы удаляете связь, ER win автоматически удаляет соответствующие внешние ключи из дочерних сущностей. См. Гл.11, Документирование правил, разд. "Обеспечение уникальности имен сущностей и атрибутов".

Как создать внешние ключи

1. Нарисуйте связь между двумя сущностями или между сущностью и ею же самой (рекурсивная связь). Внешний ключ автоматически мигрирует. Вам не нужно ничего делать!

Чтобы видеть автоматическую миграцию внешних ключей,

нужно установить режим просмотра диаграммы Attribute Display. У Вас должны быть уже созданы атрибуты первичного ключа в родительской сущности.

Как посмотреть атрибуты внешнего ключа

1. Щелкните правой кнопкой мыши по соединительной линии связи - Вы войдете в меню Relationship.

2. Дайте команду "Relationship" для входа в редактор Relationship.

Задание режимов наследования атрибутов

win производит миграцию атрибута первичного ключа, то по умолчанию внешний ключ, который появляется в дочерней сущности, наследует имя, но не наследует определение атрибута первичного ключа. Если Вы хотите, чтобы определение атрибута первичного ключа тоже мигрировало в дочернюю сущность, Вам нужно изменить режимы наследования - Attribute Inheritance Option - которые ER win устанавливает по умолчанию. Для того, чтобы изменить режим наследования по отношению к мигрирующим ключам, дайте команду "Attribute Inheritance..." в меню Option. Вы войдете в окно-диалог Attribute Inheritance Option.

В этом диалоге можно установить три режима. По умолчанию установлен режим "No Inheritance", а Вы можете изменить его на "Full Inheritance" или "Restricted Inheritance", нажимая соответствующую кнопку, а затем - "ОК" для сохранения нового режима.

Как задать режим наследования атрибута

1. Дайте команду "Attribute Inheritance..." из меню Option.

2. Нажмите на одну из кнопок в окне "Inheritance of Primary Key Definitions" для того, чтобы задать нужный Вам режим наследования атрибута:

"Full Inheritance" - определения атрибутов первичного ключа мигрируют во внешний ключ для всех новых и уже созданных связей текущей диаграммы.

"Restricted Inheritance" - определения атрибутов первичного ключа мигрируют во внешний ключ для всех новых cвязей, но это не распространяется на уже созданные связи текущей диаграммы.

"No Inheritance" - миграция определений атрибутов запрещается для всех связей текущей диаграммы. Это тот режим, который установлен по умолчанию.

Задание неидентифицирующих связей

Идентифицирующей связью

называется связь, которая добавляет признаки идентичности в дочернюю сущность путем миграции ключей родительской сущности в область ключевых атрибутов дочерней и таким образом делая дочернюю сущность зависимой от родительской в смысле своей идентичности. Например, когда атрибут movie-numb ER мигрирует из сущности MOVIE в MOVIE-COPY на диаграмме MOVIES.ER1, токаждый экземпляр MOVIE-COPY зависит и от movie-numb ER, и от movie-copy-numb ER, которые уникальным образом его определяют (ни один из этих двух атрибутов не может сам по себе уникальным образом определить конкретную копию фильма).

Можно задать также и такую связь, которая не ставит дочернюю сущность в зависимость от родительской. Этот тип связи называется неидентифицирующей связью . В ER

win такая связь обозначается пунктирной линией с жирной точкой на конце, соответствующем дочерней связи. При неидентифицирующей связи атрибуты первичного ключа родиетльской сущности мигрируют в область данных (неключевая область) , которяа расположена под чертой в дочерней сущности. Если атрибуты, которые мигрировали в неключевую область дочерней сущности, не нужны в этой сущности, то связь называется необязательной неидентифицирующей связью , что подразумевает, что мигрировавшие атрибуты не нужны дочерней сущности для ее идентификации и что она может существовать и без этих атрибутов. В ER win необязательная неидентифицирующая связь обозначается пунктирной линией с жирной точкой на одном конце (дочернем) и ромбиком на другом (родительском).

На рисунке ниже показано, как изображаются в ER

win идентифицирующие, неидентифицирующие и необязательные неидентифицирующие связи, и обобщаются различия между этими связями.

Если связь уже создана на диаграмме, то Вы можете изменить ее тип в редакторе Relationship.

Как изменить тип связи

1. Выберите ту связь, которую Вы хотите изменить. Установите курсор на линию связи и щелкните правой кнопкой мыши для входа в pop-up меню Editor.

2. Дайте команду "Relationship" в меню Editor для входа в редактор Relationship.

3. Нажмите нужную кнопку в окне Relationship Type (Identifying - идентифицирующая, Non-Identifying - неидентифицирующая).

4. Нажмите "ОК" для того, чтобы зафиксировать изменения. ER

win изменяет линию связи на диаграмме в соответствии с новым типом.

Рекурсивной связи в

ER win автоматически присваивается тип Non-Identifiyng. Изменить его нельзя.

Разрешить или не разрешить нулевые значения?

Когда Вы рисуете неидентифицирующую связь, Вам нужно решить, могут ли атрибуты внешнего ключа, наследуемые от родителя, принимать значение NULL или нет. По умолчанию для неидентифицирующей связи задается режим "Nulls Allowed", что означает, что дочерняя сущность может существовать без родительской, и связь называется необязательной. "No Nulls" означает, что существование дочерней сущности зависит от родительской, и связь называется обязательной. В случае необязательной связи (Nulls Allowed) на родительском конце неидентифицирующей связи ER

win ставит знак - ромбик.

Одно из основных различий между идентифицирующей и неидентифицирующей связью - в том, что только те внешние ключи, которые мигрируют через неидентифицирующую связь, могут принимать значения NULL.

См. руководство по методам ER

win Methods Guide , Гл.3, "Обзор языка", разд. "Идентифицирующие и неидентифицирующие связи".

По умолчанию для неидентифицирующей связи установлен

режим "Nulls Allowed", т.е. значения NULL для внешних ключе