Степени связи между сущностями (1:1, 1:М, М:1, М:М);

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

2.   класса принадлежности экземпляров сущностей (обязательный и необязательный).

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

8.4.1       Степень связи 1:1, класс принадлежности обеих сущностей обязательный

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

На рис. 8.9 приведены диаграмма ER-типа и отношение, сформированное по правилу 8.4.1 на ее основе.

 

рис. 8.9 Диаграмма и отношения для правила 8.4.1

На рис. 8.9 используются следующие обозначения:

Cl, C2 – сущности 1 и 2;

Kl, K2 – ключи первой и второй сущности соответственно;

Rl – отношение 1, сформированное на основе первой и второй сущностей;

Kl, K2,... означает, что ключом сформированного отношения может быть либо К1, либо К2.

8.4.2       Степень связи 1:1, класс принадлежности одной сущности обязательный, а второй – необязательный

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

На рис. 8.10 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 8.4.2 на ее основе.

рис. 8.10 Диаграмма и отношения для правила 8.4.2

8.4.3       Степень связи 1:1, класс принадлежности обеих сущностей – необязательный

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

рис. 8.11 Диаграмма и отношения для правила 8.4.3

На рис. 8.11 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 8.4.3 на ее основе.

Сформулируем аналогичные два правила для вариантов, степень связи между сущностями которых 1:М. Если две сущности С1 и С2 связаны как 1:М, сущность С1 будем называть односвязной (1-связной), а сущность С2-многосвязной (М-связной). Определяющим фактором при формировании отношений, связанных этим видом связи, является класс принадлежности М-связной сущности. Так, если класс принадлежности М-связной сущности обязательный, то в результате применения правила получим два отношения, если необязательный – три отношения. Класс принадлежности односвязной сущности не влияет на результат.

8.4.4       Степень связи между сущностями 1:М (или М:1), класс принадлежности М-связной сущности обязательный

Если степень связи между сущностями 1:М (или М:1) и класс принадлежности М-связной сущности обязательный, то достаточно формирование двух отношений (по одному на каждую из сущностей). При этом первичными ключами этих отношений являются ключи их сущностей. Кроме того, ключ 1-связной сущности добавляется как атрибут (внешний ключ) в отношение, соответствующее М-связной сущности.

На рис. 8.12 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 8.4.4.

рис. 8.12 Диаграмма и отношения для правила 8.4.4.

8.4.5       Степень связи 1:М (М:1)и класс принадлежности М-связной сущности – необязательный

Если степень связи 1:М (М:1)и класс принадлежности М-связной сущности является необязательным, то необходимо формирование трех отношений (рис. 8.13).

 

рис. 8.13 Диаграмма и отношение для правила 8.4.5

Два отношения соответствуют связываемым сущностям, ключи которых являются первичными в этих отношениях. Третье отношение является связным между первыми двумя (его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений).

При наличии связи М:М между двумя сущностями необходимо три отношения независимо от класса принадлежности любой из сущностей. Использование одного или двух отношений в этом случае не избавляет от пустых полей или избыточно дублируемых данных.

8.4.6       Степень связи М:М, независимо от класса принадлежности сущностей

Если степень связи М:М, то независимо от класса принадлежности сущностей формируются три отношения Два отношения соответствуют связываемым сущностям и их ключи являются первичными ключами этих отношений. Третье отношение является связным между первыми двумя, а его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

На рис. 8.14 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 8.4.6. В конспекте показан вариант с классом принадлежности сущностей Н-Н, хотя, согласно правилу 8.4.6, он может быть произвольным.

рис. 8.14. Диаграмма и отношения для правила 8.4.6.

Аналогичные результаты получаются и для трех других вариантов, различающихся классами принадлежности их сущностей.

8.5         Методология IDEF1 (самостоятельное изучение)

Метод IDEF1, разработанный Т. Рэмей (T. Ramey), также основан на подходе П. Чена и позволяет построить модель данных, эквивалентную реляционной модели в третьей нормальной форме. В настоящее время на основе совершенствования методологии IDEF1 создана ее новая версия - методология IDEF1X. IDEF1X разработана с учетом таких требований, как простота изучения и возможность автоматизации. IDEF1X-диаграммы используются рядом распространенных CASE-средств (таких, как, ERwin, Design/IDEF).

Сущность в методологии IDEF1X является независимой от идентификаторов или просто независимой, если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями (рис. 8.15). Сущность называется зависимой от идентификаторов или просто зависимой, если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности (рис. 8.16).

рис. 8.15. Независимые от идентификатора сущности.

рис. 8.16. Зависимые от идентификатора сущности.

Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер, разделяемые косой чертой "/" и помещаемые над блоком.

Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может существовать для каждого экземпляра сущности-родителя). В IDEF1X могут быть выражены следующие мощности связей:

5.         каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более связанных с ним экземпляров сущности-потомка;

6.         каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

7.         каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

8.         каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка.

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

Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка. Мощность связи обозначается как показано на рис. 8.17 (мощность по умолчанию – N).

рис. 8.17. Мощность связи.

Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и сущностью-потомком изображается сплошной линией (рис. 8.18). Сущность-потомок в идентифицирующей связи является зависимой от идентификатора сущностью. Сущность-родитель в идентифицирующей связи может быть как независимой, так и зависимой от идентификатора сущностью (это определяется ее связями с другими сущностями).

рис. 8.18. Идентифицирующая связь.

Пунктирная линия изображает неидентифицирующую связь (рис. 8.19). Сущность-потомок в неидентифицирующей связи будет независимой от идентификатора, если она не является также сущностью-потомком в какой-либо идентифицирующей связи.

рис. 8.19. Неидентифицирующая связь.

Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой (рис. 8.20).

рис. 8.20. Атрибуты и первичные ключи.

Сущности могут иметь также внешние ключи (Foreign Key), которые могут использоваться в качестве части или целого первичного ключа или неключевого атрибута. Внешний ключ изображается с помощью помещения внутрь блока сущности имен атрибутов, после которых следуют буквы FK в скобках (рис. 8.21).

рис. 8.21. Примеры внешних ключей.

Литература:

1.         Базы данных: Учебник для высших учебных заведений /Под ред. проф. А.Д. Хомоненко. –Спб.: КОРОНА принт, 2000. –416с. Стр. 147–161.

2.         Сергей Кузнецов, “Основы современных баз данных”. Центр Информационных Технологий, http://www.citforum.ru/database/osbd/contents.shtml

ЛЕКЦИЯ 9.          Язык SQL

9.1 История создания и развития SQL

9.2 Основные понятия SQL

9.3 Запросы на чтение данных. Оператор SELECT

9.4 Многотабличные запросы на чтение (объединения).

 

9.1         История создания и развития SQL

Язык для взаимодействия с БД SQL появился в середине 70-х и был разработан в рамках проекта экспериментальной реляционной СУБД System R. Исходное название языка SEQUEL (Structered English Query Language) только частично отражает суть этого языка. Конечно, язык был ориентирован главным образом на удобную и понятную пользователям формулировку запросов к реляционной БД, но на самом деле уже являлся полным языком БД, содержащим помимо операторов формулирования запросов и манипулирования БД средства определения и манипулирования схемой БД; определения ограничений целостности и триггеров; представлений БД; возможности определения структур физического уровня, поддерживающих эффективное выполнение запросов; авторизации доступа к отношениям и их полям; точек сохранения транзакции и откатов. Таким образом, SQL стал достаточно мощным языком для взаимодействия с СУБД. На сегодняшний день SQL является единственным стандартным языком запросов. Язык SQL обладает следующими достоинствами:

1.         независимость от конкретных СУБД. Если при создании БД не использовались нестандартные возможности языка SQL предоставляемые некоторой СУБД, то такую БД можно без изменений перенести на СУБД другого производителя. К сожалению большинство БД используют особенности СУБД, на которой работают, что затрудняет их перенос на другую СУБД без изменений;

2.         реляционная основа. Реляционная модель имеет солидный теоретический фундамент. Язык SQL основан на реляционной модели и является единственным языком для реляционных БД;

3.         SQL обладает высокоуровневой структурой, напоминающей английский язык.

4.         SQL позволяет создавать различные представления данных для различных пользователей;

5.         SQL является полноценным языком для работы с БД;

6.         стандарты языка SQL. Официальный стандарт языка SQL опубликован ANSI и ISO в 1989 году и значительно расширен в 1992 году.

9.2         Основные понятия SQL 9.2.1       Операторы

В SQL используется приблизительно тридцать операторов, каждый из которых "просит" СУБД выполнить определенное действие, например, прочитать данные, создать таблицу или добавить в таблицу новые данные. Все операторы SQL имеют одинаковую структуру, которая показана на рис. 9.1.

рис. 9.1 Структура оператора SQL.

Каждый оператор SQL начинается с глагола, т.е. ключевого слова, описывающего действие, выполняемое оператором. Типичными глаголами являются SELECT (выбрать), CREATE (создать), INSERT (добавить), DELETE (удалить), COMMIT(завершить). После глагола идет одно или несколько предложений. Предложение описывает данные, с которыми работает оператор, или содержит уточняющую информацию о действии, выполняемом оператором. Каждое предложение также начинается с ключевого слова, такого как WHERE (где), FROM (откуда), INTO (куда) и HAVING (имеющий). Одни предложения в операторе являются обязательным, а другие – нет. Конкретная структура и содержимое предложения могут изменяться. Многие предложения содержат имена таблиц или столбцов; некоторые из них могут содержать дополнительные ключевые слова, константы и выражения.

В стандарте ANSI/ISO определены ключевые слова, которые применяются в качестве глаголов и в предложениях операторов. В соответствии со стандартом, эти ключевые слова нельзя использовать для именования объектов базы данных, таких как таблицы, столбцы и пользователи

9.2.2       Имена.

У каждого объекта в базе данных есть уникальное имя. Имена используются в операторах SQL и указывают, над каким объектом базы данных оператор должен выполнить действие. В стандарте ANSI/ISO определено, что имена имеются у таблиц, столбцов и пользователей. Во многих реализациях SQL поддерживаются также дополнительные именованные объекты, такие как хранимые процедуры, именованные отношения "первичный ключ – внешний ключ" и формы для ввода данных.

В соответствии со стандартом ANSI/ISO, в SQL имена должны содержать от 1 до 18 символов, начинаться с буквы и не содержать пробелы или специальные символы пунктуации. В стандарте SQL2 максимальное число символов в имени увеличено до 128.

Полное имя таблицы состоит из имени владельца таблицы и собственно ее имени, разделенных точкой (.). Например, полное имя таблицы Students, владельцем которой является пользователь по имени Admin, имеет следующий вид:

Admin.Students

Если в операторе задается имя столбца, SQL сам определяет, в какой из указанных в этом же операторе таблиц содержится данный столбец. Однако если в оператор требуется включить два столбца из различных таблиц, но с одинаковыми именами, необходимо указать полные имена столбцов, которые однозначно определяют их местонахождение. Полное имя столбца состоит из имени таблицы, содержащей столбец, и имени столбца (простого имени), разделенных точкой (.). Например, полное имя столбца StName из таблицы Students имеет следующий вид:

Students.StName

9.2.3       Типы данных в SQL

В стандарте ANSI/ISO определены типы данных, которые можно использовать для представления информации в реляционной базе данных. Типы данных, имеющиеся в стандарте SQL1, составляют лишь минимальный набор и поддерживаются во всех коммерческих СУБД. В табл. 9.1 перечислены типы данных, определенные в стандартах SQL1 и SQL2.

табл. 9.1 Типы данных в SQL.

Тип данных	Описание
CHAR (длина)	Строки символов постоянной длины
CHARACTER (длина)
VARCHAR(длина)	Строки символов переменной длины*
CHAR VARYING(длина)
CHARACTER VARYING (длина)
NСНАР(длина)	Строки локализованных символов постоянной длины*
NATIONAL CHAR(длина)
NATIONAL CHARACTER(длина)
NCHAR VARYING(длина)	Строки локализованных символов переменной длины*
NATIONAL CHAR VARYING(длина)
NATIONAL CHARACTER VARYING(длина)
INTEGER	Целые числа
INT
SMALLINT	Маленькие целые числа
BIT(длина)	Строки битов постоянной длины*
BIT VARYNG(длина)	Строки битов переменной длины*
NUMERIC(точность, степень)	Масштабируемые целые (десятичные) числа
DECIMAL(точность, степень)
DEC(точность, степень)
FLOAT(точность)	Числа с плавающей запятой
REAL	Числа с плавающей запятой низкой точности
DOUBLE PRECISION	Числа с плавающей запятой высокой точности
DATE	Календарная дата*
TIME(точность)	Время
TIME STAMP(точность)	Дата и время*
INTERVAL	Временной интервал*

В SQL1 используются следующие типы данных:

1.         Строки символов постоянной длины. В столбцах, имеющих этот тип данных, обычно хранятся имена людей и компаний, адреса, описания и т д.

2.         Целые числа. В столбцах, имеющих этот тип данных, обычно хранятся данные о счетах, количествах, возрастах и т.д. Целочисленные столбцы часто используются также для хранения идентификаторов, таких как идентификатор клиента, служащего или заказа.

3.         Масштабируемые целые числа. В столбцах данного типа хранятся числа,) имеющие дробную часть, которые необходимо вычислять точно, например курсы валют и проценты. Кроме того, в таких столбцах часто хранятся) денежные величины.

4.         Числа с плавающей запятой. Столбцы этого типа используются для хранения величин, которые можно вычислять приблизительно, например веса и расстояния. Числа с плавающей запятой могут представлять больший диапазон значений, чем десятичные числа, однако при вычислениях могут возникать погрешности округления.

В большинстве коммерческих СУБД помимо типов данных, определенных в стандарте SQL1, имеется множество дополнительных типов данных, большинство из которых вошло в стандарт SQL2. Ниже перечислены наиболее важные из них:

1.         Строки символов переменной длины. Почти во всех СУБД поддерживается тип данных VARCHAR, позволяющий хранить строки символов, длина которых изменяется в некотором диапазоне В стандарте SQL1 были определены строки постоянной длины, которые справа дополняются пробелами.

2.         Денежные величины. Во многих СУБД поддерживается тип данных MONEY или CURRENCY, который обычно хранится в виде десятичного числа или числа с плавающей запятой. Наличие отдельного типа данных для представления денежных величин позволяет правильно форматировать их при выводе на экран.

3.         Дата и время. Поддержка значений даты/времени также широко распространена в различных СУБД, хотя способы ее реализации довольно сильно отличаются друг от друга. Как правило, над значениями этого типа данных можно выполнять различные операции. В стандарт SQL2 входит определение типов данных DATE, TIME, TIMESTAMP и INTERVAL, включая поддержку часовых поясов и возможность указания точности, представления времени (например, десятые или сотые доли секунды).