Термин «реляционный» означает «основанный на отношениях». Реляционная база данных состоит из сущностей (таблиц), находящихся в некотором отношении друг с другом. Название произошло от английского слова relation-отношение.
Проектирование базы данных состоит из двух основных фаз: логического и физического моделирования.
Во время логического моделирования вы собираете требования и разрабатываете модель базы данных, не зависящую от конкретной СУБД (системы управления реляционными базами данных). Это похоже на то, как если бы вы создавали чертежи вашего дома. Вы могли бы продумать и начертить все: где будет кухня, спальни, гостиная. Но это все на бумаге и в макетах.
Во время физического моделирования вы создаете модель, оптимизированную для конкретного приложения и СУБД. Именно эта модель реализуется на практике. Если вернуться к дому из предыдущего абзаца, на этом этапе вам придется строить где-нибудь дом - таскать бревна, кирпичи…

Процесс проектирования базы данных состоит из следующих этапов:

• сбор информации;
• определение сущностей;
• определение атрибутов для каждой сущности;
• определение связей между сущностями;
• нормализация;
• преобразование к физической модели;
• создание базы данных.

Первые 5 этапов образуют фазу логического проектирования, а остальные два - фазу физического моделирования.

Логическая фаза

Логическая фаза состоит из нескольких этапов. Далее они все рассмотрены.

Сбор требований

На этом этапе вам необходимо точно определить, как будет использоваться база данных и какая информация будет в ней храниться. Соберите как можно больше сведений о том, что система должна делать и чего не должна.

Определение сущностей

На этом этапе вам необходимо определить сущности, из которых будет состоять база данных.

Сущность - это объект в базе данных, в котором хранятся данные. Сущность может представлять собой нечто вещественное (дом, человек, предмет, место) или абстрактное (банковская операция, отдел компании, маршрут автобуса). В физической модели сущность называется таблицей.

Сущности состоят из атрибутов (столбцов таблицы) и записей (строк в таблице).

Обычно базы данных состоят из нескольких основных сущностей, связанных с большим количеством подчиненных сущностей. Основные сущности называются независимыми: они не зависят ни от какой-либо другой сущности. Подчиненные сущности называются зависимыми: для того чтобы существовала одна из них, должна существовать связанная с ней основная таблица.
На диаграммах сущности обычно представляются в виде прямоугольников. Имя сущности указывается внутри прямоугольника:

Любая таблица имеет следующие характеристики:

• в ней нет одинаковых строк;
• все столбцы (атрибуты) в таблице должны иметь разные имена;
• элементы в пределах одной колонки имеют одинаковый тип (строка, число, дата);
• порядок следования строк в таблице может быть произвольным.

На этом этапе вам необходимо выявить все категории информации (сущности), которые будут храниться в базе данных.

Определение атрибутов

Атрибут представляет свойство, описывающее сущность. Атрибуты часто бывают числом, датой или текстом. Все данные, хранящиеся в атрибуте, должны иметь одинаковый тип и обладать одинаковыми свойствами.
В физической модели атрибуты называют колонками.
После определения сущностей необходимо определить все атрибуты этих сущностей.
На диаграммах атрибуты обычно перечисляются внутри прямоугольника сущности. На рисунке вы найдете пример базы данных «Дома», только теперь для сущностей из этой базы определены некоторые атрибуты.


Для каждого атрибута определяется тип данных, их размер, допустимые значения и любые другие правила. К их числу относятся правила обязательности заполнения, изменяемости и уникальности.
Правило обязательности заполнения определяет, является ли атрибут обязательной частью сущности. Если атрибут является необязательной частью сущности, то он может принимать NULL-значение, иначе - нет.
Также вы должны определить, является ли атрибут изменяемым. Значения некоторых атрибутов не могут измениться после создания записи.
И, наконец, вам нужно определить, является ли атрибут уникальным. Если это так, то значения атрибута не могут повторяться.

Ключи

Ключом (key) называется набор атрибутов, однозначно определяющий запись. Ключи делятся на два класса: простые и составные.
Простой ключ состоит только из одного атрибута. Например, в базе «Паспорта граждан страны» номер паспорта будет простым ключом: ведь не бывает двух паспортов с одинаковым номером.
Составной ключ состоит из нескольких атрибутов. В той же базе «Паспорта граждан страны» может быть составной ключ со следующими атрибутами:
фамилия, имя, отчество, дата рождения. Это - как пример, т. к. этот составной ключ, теоретически, не обеспечивает гарантированной уникальности записи.
Также существует несколько типов ключей, о которых рассказано далее.

Возможный ключ

Возможный ключ представляет собой любой набор атрибутов, однозначно идентифицирующих запись в таблице. Возможный ключ может быть простым или составным.
Каждая сущность должна иметь, по крайней мере, один возможный ключ, хотя таких ключей может быть и несколько. Ни один из атрибутов первичного ключа не может принимать неопределенное (NULL) значение.
Возможный ключ называется также суррогатным.

Первичные ключи

Первичным ключом называется совокупность атрибутов, однозначно идентифицирующих запись в таблице (сущности). Один из возможных ключей становится первичным ключом. На диаграммах первичные ключи часто изображаются выше основного списка атрибутов или выделяются специальными символами. Сущность на рисунке имеет как ключевые, так и обычные атрибуты.

Альтернативные ключи

Любой возможный ключ, не являющийся первичным, называется альтернативным ключом. Сущность может иметь несколько альтернативных ключей.

Внешние ключи

Внешним ключом называется совокупность атрибутов, ссылающихся на первичный или альтернативный ключ другой сущности. Если внешний ключ не связан с первичной сущностью, то он может содержать только неопределенные значения. Если при этом ключ является составным, то все атрибуты внешнего ключа должны быть неопределенными.
На диаграммах атрибуты, объединяемые во внешние ключи, обозначаются специальными символами. На рисунке изображены две связанные сущности (Дома и их Хозяева) и образованные ими внешние ключи (ведь один человек может владеть больше, чем одним домом).

Ключи являются логическими конструкциями, а не физическими объектами. В реляционных базах данных предусмотрены механизмы, обеспечивающие сохранение ключей.

Определение связей между сущностями

Реляционные базы данных позволяют объединять информацию, принадлежащую разным сущностям.
Отношение - это ситуация, при которой одна сущность ссылается на первичный ключ второй сущности. Как, например, сущности Дом и Хозяин на предыдущем рисунке.
Отношения определяются в процессе проектирования базы. Для этого следует проанализировать сущности и выявить логические связи, существующие между ними.
Тип отношения определяет количество записей сущности, связанных с записью другой сущности. Отношения делятся на три основных типа, о которых рассказано далее.

Один-к-одному

Каждой записи первой сущности соответствует только одна запись из второй сущности. А каждой записи второй сущности соответствует только одна запись из первой сущности. Например, есть две сущности: Люди и Свидетельства о рождении. И у одного человека может быть только одно свидетельство о рождении.

Один-ко-многим

Каждой записи первой сущности могут соответствовать несколько записей из второй сущности. Однако каждой записи второй сущности соответствует только одна запись из первой сущности. Например, есть две сущности: Заказ и Позиция заказа. И в одном заказе может быть много товаров.

Многие-ко-многим

Каждой записи первой сущности могут соответствовать несколько записей из второй сущности. Однако и каждой записи второй сущности может соответствовать несколько записей из первой сущности. Например, есть две сущности: Автор и Книга. Один автор может написать много книг. Но у книги может быть несколько авторов.
По критерию обязательности отношения делятся на обязательные и необязательные.

• Обязательное отношение означает, что для каждой записи из первой сущности непременно должны присутствовать связанные записи во второй сущности.
• Необязательное отношение означает, что для записи из первой сущности может и не существовать записи во второй сущности.

Нормализация

Нормализацией называется процесс удаления избыточных данных из базы данных. Каждый элемент данных должен храниться в базе в одном и только в одном экземпляре. Существует пять распространенных форм нормализации. Как правило, база данных приводится к третьей нормальной форме.
В процессе нормализации выполняются определенные действия по удалению избыточных данных. Нормализация повышает быстродействие, ускоряет сортировку и построение индекса, уменьшает количество индексов на сущность, ускоряет операции вставки и обновления.
Нормализованная база данных обычно отличается большей гибкостью. При модификации запросов или сохраняемых данных в нормализованную базу обычно приходится вносить меньше изменений, а внесение изменений имеет меньше последствий.

Первая нормальная форма

Чтобы преобразовать сущность в первую нормальную форму, следует исключить повторяющиеся группы значений и добиться того, чтобы каждый атрибут содержал только одно значение, списки значений не допускаются.
Другими словами, каждый атрибут в сущности должен храниться только в одном экземпляре.
Например, на рисунке сущность Дом не нормализована. Она содержит несколько атрибутов для хранения данных о владельцах дома (сущность Дом не соответствует первой нормальной форме).

Для приведения сущности Дом в первую нормальную форму необходимо удалить повторяющиеся группы значений, т. е. удалить атрибуты Владелец 1-3, поместив их в отдельную сущность. Результат (Сущность Дом, приведенная к первой нормальной форме):

Вторая нормальная форма

Таблица во второй нормальной форме содержит только те данные, которые к ней относятся. Значения не ключевых атрибутов сущности зависят от первичного ключа. Если более точно, то атрибуты зависят от первичного ключа, от всего первичного ключа и только от первичного ключа.
Для соответствия второй нормальной форме сущности должны быть в первой нормальной форме.
Например, у сущности Дом на рисунке есть атрибут Цена литра бензина, который не имеет ничего общего с домами. Этот атрибут удаляется (или вы можете перенести его в другую сущность). А также мы переносим атрибут Мэр в отдельную сущность - этот атрибут зависит от города, где находится дом, а не от дома.
На рисунке изображена сущность Дом во второй нормальной форме (Сущность Дом, приведенная ко второй нормальной форме).

Третья нормальная форма

В третьей нормальной форме исключаются атрибуты, не зависящие от всего ключа. Любая сущность, находящаяся в третьей нормальной форме, находится также и во второй. Это самая распространенная форма базы данных.
В третьей нормальной форме каждый атрибут зависит от ключа, от всего ключа и ни от чего, кроме ключа.
Например, у сущности Владелец дома на рисунке есть атрибут Знак зодиака, который зависит от даты рождения владельца дома, а не от его имени (которое является ключом).
Для приведения сущности Владелец дома необходимо создать сущность Знаки зодиака и перенести туда атрибут Знак зодиака (Сущность Владелец дома, приведенная к третьей нормальной форме):

Ограничения

Ограничения (constrains) - это правила, за соблюдением которых следит система управления базы данных. Ограничения определяют множество значений, которые можно вводить в столбец или столбцы.
Например, вы не хотите, чтобы сумма заказа в вашем очень крутом магазине была бы меньше 500 рублей. Вы просто устанавливаете ограничение на колонку Сумма заказа.

Хранимые процедуры

Хранимые процедуры (stored procedures) - это предварительно откомпилированные процедуры, хранящиеся в базе данных. Хранимые процедуры можно использовать для определения деловых правил, с их помощью можно осуществлять более сложные вычисления, чем с помощью одних лишь ограничений.
Хранимые процедуры могут содержать логику хода выполнения программы, а также запросы к базе данных. Они могут принимать параметры и возвращать результаты в виде таблиц или одиночных значений.
Хранимые процедуры похожи на обычные процедуры или функции в любой программе.

ПРИМЕЧАНИЕ
Хранимые процедуры находятся в базе данных и выполняются на сервере базы данных. Как правило, они быстрее операторов SQL, поскольку хранятся в компилированном виде.

Целостность данных

Организовав данные в таблицы и определив связи между ними, можно считать, что была создана модель, правильным образом отражающая бизнес-среду. Теперь нужно обеспечить, чтобы данные, вводимые в базу, давали правильное представление о состоянии дела. Иными словами, нужно обеспечить выполнение деловых правил и поддержку целостности (integrity) базы данных.
Например, ваша компания занимается доставкой книг. Вы вряд ли примете заказ от неизвестного клиента, ведь тогда вы даже не сможете доставить заказ. Отсюда бизнес-правило: заказы принимаются только от клиентов, информация о которых есть в базе данных.
Корректность данных в реляционных базах обеспечивается набором правил. Правила целостности данных делятся на четыре категории.

• Целостность сущностей - каждая запись сущности должна обладать уникальным идентификатором и содержать данные. Ведь надо же вам как-то различать все эти записи в базе данных.
• Целостность атрибутов - каждый атрибут принимает лишь допустимые значения. Например, сумма покупки, определенно, не может быть меньше нуля.
• Ссылочная целостность - набор правил, обеспечивающих логическую согласованность первичных и внешних ключей при вставке, обновлении и удалении записей. Ссылочная целостность обеспечивает, чтобы для каждого внешнего ключа существовал соответствующий первичный ключ. Возьмем предыдущий пример с сущностями Владелец дома и Дом. Допустим, вы Вася Иванов и владеете домом. Вы сменили фамилию на Сидоров и внесли соответствующие изменения в сущность Владелец дома. Определенно вы бы хотели, чтобы ваш дом продолжал числиться за вами под вашим новым именем, а не принадлежал некоему Васе Иванову, которого уже не существует.
• Пользовательские правила целостности - любые правила целостности, неотносящиеся ни к одной из перечисленных категорий.

Триггеры

Триггер - это аналог хранимой процедуры, который вызывается автоматически при изменении данных в таблице.
Триггеры являются мощным механизмом для поддержания целостности базы данных. Триггеры вызываются до или после изменения данных в таблице.
С помощью триггеров вы можете не только отменить эти изменения, но и изменить данные в любой другой таблице.
Например, вы создаете интернет-форум, и вам необходимо сделать так, чтобы в списке форумов показывалось последнее сообщение форума. Конечно, вы можете брать сообщение из сущности Сообщения форума, но это увеличит сложность вашего запроса и время его выполнения. Проще добавить триггер к сущности Сообщения форума, который бы записывал последнее добавленное сообщение в сущность Форумы, в атрибут Последнее сообщение. Это сильно упростит запрос.

Деловые правила

Деловые правила определяют ограничения, накладываемые на данные в соответствии с требованиями бизнеса (тех, для кого вы создаете базу). Деловые правила могут состоять из набора шагов, необходимых для выполнения определенной задачи, или же они могут быть просто проверками, которые контролируют правильность введенных данных. Деловые правила могут включать правила целостности данных. В отличие от других правил, их главная цель - обеспечить правильное ведение деловых операций.
Например, в компании «Очень крутые парни» может быть так принято, что закупаются для служебных нужд только белые, синие и черные автомобили.
Тогда деловое правило для атрибута Цвет автомобиля сущности Служебные автомобили будет гласить, что автомобиль может быть только белым, синим или черным.
Большинство СУБД предоставляют средства:

• для указания значений по умолчанию;
• для проверки данных перед занесением их в базу;
• для поддержания связей между таблицами;
• для обеспечения уникальности значений;
• для хранения хранимых процедур непосредственно в базе.

Все эти возможности можно применять для реализации деловых правил в базе данных.

Физическая модель

Следующим шагом, после создания логической модели, является построение физической модели. Физическая модель - это практическая реализация базы данных. Физическая модель определяет все объекты, которые вам предстоит реализовать.
При переходе от логической модели к физической сущности преобразуются в таблицы, а атрибуты в столбцы.
Отношения между сущностями можно преобразовать в таблицы или оставить как внешние ключи.
Первичные ключи преобразуются в ограничения первичных ключей. Возможные ключи - в ограничения уникальности.

Денормализация

Денормализация - это умышленное изменение структуры базы, нарушающее правила нормальных форм. Обычно это делается с целью улучшения производительности базы данных.
Теоретически, надо всегда стремиться к полностью нормализованной базе, однако на практике полная нормализация базы почти всегда означает падение производительности. Чрезмерная нормализация базы данных может привести к тому, что при каждом извлечении данных придется обращаться к нескольким таблицам. Обычно в запросе должны участвовать четыре таблицы или менее.
Стандартными приемами денормализации являются: объединение нескольких таблиц в одну, сохранение одинаковых атрибутов в нескольких таблицах, а также хранение в таблице сводных или вычисляемых данных.

Атрибут.

Предметная область.

Банк данных. Определение.

СУБД. Определение.

База данных. Определение.

Третья нормальная форма. Определение. Пример.

Переменная отношения R находится в третьей нормальной форме тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия:

· R находится во второй нормальной форме.

· ни один неключевой атрибут R не находится в транзитивной функциональной зависимости (т.е. зависимость не выражается через другой атрибут) от потенциального ключа R.

Неключевой атрибут отношения R - это атрибут, который не принадлежит ни одному из потенциальных ключей R.

База данных - это один или несколько файлов данных, предназначенных для хранения, изменения и обработки больших объемов взаимосвязанной информации, систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ)

Система управления базами данных (СУБД) - это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ конечных пользователей.

Банк данных - автоматизированная информационная система централизованного хранения и коллективного использования данных. В состав банка данных входят одна или несколько баз данных, справочник баз данных, СУБД, а также библиотеки запросов и прикладных программ.

Предметная область – это часть реального мира, подлежащая изучению с целью создания базы данных для автоматизации процесса управления.

Атрибут – наименьшая единица структуры данных. К каждому элементу при создании базы данных присваивается уникальное имя. По этому имени к нему обращаются при обработке.

Сущность – любой конкретный или абстрактный объект в рассматриваемой предметной области. Сущности – это базовые типы информации, которые хранятся в БД (в реляционной БД каждой сущности назначается таблица).

Перечислите функции СУБД

Основные функции СУБД:

1) Определение структуры создаваемой базы данных, ее инициализация и проведение начальной загрузки.

2) Предоставление пользователям возможности манипулирования данными (выборка необходимых данных, выполнение вычислений, разработка интерфейса ввода/вывода, визуализация).

3) Обеспечение логической и физической независимости данных.

4) Защита логической целостности базы данных - достоверность данных может быть нарушена при их вводе в БД или при неправомерных действиях процедур обработки данных, получающих и заносящих в БД неправильные данные. Для повышения достоверности данных в системе объявляются так называемые ограничения целостности.

5) Защита физической целостности - средства восстановления базы данных (транзакции).

6) Управление полномочиями пользователей на доступ к базе данных.

7) Синхронизация работы нескольких пользователей.

8) Управление ресурсами среды хранения - СУБД выделяет ресурсы памяти для новых данных, перераспределяет освободившуюся память, организует ведение очереди запросов к внешней памяти и тому прочее.

9) Поддержка деятельности системного персонала

Пару лет назад среди прочих моих занятий были онлайн уроки по основам построения логической структуры базы данных и языку SQL. Уроками на данный момент не занимаюсь, а вот сами записи остались, так что решила я их выложить, чего добру пропадать зря? 🙂

Сегодня речь пойдет о модели «сущность-связь», или entity-relationship model.

Теория

Модель “сущность-связь” (Entity-Relationship model или ER – модель) представляет собой высокоуровневую концептуальную модель данных, кото­рая была разработана с целью упрощения задачи проектирова­ния структур баз данных.

Данная модель представляет собой набор концепций, которые описывают структуру БД в виде совокупности сущностей, атрибутов и связей. Основная цель разработки та­кой модели данных заключается в создании пользователь­ского восприятия данных и со­гласования боль­шого количества технических аспектов, связанных с проектированием БД. Следует особо отметить, что кон­цептуальная модель данных не зависит от конкрет­ной СУБД или аппаратной платформы, которая используется для реализации БД.

Цель диаграмм “сущность-связь” — это создать точное и полное отображение ре­альной предметной области (ПрО), используемое в дальнейшем в ка­честве источника информации для построения базы данных автоматизированных систем обработки информации (БД АСОИ).

Эта диаграмма или концептуальная модель ПрО должна отвечать сле­дующим тре­бованиям:

• Обеспечивать адекватное отображение ПрО;
• Представлять на языке, понятном, как будущим пользователям АСОИ, так и разработ­чикам БД;
• Содержать информацию о ПрО, достаточную для дальнейшего проек­тирова­ния БД (разработка логической и физической моделей);
• Гарантировать однозначную интерпретацию или толкование модели ПрО.

Основные концепции этой модели — понятия сущность, атрибут и связь.

СУЩНОСТЬ – это множество объектов реального мира с одинаковыми свой­ствами. Сущ­ность характеризуется независимым существованием и может быть объектом с фи­зическим (или реальным) существова­нием или объектом с концептуальным (или абстрактным) существо­ванием.

Сущность представляет собой основное содержание того явления или процесса (тран­закции или запроса), о котором необходимо собрать информа­цию, и является уз­ловой точкой сбора информации. Сущность относится к набору однородных предметов или вещей. Каждая сущность идентифицируется именем и списком свойств (атрибутов). В качестве сущности может выступать личность, место, вещь и т.д., ин­формацию о которых необходимо хранить в БД.

Практика

ПРИМЕР. Предметная область “Заказ билетов в кинотеатре ”. В кинотеатре показывают фильмы, билеты на которые можно купить в день показа или забронировать их заранее. В базе данных находится информация обо всех Кинопоказах в данном кинотеатре, в том числе о старых. У каждого кинопоказа своя стоимость, т.е. билеты на один и тот же фильм, но в разное время, могут отличаться по цене. Кинопоказ состоит из Фильма, информация о котором так же хранится в БД.

Для ПрО “Заказ билетов в кинотеатре ” сущностями будут выступать следующие понятия:

Кинопоказ

Фильмы

Зритель

Билет

Бронь

Стоимость

Графически сущности на диаграммах “сущность-связь” представляются в виде пря­моугольников:

АТРИБУТ — это средство, с помощью которого определяются свойства сущности или связи. Атрибут — это поименованная характеристика сущности. Наименова­ние атрибута должно быть уникальным для кон­кретной сущности, но может быть одинаковым для разных сущностей.

Конкретный набор атрибутов для сущности определяется задачами, в ко­торых они используются. Например, сущности ПрО “Заказ билетов в кинотеатре” можно описать с помощью следующей совокупности атрибутов:

Кинопоказ (Номер кинопоказа, Номер Фильма, Дата показа, Номер Стоимости);

Фильм (Номер фильма, Название, Продолжительность, Краткое описание);

Зритель (Номер зрителя, ФИО, дата рождения);

Билет (Номер зрителя, Номер кинопоказа, Стоимость билета);

Бронь (Номер зрителя, Номер кинопоказа, дата брони);

Стоимость (Номер стоимости, Номер кинопоказа, стоимость).

Графически изображение атрибутов сущности представляются в виде вы­носок, в ко­торых перечисляется список имен атрибутов. Например:

Жирным курсивом и подчеркиванием обозначаются первичные ключи – атрибут сущности, уникально ее характеризующий. Подчеркиванием обозначаются внешние ключи – атрибуты, уникально характеризующие сущности, на которые они ссылаются.

СВЯЗЬ – это отношение между экземплярами двух (и более) разных сущностей. Механизм связей используется для того, чтобы опре­делить взаимоотноше­ния между сущностями в ПрО. Кроме этого, существуют отношения между атрибутами отдельной сущности (будут рассмотрены при построении логи­ческих моделей).

Каждой связи присваивается имя, которое должно описывать его функцию. Связи обладают такими характеристиками, как наименование связи, показа­тель кардинально­сти, степень участия, степень связи, время существования связи и другими.

Наименование связи должно нести в себе определенный смысл, чтобы было легче разобраться в том, как соотносятся сущности. Например, взаимо­отношение между сущ­ностями Зритель и Билет можно определить как “Покупает”.

Для графического представления связи на диаграммах “сущность-связь” использу­ется ромб. Внутри ромба определяется имя связи, а с помощью ли­ний соединяются сущности, участвующие в данной связи.

Показатель кардинальности связи (характеристика однозначности) обозначает степень взаимосвязи сущностей и описывает количество возможных связей для каждой из сущ­ностей-участниц:

• один-к-одному (1:1);
• один-ко-многим (1:N);
• многие-ко-многим (N:M).

Зайцев С.Л., к.ф.-м.н.

Часть 1. Понятие сущности

В данной статье мы детально опишем сущности и ключи сущностей. Как вы знаете, сущности - это понятия, информацию о которых следует сохранять для возможности дальнейшей обработки. В ERwin сущности являются графическим представлением логической группировки данных. Сущности могут быть вещественными, реальными объектами или неосязаемыми концептуальными абстракциями. Сущности не предназначены для представления единичного объекта. Скорее они представляют классы, включающие атрибуты, содержащие информацию о множестве экземпляров.

Ниже будут рассмотрены следующие вопросы, касающиеся сущностей:

• Диаграммы Сущность/Отношение (Entity Relational)
• Выделение сущностей
• Определение типов сущностей
• Именование и описание сущностей
• Распространенные ошибки при работе с сущностями

Так как в ERwin для моделирования данных используется методология ER (Entity Relational) , давайте начнем с краткого введения в концепции ER. Для начала приступим к изучению сущностей - "контейнеров" для хранения информации логической модели.

Введение в реляционную диаграмму сущности

В этой и других публикациях на эту тему для визуального представления сущностей и отношений между ними используются ERD-диаграмма (Entity Relational Diagram - реляционная диаграммя сущности), основанная на нотации, используемой ERwin . Хотя существуют и другие методологии моделирования данных, такие как расширенный реляционный анализ (Extended Relational Analysis - ERA), объектно-ориентированный подход (Object Oriented - OO) и объектно-ролевое моделирование (Object Role Modeling - ORM), фундаментальные концепции ER методологии присутствуют и в них.

Методология ER-моделирования разработана П. Ченом в конце 1970-х годов. Для представления сущностей в методологии ER используются прямоугольники. В исходной ER-нотации Чена отношения содержат атрибуты. Равная возможность использования атрибутов в сущностях и отношениях делает различие между сущностями и отношениями достаточно сложным.

С течением времени ER-подход изменялся и расширялся, но базовые концепции продолжали обеспечивать надежную основу для грамотного моделирования данных.

Далее даётся детальное описание сущности и представлены предварительные сведения о ключах с особым акцентом на поиск первичных ключей сущности. Также приводится описание типов сущностей, и даются рекомендации по именованию и описанию сущностей. Последний раздел посвящен разбору типичных ошибок, связанных с сущностями и ключами.

Что такое сущность?

Сущность - это физическое представление логической группировки данных. Сущности могут быть вещественными, реальными объектами, такими как ПЕРСОНА или МОРОЖЕНОЕ, или неосязаемыми концептуальными абстракциями как ЦЕНТР ЗАТРАТ или РЫНОК. Сущности не предназначены для представления единичного объекта, они представляют набор экземпляров, содержащих информацию, представляющую интерес с точки зрения их уникальности. Например, сущность ПЕРСОНА представляет собой экземпляр объектов типа Персона. Иван Петров, Мария Русанова и Савелий Богданов - конкретные примеры экземпляров сущности ПЕРСОНА. Конкретный экземпляр сущности представляется строкой таблицы и идентифицируется первичным ключом.

Сущность имеет следующие признаки:

• Она имеет имя и описание.
• Она представляет класс, а не единичный экземпляр абстракции.
• Ее конкретные представители (экземпляры) могут быть уникально идентифицированы.
• Она содержит логическую группировку атрибутов, представляющих информацию, интересную с точки зрения корпорации.

Формальные определения сущности

Ниже приведен список определений сущности признанных авторитетов в области моделирования данных. Обратите внимание на их сходство:

• Чен (1976): "Вещь, которая может быть однозначно идентифицирована".
• Дейт (1986): "Любой различимый объект, который будет представлен в базе данных".
• Финклештейн (1989): "Информационная сущность представляет некую "вещь", которая сохраняется для дальнейших ссылок. Термин сущность относится к логическому представлению данных".

Выделение сущностей

Как приступить к процессу выделения сущностей? Большинство сущностей выявляются в ходе рабочих сессий и интервью. Анализ требований к информации, полученной от экспертов в предметной области и конечных пользователей - вот наилучший источник информации.

Другим хорошим источником является корпоративная модель.

Обратите внимание на имена существительные и имена объектов - вполне возможно, что они станут логическими сущностями. Старайтесь не представлять единичные экземпляры в виде сущностей, как это часто бывает, когда сущности моделируются в терминах роли. Моделирование сущностей в терминах роли - достаточно распространенная ошибка. Сущности появляются и в процессе нормализации. Приведение логической модели к третьей нормальной форме вероятнее всего приведет к появлению нескольких дополнительных сущностей.

Существует две основных группы сущностей: зависимые и независимые . Независимая сущность не нуждается в информации из другой сущности для идентификации уникального экземпляра. Она представляется в ERwin в виде прямоугольника. Первичный ключ независимой сущности не включает в себя первичных ключей других сущностей.
Зависимая сущность должна привлекать информацию из другой сущности для идентификации уникального экземпляра. Она представляется на ER-диаграмме в виде прямоугольника с закругленными углами. Первичный ключ зависимой сущности включает первичные ключи одной или более родительских сущностей.

Рис. 2.1. Примеры стержневых сущностей для корпорации, торгующей мороженым.

Обратите внимание на рис. 2.1., где изображены прямые углы независимых сущностей МАГАЗИН и МОРОЖЕННОЕ и скругленные углы зависимой сущности МАГАЗИН МОРОЖЕННОГО.

Определение типов сущностей

И зависимые, и независимые сущности можно разделить на несколько типов:

• Стержневые сущности - их иногда называют основными или первичными сущностями. Они представляют важные объекты, информацию о которых следует хранить.
• Коды/ссылки/классификаторы - эти сущности содержат строки, определяющие набор значений или область определения для атрибута.
• Ассоциативные сущности - эти сущности используются для разрешения отношений многие-ко-многим .
• Характеристические сущности - эти сущности бывают двух типов: исключающие и включающие.

Стержневые сущности

Стержневые сущности представляют наиболее важные корпоративные информационные объекты. Их иногда называют первичными, главными или основными сущностями. Так как эти сущности чрезвычайно важны, то, скорее всего, они используются во многих подразделениях корпорации. Потратьте время на поиск сходных сущностей, поскольку для стержневых сущностей велика вероятность наличия возможности их повторного использования. В рамках корпорации стержневые сущности должны моделироваться единообразно. Хорошие разработчики моделей рассматривают такой подход как исключительно полезный.

Стержневые сущности могут быть как независимыми, так и зависимыми. На рисунке 2.1 представлены примеры стержневых сущностей для корпорации, торгующей мороженым. Сущность МОРОЖЕНОЕ представляет базовый продукт корпорации. Сущность МАГАЗИН является примером канала сбыта или посредника при продаже товара.

Предположим, что дела в корпорации идут хорошо и принимается решение об открытии дополнительного МАГАЗИНА. Для добавления новых экземпляров сущности МАГАЗИН нет необходимости менять модель. То же самое касается и сущности МОРОЖЕНОЕ.

Обратите внимание на стержневые сущности МОРОЖЕНОЕ и МАГАЗИН. Хотя пример может показаться несколько прямолинейным, он иллюстрирует всю мощь концепции, лежащей в основе моделирования стержневых сущностей.
Понимание необходимости моделировать стержневые сущности в виде масштабируемых и расширяемых контейнеров требует от разработчика модели взгляда на сущности как на абстрактные концепции и моделирования информации независимо от текущего способа ее использования. В этом примере модель сущности МОРОЖЕНОЕ полностью вне контекста сущности МАГАЗИН и наоборот. Так что если в корпорации решат продавать МОРОЖЕНОЕ через новый канал сбыта, такой как Интернет или доставка на дом, новый канал сбыта может быть добавлен без изменений в других сущностях.

Кодовые сущности

Кодовые сущности всегда являются независимыми. Их часто называют ссылками, классификаторами или сущностями типов, в зависимости от используемой методологии. Уникальные экземпляры, представляемые кодовыми сущностями, определяют область определения для значений атрибутов, принадлежащих другим сущностям. Отношения между кодовыми сущностями и другими сущностями будут рассмотрены в одной из следующих публикаций на эту тему. У вас может возникнуть искушение использовать единственный атрибут в кодовой таблице. Гораздо лучше включать, по меньшей мере, три атрибута в кодовую сущность: идентификатор, имя (иногда его называют кратким именем) и определение.

На рисунке 2.2 ВЕРХУШКА - независимая сущность (обратите внимание на прямые углы). ВЕРХУШКА является к тому же кодовой сущностью или классификатором. Экземпляры (строки) сущности ВЕРХУШКА определяют список доступных верхушек.

Кодовые сущности обычно содержат ограниченное количество атрибутов. Существуют реализации, где эти сущности имели только один атрибут. Предпочтительно моделировать кодовые сущности с использованием искусственного идентификатора. Искусственный идентификатор вместе с именем и определением позволяют добавлять новые виды ВЕРХУШЕК в качестве экземпляров (строк) в сущность. Обратите внимание на три атрибута сущности ВЕРХУШКА.

Специалисты часто ссылаются на кодовые сущности, как на корпоративные бизнес-объекты. Термин корпоративный бизнес-объект указывает, что сущность определена и совместно используется на корпоративном уровне, а не на уровне единичного приложения, системы или подразделения организации. Эти сущности часто совместно используются многими базами данных для обеспечения целостного подхода к формированию сводных отчетов и при проведении анализа тенденций.

Рис. 2.2. Кодовые сущности позволяют корпорации определять набор значений для централизованного использования в рамках корпорации. Экземпляры кодовой сущности определяют область определения значений для использования в других частях модели.

Ассоциативные сущности

Ассоциативными являются сущности, которые содержат первичные ключи двух или более других сущностей. Ассоциативные сущности всегда зависимы. Они используются для разрешения отношений многие-ко-многим других сущностей. Отношения многие-ко-многим возникают в том случае, когда множество экземпляров одной сущности связаны с множеством экземпляров другой. Ассоциативные сущности позволяют нам моделировать пересечение экземпляров двух сущностей, обеспечивая уникальность каждого экземпляра ассоциации.

На рисунке 2.1 ассоциативная сущность используется для разрешения отношения многие-ко-многим между сущностями МАГАЗИН и МОРОЖЕНОЕ. Введение ассоциативной сущности дает возможность использовать одно и то же МОРОЖЕНОЕ для продажи в нескольких экземплярах МАГАЗИНА, без необходимости продажи в каждом из МАГАЗИНОВ одинаковых сортов МОРОЖЕНОГО. Ассоциативная сущность МАГАЗИН МОРОЖЕНОГО учитывает тот факт, что экземпляр МАГАЗИНА продает множество экземпляров МОРОЖЕНОГО, и экземпляр МОРОЖЕНОГО может продаваться многими экземплярами МАГАЗИНА.

Характеристические сущности

Характеристические сущности всегда являются зависимыми. Вы должны использовать характеристические сущности там, где для экземпляров сущностей имеет смысл хранить различные наборы атрибутов. Финклештейн называет характеристические сущности вторичными сущностями. Характеристические сущности всегда имеют одну или более "равноправных" сущностей. Равноправные характеристические сущности связаны с родительской сущностью особым типом отношений, которые могут быть исключающими или включающими.

На рисунке 2.3 представлена сущность КОНТЕЙНЕР и характеристические сущности РОЖОК и СТАКАНЧИК. Магазин мороженого, судя по всему, торгует не на развес, а отдельными порциями. Обратите внимание, что экземпляр КОНТЕЙНЕРА должен быть РОЖКОМ или СТАКАНЧИКОМ. КОНТЕЙНЕР не может быть одновременно и РОЖКОМ и СТАКАНЧИКОМ. Это исключающие характеристические сущности.

Сущность ПЕРСОНА на рисунке 2.3 имеет две характеристические сущности СОТРУДНИК и КЛИЕНТ. Заметьте, что исключающие характеристические сущности не позволят одному экземпляру ПЕРСОНЫ содержать факты, общие для СОТРУДНИКА и КЛИЕНТА. Естественно, это противоречит реальной практике. СОТРУДНИК определенно может быть КЛИЕНТОМ. ПОСТАВЩИК тоже может выступать в качестве КЛИЕНТА. Это пример включающих характеристических сущностей.

Рис. 2.3. Два примера характеристических сущностей ПЕРСОНА и КОНТЕЙНЕР. Оба примера используют нотацию ERwin IE для представления исключающих и включающих характеристических сущностей. Отсутствие (X) в символе характеристической сущности указывает на включающее отношение.

Структурная сущность

Иногда экземпляры одной и той же сущности связаны. В своей книге 1992-го года "Strategic Systems Development" К. Финклештейн предложил использовать структурные сущности для представления отношений между экземплярами одной и той же сущности. Связи между экземплярами одной и той же сущности называются рекурсивными отношениями. Рекурсивные отношения будут рассмотрены в статье "Понятие отношения". Рекурсивные отношения - это логическая концепция, а концепции не легко воспринимаются пользователями.

На рисунке 2.4 показана дополнительная структурная сущность, описывающая отношение между экземплярами сущности СОТРУДНИК. Диаграмма показывает, что характеристическая сущность СОТРУДНИК сущности ПЕРСОНА имеет две характеристические сущности ИСПОЛНИТЕЛЬ и УПРАВЛЕНЕЦ. Сущность СТРУКТУРА СОТРУДНИКОВ представляет отношение между экземплярами сущности СОТРУДНИК.

Рис. 2.4. Структурная сущность - иллюстрация подхода К. Финклештейна к разрешению рекурсивных отношений.

Определение первичного ключа

Для идентификации конкретного экземпляра сущности вам необходимо определить первичный ключ. Первичным ключом служит атрибут или набор атрибутов, уникально идентифицирующих единственный экземпляр сущности. Другими словами, первичный ключ может быть как одним атрибутом, так и состоять из нескольких. Первичный ключ, состоящий более чем из одного атрибута, называется составным или компонентным ключом. Далее мы будем использовать термин составной ключ.

Первичный ключ должен быть статическим (static) и неразрушаемым (non-volatile). Под статичностью и неразрушаемостью подразумевается, что первичный ключ не должен подвергаться изменениям. Изменения первичного ключа трудно сопровождать, что часто приводит к весьма дорогостоящим переделкам, поэтому лучшим считается вариант, когда первичный ключ абсолютно не зависит от экземпляров сущности.

Для нахождения первичного ключа требуется проанализировать данные, определяющие сущность. Как правило, первичные ключи для стержневых сущностей определяются во время рабочих сессий и обсуждений. Эксперты предметной области и пользователи - хорошие источники информации для выбора потенциальных первичных ключей. Примеры данных тоже обеспечивают ценный вклад при выборе первичного ключа.

Начинайте процесс выявления первичных ключей с определения всех потенциально ключевых атрибутов, называемых кандидатами в ключи. Кандидатом в ключи может быть и один атрибут, и комбинация нескольких атрибутов. Если кандидатов в ключи не существует, или кандидатом является составной ключ, который слишком велик и громоздок, рассмотрите возможность использования искусственного уникального идентификатора. Ключи, заимствованные из родительской сущности, называются внешними ключами. Внешние ключи будут рассматриваться в одной из последующих публикаций на эту тему. Ниже приведено описание различных типов ключей:

• Кандидат в ключи. Кандидатом в ключи является атрибут или набор атрибутов, идентифицирующих единичный экземпляр сущности. Иногда единичный экземпляр сущности идентифицируется несколькими атрибутами или их комбинацией.
• Составной ключ. Ключ, который состоит более чем из одного атрибута, называется составным, сложным или компонентным. Для составных ключей каждая составляющая ключа должна иметь значение для каждого экземпляра. Ни одна часть ключа не должна быть неопределенной (NULL). Все части ключа являются обязательными и не могут быть опущены.
• И скусственный первичный ключ. Иногда ни единичный атрибут, ни комбинация атрибутов, не определяют экземпляр. В этих случаях вы используете искусственный уникальный идентификатор. Искусственные первичные ключи часто просто нумеруют каждый экземпляр или код.
• Внешние ключи. Когда первичный ключ одной сущности мигрирует в другую таблицу, он называется внешним ключом. Внешние ключи "связывают" сущности, представляя отношения между ними. Внешние ключи будут обсуждаться более подробно в дальнейших статьях по этой тематике.

Приведение модели к третьей нормальной форме включает проверку на отсутствие функциональных зависимостей и выявление первичных или составных ключей. Функциональные зависимости, обсуждавшиеся в статье , играют важную роль при выявлении первичных ключей и кандидатов в ключи.

Именование сущностей

Имя, присваиваемое сущности, должно характеризовать экземпляры сущности. Имя должно быть понятным и общепринятым. При выборе имени руководствуйтесь корпоративной точкой зрения и старайтесь использовать имена, отражающие способ использования данных в рамках корпорации, а не в отдельном подразделении. Используйте имена, осмысленные для сообщества пользователей и экспертов предметной области.

Вероятно, у вас в корпорации есть набор соглашений об именовании, используемых в ходе разработки или при формировании корпоративной модели данных, которыми вы руководствуетесь. Использование соглашений гарантирует, что имена конструируются единообразно в рамках корпорации, вне зависимости от того, кто конструирует имя. В следующих разделах приводится начальный набор соглашений об именовании, и даются примеры хороших и плохих вариантов имен.

Соглашения об именовании сущностей

Соглашения об именовании могут показаться несущественными, если вы работаете в маленькой организации, с небольшим количеством пользователей. Однако, в большой организации с несколькими командами разработчиков и большим количеством пользователей, соглашения об именовании существенно помогают при взаимодействии и совместном использовании данных. В идеале, вы централизованно должны разработать и сопровождать соглашения об именовании, и затем документально оформить их, опубликовав для всей корпорации.

Ниже приведены некоторые положения для формирования начального набора соглашений об именовании, на случай, если в вашей организации пока такой набор не разработан:

• Имя сущности должно быть достаточно описательным. Используйте имена из одного слова, только когда они являются названием широко распространенных концепций. Подумайте об использовании словосочетаний на основе существительных.
• Имя сущности должно быть существительным или словосочетанием на основе существительного в единственном числе. Используйте ПЕРСОНА вместо ПЕРСОНЫ или ЛЮДИ, и КОНТЕЙНЕР - вместо КОНТЕЙНЕРЫ.
• Имя сущности должно быть уникальным. Использование одинаковых имен для сущностей, содержащих различные данные, или разных имен для сущностей, содержащих одинаковые данные, будет без необходимости вводить в заблуждение разработчиков и конечных пользователей.
• Имя сущности должно указывать на данные, которые будут храниться в каждом из экземпляров.
• Имя сущности не должно содержать специальных символов (таких как!, @, #, $, %, &, * и тому подобных) или указывать на принадлежность (МОРОЖЕНОЕ ПЕРСОНЫ).
• Имя сущности не должно содержать акронимов или аббревиатур, если только они не являются частью принятых соглашений об именовании.

Примеры хороших имен сущностей

Всегда лучше использовать единообразные имена в рамках корпорации. В таблице 2.1 приведены примеры хороших и плохих имен для сущностей.

ТАБЛИЦА 2.1 Примеры имен сущностей с объяснениями

Хорошее имя	Неудачное имя	Пояснение
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА	ФОРМУЛА	ФОРМУЛА - слишком расплывчато, добавление прилагательного МАТЕМАТИЧЕСКАЯ значительно проясняет смысл.
КНИГА	КНИГИ	КНИГА - существительное в единственном числе.
СОФА	СОФА КУШЕТКА	СОФА и КУШЕТКА имеют одинаковый смысл. Выберите что-то одно.
МОРОЖЕНОЕ	КАКОЕ-ТО МОРОЖЕНОЕ	Местоимение КАКОЕ-ТО не привносит дополнительного значения или смысла к термину. Избегайте излишних дополнений.
ФОТОСНИМОК	ИЗОБРАЖЕНИЕ	ФОТОСНИМОК - достаточно определенно. ИЗОБРАЖЕНИЕ - несколько расплывчато.
ОЖИДАЕМОЕ ВРЕМЯ ПРИБЫТИЯ	ОВП	Аббревиатура ОВП может оказаться непонятной для пользователей.
КОМПАНИЯ	КОМПАНИЯ XYZ	XYZ - конкретный экземпляр компании и должен быть строкой в сущности КОМПАНИЯ.

Описание сущностей

Даже хороших имен, указывающих пользователю, какую информацию стоит ожидать от сущности, обычно недостаточно. Каждая сущность нуждается в ясном, точном и полном описании или определении, чтобы быть однозначно интерпретируемой в рамках корпорации. Описание сущности должно объяснять смысл сущности и ее значение для корпорации.

Хотя описание, определение и назначение часто используются в качестве синонимов, термин описание предпочтительнее, поскольку он побуждает нас описывать сущности в терминах, понятных для пользователя.

Правила формирования хороших описаний

Описание сущности должно объяснять ее смысл, а не то, как будет использоваться информация этой сущности. Вы должны собирать описания сущностей во время идентификации сущностей. Будьте осторожны при включении информации об использовании: подобная информация должна использоваться только в качестве примера или для пояснения. Способ использования информации изменяется более часто, чем информация сама по себе, поэтому информация об использовании непостоянна.

Описание сущности должно быть ясным, точным, полным и непротиворечивым. Оно должно быть сформулировано без привлечения технических терминов, понятно любому, кто хотя бы чуть-чуть знаком с описываемой концепцией. Убедитесь, что описание сформулировано в терминах бизнеса, и включает пояснение значимости сущности.

Примеры хороших описаний

Таблица 2.2 не претендует на полноту, но служит для демонстрации хороших описаний и причин, по которым неудачные описания не отвечают основным положениям.

ТАБЛИЦА 2.2. Описания сущностей с пояснениями

Хорошее описание	Неудачное описание	Пояснение
ПЕРСОНА содержит информацию о физических лицах, которые вступают во взаимодействие с корпорацией. Информация о ПЕРСОНЕ помогает корпорации при планировании, разработке продуктов и рекламной деятельности.	Клиент или сотрудник.	Хорошее описание включает определение сущности и ее значение для корпорации.
	Включает имя, дату рождения и т.п. для персоны.	Простое перечисление атрибутов сущности не несет дополнительной информации о том, что собой представляет сущность и почему она важна для корпорации.
	Информация о клиентах и сотрудниках.	Клиент и сотрудник являются примерами ролей, в которых может выступать ПЕРСОНА. Использование одних только примеров не объясняет, что сущность собой представляет и почему она важна для корпорации.
	Сущность содержит символы и числовые данные, извлеченные из POS (Point Of Sale - торговый терминал), хранящиеся с использованием стандартного сжатия и упакованных десятичных чисел.	Данный искусственный пример призван проиллюстрировать, что технические описания и аббревиатуры с трудом понимаются бизнес-пользователями.

Распространенные ошибки при моделировании сущностей и выборе ключей

Этот раздел, посвященный распространенным ошибкам при моделировании, не претендует на полноту. Его цель - указать на наиболее распространенные ошибки, которые возникают у разработчиков моделей.

Моделирование ролей

Что подразумевается под моделированием ролей? Во время рабочих сессий пользователи могут сказать вам, что им необходимо хранить информацию о сотрудниках. Возникает искушение создать сущность СОТРУДНИК. Более тщательный анализ информации, представляющей интерес для корпорации, например, такой как имя, адрес и номер социального страхования показывает, что эти значения не зависят от сущности СОТРУДНИК. Для конкретного СОТРУДНИКА значение атрибута ИМЯ не зависит от сущности СОТРУДНИК. Это легко понять, если задуматься о том, что ваше имя остается вашим именем вне зависимости от того, являетесь ли вы СОТРУДНИКОМ или нет.

Перегрузка сущностей

Перегруженными являются сущности, содержащие информацию более чем об одном концептуальном объекте. Если некоторые атрибуты сущности описывают одну и ту же концепцию, такие сущности следует проверить. Перегруженные сущности имеют значения не для каждого из атрибутов.

Иногда эксперты из разных предметных областей в корпорации используют имя сущности, которое звучит и пишется одинаково, но имеет разный смысл для разных экспертов. Единственный способ убедится, что одинаковые имена описывают одинаковые объекты, это проверка описаний. Убедитесь, что сущность содержит данные, описывающие единственную концепцию.

Например, сущность ОБОРУДОВАНИЕ может иметь совершенно разное значение для подразделений информационных технологий и для отдела средств массовой информации и коммуникаций.

Избыточные сущности

Избыточными являются сущности, имеющие различные имена, но содержащие информацию о сходных концепциях. Английский язык включает много слов для представления одних и тех же вещей. Один из способов обнаружить такие сущности - это поиск сущностей, содержащих сходные атрибуты. Сравните описания каждой из таких сущностей, чтобы определить, не представляют ли они сходные концепции. Избыточные сущности часто появляются в результате тенденции к моделированию ролей в качестве сущностей.

Например, сущности УПРАВЛЕНЕЦ и СОТРУДНИК могут содержать сходную информацию, поскольку обе являются ролями, которые может играть экземпляр сущности ПЕРСОНА.

Выбор неправильного первичного ключа

Выбор неправильного первичного ключа означает, что вы выбрали первичный ключ, не выдерживающий тестирования. Распространенными ошибками, связанными с первичным ключом, являются:

• Не уникальность: первичный ключ не является уникальным для каждого из экземпляров. Например, разработчик модели может считать, что номер социального страхования является уникальным для каждой ПЕРСОНЫ. Однако номер социального страхования может повторно использоваться в том случае, если первоначальный его владелец скончался.
• Требуемое значение/неопределенность: первичный ключ не имеет значения для некоторых из экземпляров. Например, не каждый экземпляр сущности ПЕРСОНА будет иметь номер социального страхования. Иностранцы и маленькие дети - вот две категории людей, у которых он будет отсутствовать.

Использование неудачных имен сущностей

Непонятные, неоднозначные или неточные имена затрудняют для новых пользователей и команд разработчиков повторное использование или расширение существующей модели.

Не используйте аббревиатуры или акронимы в качестве части имени. Аббревиатуры и акронимы открыты для неправильной интерпретации и даже могут иметь разное значение в разных предметных областях.

Не включайте месторасположение в качестве части имени. Как правило, вам неизбежно потребуется и другое месторасположение. Имя с указанием расположения является признаком того, что вы моделируете конкретный экземпляр вместо класса сущностей.

Использование неудачных описаний сущностей

Не используйте описаний, заимствованных только из словаря. Описания из словаря не будут включать значимую для бизнеса информацию.

Не пытайтесь перефразировать имя сущности. Не используйте имя сущности в ее описании.

Неясные, расплывчатые или, что еще хуже, неполные описания затрудняют повторное использование и расширение существующей модели. Пользователь не сможет проверить, содержит ли сущность всю необходимую информацию.

При этом значительно повышается риск возникновения перегруженных сущностей и использования их для хранения информации о разных объектах.

Концепции, которые кажутся очевидными для всех участников рабочих сессий, могут перестать быть столь очевидными с течением времени, когда перед новой командой разработчиков будет поставлена задача расширения существующей модели.

Заключение

Сущности представляют собой объекты, информацию о которых следует накапливать и сопровождать. Они являются "контейнерами" для организации и группировки бизнес-фактов. Наиболее важные сущности обычно выявляются и фиксируются в документах во время рабочих сессий или интервью, а также в результате процесса нормализации.

Сущности делятся на две основные группы: зависимые и независимые. Зависимым сущностям для уникальной идентификации экземпляра требуется информация из других сущностей, независимым - нет. В рамках двух основных групп сущностей выделяются более специализированные типы, с особенностями для поддержки конкретных видов отношений между основными и подчиненными сущностями.

Каждая сущность должна включать один или несколько наборов атрибутов, являющихся кандидатами в ключи. Кандидаты в ключи уникально идентифицируют конкретные экземпляры сущности. Кандидаты в ключи могут состоять из одного атрибута или из группы атрибутов. Если кандидатов в ключи не существует, или их трудно сопровождать, вам может потребоваться создать искусственный первичный ключ. Анализ и исследования играют важную роль в определении первичных ключей, которые будут сохранять уникальность и надежность с течением времени.

Для сущностей необходимы хорошие имена и описания. Стандарты и соглашения об именовании обеспечивают целостный подход к разработке имен и описаний. Характеристики сущности определяются содержащимися в ней атрибутами. Атрибуты сущности представляют факты, касающиеся сущности, которые корпорация заинтересована накапливать и сопровождать.

В следующей статье данной серии будет описан процесс выявления атрибутов и их характеристик, определения ключевых и не ключевых атрибутов, областей определения и необязательных данных, а также сформулированы соглашения для формирования хороших имен и описаний атрибутов.

Часть 2. Понятие атрибута

В статье "Базовые концепции моделирования данных" были введены основные понятия, связанные с моделированием данных. В статье Основные компоненты диаграммы ERwin - сущности, атрибуты, связи. Часть 1. Понятие сущности были даны первоначальные сведения о сущностях и ключах сущностей. В данной статье рассматриваются атрибуты и более детально описываются нормализация и ключи.

В этой статье вы узнаете как:

• Выявлять атрибуты
• Осуществлять нормализацию в процессе анализа атрибутов
• Именовать и описывать атрибуты, а также узнаете о соглашениях, об именовании атрибутов
• Определять типы и характеристики атрибутов, такие как область определения и логические типы данных, и проверять ключи с точки зрения атрибутов
• Избежать распространенных ошибок при работе с атрибутами

На ER-диаграммах сущности и отношения служат для группировки и объединения атрибутов. Именно атрибуты составляют суть модели. Так что давайте приступим к изучению атрибутов - фактов, составляющих информацию логической модели.

Что такое атрибут?

Атрибут является логическим представлением фактов, данные о которых корпорация заинтересована хранить. Вспомните, что в ERwin сущности служат для визуального представления логической группировки атрибутов. С другой стороны, атрибуты представляют факты, накапливаемые о сущностях в логической модели. Атрибуты представляют собой факты, которые служат для идентификации, характеристики отнесения к категории, числового представления или другого вида описания состояния экземпляра сущности.

Атрибут должен представлять единственную концепцию. Атрибуты формируют логические группы, описывающие каждый экземпляр сущности. Конкретным экземпляром атрибута является значение . Например, атрибут с названием Имя определяет область определения для фактов о сущности с названием ПЕРСОНА. Габриэль, Р.Дж., Уилл и Ванесса - примеры конкретных значений Имени для конкретных экземпляров ПЕРСОНЫ. Конкретные значения для каждого из атрибутов сущности представляют единственный экземпляр.

Корректная модель атрибута обладает следующими признаками:

• Значение атрибута представляет интерес для корпорации.
• В логической модели присутствует единственный экземпляр атрибута.
• Атрибут имеет логический тип данных и область определения.
• Значение атрибута определяется как требуемое или необязательное.
• Атрибут имеет имя и описание.
• Для каждого экземпляра сущности может использоваться только одно значение.

Корпорация Торговли мороженым Бетти Уилсон хочет заказывать больше наиболее популярных вкусовых добавок и меньше - наименее популярных. Корпорация Бетти делает специальные предложения по продаже мороженого, и заинтересована знать, мороженое с каким вкусом покупатели выбирают для бананового десерта и сливочной помадки во время специальных предложений. Для соответствия бизнес-требованиям необходимо собирать данные о вкусовых добавках к мороженому для бананового десерта и сливочной помадки и дату.

На рисунке 3.1 две сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ и СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА. Каждая сущность содержит атрибуты, представляющие компоненты каждого из блюд. Обратите внимание, что для сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ можно выбрать три вкусовых добавки, три верхушки: банан, взбитые сливки и вишни. Для экземпляра СЛИВОЧНОЙ ПОМАДКИ можно выбрать две вкусовых добавки и банан, взбитые сливки и вишни.

Рис. 3.1. Сущности и атрибуты, представляющие (не очень удачно) две основных концепции: СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА и БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ

Выявление атрибутов

С чего начинать процесс выявления атрибутов? Большинство атрибутов выявляются в ходе рабочих сессий и интервью во время определения сущностей. Анализ требований к информации, полученных от экспертов в предметной области и конечных пользователей - наилучший источник информации для идентификации атрибутов.

Корпоративная модель тоже является отличной основой для выделения атрибутов. Сравните сущности и атрибуты корпоративной модели с сущностями и атрибутами новой логической модели. В корпоративной модели присутствуют атрибуты, которые были ранее определены для каждой из сущностей, в особенности для стержневых сущностей. Если атрибут не присутствует в корпоративной модели, дополнительный анализ позволит определить, нужно ли его добавить или он принадлежит другой сущности.

Упорядочивание атрибутов в соответствии с требованиями к информации

Атрибуты логической модели должны строго соответствовать требованиям к информации. Каждый из присутствующих в модели атрибутов должен служить удовлетворению одного или нескольких требований к информации. Модель должна содержать только те атрибуты, которые необходимы для представления фактов, интересующих корпорацию в рамках рассматриваемой предметной области.

Каждый факт, интересный с точки зрения корпорации, должен быть точно и полно представлен в логической модели. Требования к информации служат мерой необходимости выделения атрибута. Представляется полезным документирование взаимосвязей между атрибутами и требованиями к информации.

Анализ атрибутов

Вам следует проанализировать каждый из атрибутов для определения его взаимосвязей со всеми остальными атрибутами модели. Корректно выполненный анализ гарантирует, что каждый из атрибутов присутствует в модели в единственном экземпляре и размещен в сущности в соответствии с третьей нормальной формой.

Особенно важно проанализировать каждый первичный ключ и каждую часть составного первичного ключа для проверки того, что их значения существуют для каждого экземпляра сущности. Вы должны также убедиться, что первичный ключ идентифицирует один и только один экземпляр сущности.

С помощью анализа также можно установить, заинтересована ли корпорация накапливать и сопровождать какую-либо информацию собственно об атрибуте. Если атрибут так важен, что требуются дополнительные атрибуты для хранения данных о нем, то следует задуматься о возможности создания новой сущности.

Вы должны проанализировать каждый из атрибутов логической модели, чтобы убедиться, что каждый из атрибутов присутствует в модели в единственном экземпляре и только одно значение атрибута существует для каждого экземпляра сущности. Вы должны поместить атрибут в соответствующей сущности, используя правила нормализации, и определить его характеристики.

Остаться должен только один

Атрибут должен присутствовать в логической модели в единственном экземпляре. "Один факт в одном месте" (Дейт, 1986). Для гарантии того, что каждый факт представлен единственным атрибутом, проверьте атрибуты со сходными именами или описаниями. Кроме того, вы должны определить, являются ли атрибуты реальными экземплярами или конкретными значениями, которые ошибочно представлены в модели разными атрибутами.

Атрибуты со сходными именами и описаниями могут в действительности представлять одну и ту же концепцию и должны быть представлены одним атрибутом. В естественном языке одно и то же слово может представлять несколько концепций. Но что еще хуже, в английском языке для представления одной и той же концепции может существовать несколько разных слов.

Атрибуты, имеющие в составе своего имени слова "индикатор" или "флаг", скорее всего, представляют конкретное значение из области определения атрибута. Конкретное значение является экземпляром атрибута. Использование в модели экземпляров атрибутов - распространенная ошибка. Например, "Индикатор черных волос" имеет значение "да" если присутствуют черные волосы, и значение "нет" если черные волосы отсутствуют. Более предпочтительным будет использование в модели атрибута "Цвет волос", который может иметь конкретное значение "Черный".

Атрибут должен представлять только одну концепцию бизнеса. Он не должен иметь несколько значений для одного экземпляра сущности. На Рисунке 3.1 показаны две сущности, БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ и СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА. Обе сущности содержат многозначный атрибут с именем "Дата начала или окончания специального предложения". Имя атрибута показывает, что его значение может представлять дату начала специального предложения или дату окончания специального предложения, и у нас нет возможности их различить! Этот атрибут должен быть разделен на два, каждый из которых будет представлять единственный факт.

Если мы разрешим атрибуту иметь несколько значений, это может привести к появлению тесно связанных "скрытых" атрибутов. Предыдущий пример достаточно очевиден. Не все многозначные атрибуты могут быть так легко преобразованы. Для вас может оказаться неожиданностью, что в атрибуте, содержащем фрагмент текста, такой как комментарий или примечание, среди текста спрятано множество важных значений атрибута.

Нормализация: помещение атрибута в соответствующую сущность

Атрибуты определяют количество сущностей, которые будут присутствовать в логической модели, приведенной к третьей нормальной форме. Процесс нормализации заключается в анализе зависимости атрибутов друг от друга и зависимости атрибутов от первичного ключа.

Корректно проведенная нормализация гарантирует, что модель будет масштабируемой и расширяемой за счет помещения атрибутов в соответствующие сущности.

Приведение логической модели к третьей нормальной форме часто приводит к появлению новых сущностей.

Другими преимуществами нормализации являются:

• Устранение или минимизация избыточности. Избыточные данные могут присутствовать в атрибутах, представляющих одну и ту же концепцию, но по-разному поименованных, или в повторяющихся группах. Однократное представление каждого факта в одном месте минимизирует избыточность.
• Устранение или минимизация аномалий при вставке, удалении или обновлении. Ненормализованные структуры данных позволяют одному и тому же факту присутствовать в нескольких местах при неполной или частичной зависимости от первичного ключа. Аномалии при вставке, удалении или обновлении заключаются в противоречивости данных, которая при этих условиях может привести к неожиданностям или неточностям при доступе к данным.
• Устранение или минимизация использования пустых значений для атрибутов. Повторяющиеся группы атрибутов часто содержат пустые значения для многих экземпляров, так как они представляют факт, для которого одни сущности могут иметь несколько значений, а другие - нет. Наличие сущностей, содержащих экземпляры с пустыми значениями, приводит к слабо заполненным (разреженным) структурам данных.

Когда модель приведена к третьей нормальной форме, каждый атрибут принадлежит соответствующей сущности. При приведении модели к третьей нормальной форме часто обнаруживаются новые атрибуты и сущности.

Функциональная зависимость

Функциональная зависимость служит для описания взаимосвязей между атрибутами в модели. Каждый атрибут сущности должен функционально зависеть от первичного ключа сущности (и не зависеть функционально от любого другого атрибута модели). Если это не так, атрибут должен быть перемещен в новую сущность, где это положение будет соблюдаться.

Для определения функциональной зависимости между атрибутами сначала сгруппируйте их в наборы, объединенные общей темой. Тщательно проанализируйте темы с точки зрения их сходства. Проверьте атрибуты в темах, для определения наличия функциональной зависимости атрибутов в рамках темы. Если атрибут, или группа атрибутов, не зависят от первичного ключа сущности, они должны быть перемещены в другую сущность.

Атрибуты, принадлежащие к одной теме, могут оказаться избыточными. Избыточные атрибуты могут быть сгруппированы в единую сущность или могут использовать общую абстракцию более высокого уровня в качестве характеристических сущностей родительской сущности. На рисунке 3.1 присутствует, по меньшей мере, две общих темы: и Верхушка . Эти атрибуты являются хорошими кандидатами на перенос в другие сущности. Рассмотрим их в аспекте функциональной зависимости. Значение атрибута Вкусовая добавка к мороженому не зависит от значения первичного ключа - Ингредиенты бананового десерта . То же самое касается и ключа Сливочная помадка .

Рисунок 3.2 иллюстрирует решение, в котором Вкусовая добавка к мороженому и Верхушка выделены в сущности, где их значения зависят от первичного ключа. Это решение устраняет некоторые очевидные проблемы, связанные с избыточностью.

Первая нормальная форма

Приведение к первой нормальной форме означает перемещение всех повторяющихся атрибутов в другую сущность. Повторяющиеся атрибуты достаточно легко обнаружить, так как часто они просто пронумерованы как Верхушка 1 и Верхушка 2 или Вкус 1 и Вкус 2.

Создайте зависимую сущность, которая будет содержать набор атрибутов для представления повторяющихся атрибутов. Первичный ключ зависимой сущности будет составным первичным ключом, в который войдет первичный ключ родительской сущности и, по меньшей мере, один дополнительный атрибут для гарантии уникальности.

На рисунке 3.2 перенесены повторяющиеся группы Вкусовая добавка к мороженому и Верхушка в зависимые сущности. Обратите внимание на создание сущности ВКУС.

Рис. 3.2. Устранение избыточных атрибутов

Вторая нормальная форма

Приведение ко второй нормальной форме означает удаление избыточных атрибутов. Избыточными атрибутами могут быть:

• Разные атрибуты представляющие одну и ту же концепцию
• Атрибуты различных сущностей, относящиеся к одной и той же теме
• Атрибуты, которые имеют значения не для каждого из экземпляров сущности

Атрибуты, представляющие одну и ту же концепцию, должны быть преобразованы к единому атрибуту. Избыточные атрибуты могут иметь значения не для каждого из экземпляров сущности и, таким образом, их существование не будет зависеть от значения первичного ключа. Переместите эти атрибуты в сущность, где они будут иметь значения для каждого из экземпляров.

Создайте сущность с атрибутами для представления избыточных атрибутов. Новая сущность обладает первичным ключом, идентифицирующим единственный экземпляр. Этот первичный ключ станет внешним ключом в исходной сущности. Внешние ключи будут обсуждены позднее.

Рисунок 3.2 демонстрирует решение для некоторых избыточных атрибутов сущностей БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ и СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА. Рассмотрим избыточность с точки зрения двух стержневых сущностей. В обеих сущностях присутствуют общие темы: вкусовая добавка к мороженому и верхушка. Это признак того, что стержневые сущности могут быть объединены на более высоком уровне абстракции.

Рисунок 3.3 демонстрирует создание супертипа с именем СМЕСЬ, для которого БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ и СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА являются его реализациями. Я добавил классификационный атрибут "Тип смеси" в родительскую сущность СМЕСЬ для идентификации является ли СМЕСЬ экземпляром сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ или СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА. Экземпляр сущности СМЕСЬ может быть экземпляром сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ или СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА, но не их обеих одновременно.

Рис. 3.3. Избыточность стержневых сущностей устранена за счет перемещения общих атрибутов в более общую сущность СМЕСЬ. Обратите внимание, что первичный ключ "Идентификатор смеси" помещен и в сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ и СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА.

Третья нормальная форма

Приведение к третьей нормальной форме означает устранение любых атрибутов, которые зависят от значений других атрибутов кроме первичного ключа. Иногда это называют транзитивной зависимостью.

Создайте новую сущность и переместите в нее атрибуты, не зависящие от первичного ключа в исходной сущности. Определите первичный ключ для новой сущности так, чтобы он гарантировал уникальность.

На Рисунке 3.3 атрибуты Взбитые сливки и Вишня не зависят от первичных ключей сущностей БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ и СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА. Фактически вы должны решить, не являются ли атрибуты Взбитые сливки и Вишня экземплярами сущности ВЕРХУШКА.

На Рисунке 3.4 обратите внимание на дополнительный атрибут Дата смеси, который обеспечивает информацию о том, когда был создан экземпляр сущности СМЕСЬ. Я удалил атрибуты Дата начала и Дата окончания из сущностей БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ и СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА. Новая сущность СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ теперь содержит эти две даты и атрибут Вкусовая добавка к мороженому для указания того, на какой из видов мороженого распространяется предложение.

Рис. 3.4. Каждый атрибут зависит от первичного ключа, полного первичного ключа и ни от чего кроме ключа .

Определение характеристик атрибута

Атрибуты делятся на две группы. Атрибут либо является ключом, либо нет. Рисунок 3.5 показывает ключевые атрибуты для логической модели сущности СМЕСЬ. Заметьте, что, в сущности, атрибуты первичного ключа располагаются над линией внутри сущности, а остальные атрибуты - под линией.

Рис. 3.5. Все атрибуты, не являющиеся частью первичного ключа, располагаются в сущности ниже разделителя. Это могут быть кандидаты в ключи, внешние и альтернативные ключи и простые атрибуты.

Ключевые атрибуты

Ключевыми являются атрибуты, значения которых определяют значения других атрибутов. Значения ключевых атрибутов не зависят от значений никаких других атрибутов. Ключ может состоять из единственного атрибута или быть составлен из нескольких атрибутов. Эти атрибуты могут быть первичными ключами, составными первичными ключами, кандидатами в ключи, внешними ключами или альтернативными ключами.

Атрибуты первичного ключа

Является ли первичный ключ единственным атрибутом или группой, его значения определяют значения всех других атрибутов.

Хороший первичный ключ будет обладать следующими признаками:

• Значение гарантирует уникальность для каждого из экземпляров
• Значение не имеет скрытого смысла
• Область определения значений будет оставаться постоянной с течением времени
• Значения существуют для каждого из экземпляров сущности

Искусственные первичные ключи

Искусственные первичные ключи - это атрибуты, созданные с единственной целью идентификации конкретных экземпляров сущности. В некоторых случаях не существует атрибута или группы, однозначно идентифицирующих экземпляр сущности. В других случаях, составной первичный ключ слишком громоздок, и его трудно сопровождать. Искусственный первичный ключ иногда называют псевдоключом или ключом, сгенерированным системой. Еще он известен под названием искусственный уникальный идентификатор, которое указывает на его назначение.

Искусственный первичный ключ часто формируется простой последовательной нумерацией каждого из экземпляров сущности. Дополнительным преимуществом таких искусственных ключей является то, что не нужно заботиться о смысле связанных с ними экземпляров сущности, кроме гарантии уникальности. Фактически, искусственные первичные ключи, созданные таким способом, гарантированно обладают особенностями хороших первичных ключей.

Обратите внимание, что большинство первичных ключей на Рисунке 3.5 являются искусственными. По большей части, первичный ключ является просто уникальным номером для каждого из экземпляров.

Кандидаты в ключи

Кандидатом в ключи является атрибут или группа атрибутов, идентифицирующих конкретный экземпляр сущности. Кандидат в ключи представляет механизм определения потенциальных первичных ключей для идентификации конкретных экземпляров сущности.

Кандидат в ключи, который не выбран в качестве первичного ключа, еще называют альтернативным ключом. Альтернативный ключ - это атрибут или группа атрибутов, которые могут быть использованы при индексировании.

Внешние ключи

Внешним ключом является атрибут или группа атрибутов, составляющих первичный ключ другой сущности. Внешний ключ может быть, а может и не быть, ключевым атрибутом в связанной сущности. Обратите внимание на термин связанная сущность. Внешние ключи представляют связи между сущностями, которые более детально будут обсуждаться в следующей статье.

Миграция атрибутов первичного ключа

Внешние ключевые атрибуты являются атрибутами первичного ключа другой сущности, которые мигрировали в данную сущность через связь. Внешние ключи могут быть как идентифицирующими, так и неидентифицирующими. Идентифицирующие внешние ключи становятся частью первичного ключа в той сущности, в которую они мигрировали. Неидентифицирующие внешние ключи становятся не ключевыми атрибутами.

Неключевые атрибуты

Неключевыми являются атрибуты, значения которых зависят от значений первичного ключа или составного первичного ключа. Эти не ключевые атрибуты должны зависеть от значения ключа, полного ключа, и ни от чего кроме ключа.

В своей книге Strategic Systems Development К. Финклештейн определяет несколько типов неключевых атрибутов:

• Селективные атрибуты - атрибуты, используемые для идентификации единственного экземпляра сущности, когда ключ не уникален. Также называются вторичными ключами.
• Групповой атрибут - атрибут, объединяющий группу более детальных атрибутов.
• Атрибуты повторяющейся группы - атрибуты, представляющие несколько включений одного атрибута в рамках сущности.
• Производные атрибуты - атрибуты, чьи значения определяются из значений других атрибутов.
• Атрибуты основных данных - атрибуты, которые не являются селективными, групповыми, атрибутами повторяющейся группы или производными.

Селективные, групповые и атрибуты повторяющейся группы не должны присутствовать в логической модели, приведенной к третьей нормальной форме. Селективные атрибуты должны стать частью первичного ключа, если они нужны для идентификации единственного экземпляра сущности. Групповые атрибуты являются многозначными. По моему мнению, групповые атрибуты лучше всего представлять в модели кодовыми или классификационными сущностями. Как отмечалось выше, повторяющиеся группы должны быть вынесены в подчиненные сущности.

В третьей нормальной форме не ключевые атрибуты должны быть простыми (основными) или производными атрибутами.

Простые атрибуты

Простые атрибуты - это атрибуты, которые в результате декомпозиции были доведены до наивысшей степени детализации и, таким образом, их значения полностью зависят от первичного ключа и определены для каждого из экземпляров сущности. Они не являются критерием выбора и не могут служить для группировки сущностей. Они представляют простые атомарные факты, в которых заинтересована корпорация.

Производные атрибуты

Производными атрибутами являются атрибуты, значения которых выведены или вычислены на основе значений одного или более других атрибутов. Вопрос допустимости присутствия производных атрибутов в логической модели активно обсуждается. Некоторые эксперты считают, что поскольку значения производных атрибутов зависят от значений исходных атрибутов, производные атрибуты не должны быть представлены в логической модели.

Логическая модель предназначена для полного и точного представления требований к информации. Вы можете принять решение создать производные атрибуты на уровне физической модели в соответствие с требованиями к использованию.

Хотя понятны аргументы в пользу исключения производных атрибутов, тем не менее, логическая модель - наилучшее место для введения имен и описаний всех атрибутов. Поэтому предпочтительнее включать производные атрибуты в логическую модель. Однако, разработчикам моделей стоит отказаться от использования производных атрибутов в качестве первичных ключей или части составных первичных ключей. Также не забудьте включить правило вывода в описание производного атрибута.

Нахождение области определения атрибута

Область определения атрибута задает список разрешенных значений, которые атрибут может принимать в конкретном экземпляре сущности. Область определения включает, по меньшей мере, область определения универсального типа данных и может включать область определения, заданную пользователем. В завершенной логической модели вы должны найти область определения для каждого из атрибутов.

Можно сказать, что область определения атрибута должна содержать, как минимум, два значения. Атрибут, для которого всегда разрешено только одно значение, вероятно, некорректно отображен в модели. На Рисунке 3.5 присутствует два таких атрибута - Банан и Помадка.

В сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ присутствует атрибут Банан. Бизнес-правило утверждает, что каждый экземпляр сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ содержит банан. Поэтому у атрибута Банан может быть только одно значение и, вероятно, этот атрибут не является необходимым. Вместо этого описание сущности БАНАНОВЫЙ ДЕСЕРТ должно быть указание на то, что банан включается в каждый ее экземпляр. То же самое касается атрибута Помадка в сущности СЛИВОЧНАЯ ПОМАДКА.

В Таблице 3.1 приведены области определения логических типов данных сущности СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ логической модели СМЕСЬ.

ТАБЛИЦА 3.1. Примеры логических типов данных

Области определения простых и расширенных типов данных

Область определения типа данных определяет способ представления значений атрибута. В завершенной логической модели область определения типа данных требуется для каждого атрибута. В следующем списке приведено несколько примеров логических типов данных ERwin:

• Datetime - дата/время
• Number - число
• String - строка

Многие из новых платформ баз данных поддерживают более развитые типы данных. Однако важно помнить, что эти сложные типы данных, за некоторым исключением, зависят от платформы. В любом случае, если пользователю нужен атрибут, он должен быть включен в модель, вне зависимости от его типа данных. Некоторые широко используемые расширенные типы данных приведены ниже:

• Image - изображение
• Sound - звук
• Video - видео

Области определения, вводимые пользователем

Области определения, вводимые пользователем - специализированные области определения, которые уточняют набор значений, допустимых для атрибута. Эти области определения часто специфичны для организации и должны определяться и использоваться единообразно в пределах корпорации. Например, атрибут с областью определения типа данных Number может, кроме того, иметь введенную пользователем область определения, которая ограничивает возможные значения пределами от 1 до 100. Принцип целостности дает корпорации возможность внести изменения в одной сущности расширить область определения для каждого из атрибутов, который ее использует.

Определение необязательности атрибута

Значение атрибута может быть обязательным или нет. Если значение требуется, или обязательно, значение должно присутствовать в момент создания экземпляра. Если значение необязательно, вы можете создавать экземпляры без него.

В книге Information Engineering: Strategic Systems Development К. Финклештейн определяет свойство обязательности атрибута через серию "правил редактирования":

• Добавляется сразу, изменить позже - нельзя.
• Добавляется сразу, изменяется позже.
• Добавляется позже, изменяется позже.
• Добавляется позже, изменить потом - нельзя.

Внимательно следите за необязательными атрибутами. Если атрибут или набор атрибутов имеет значение только для конкретных экземпляров сущности, рассмотрите возможность его переноса в сущность, где значение будет существовать для каждого из экземпляров.

В Таблице 3.2 указано свойство обязательности для атрибутов сущности СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ. Обратите внимание на тот факт, что при создании экземпляра сущности СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ значения требуются для всех атрибутов кроме атрибута Дата окончания специального предложения.

Таблица 3.2. Примеры обязательности атрибутов

В таблице 3.2 представлено бизнес-правило, которое говорит, что для экземпляра сущности СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ требуется следующая информация:

• Идентификатор сущности (Идентификатор специального предложения)
• Идентификатор вкусовой добавки специального предложения (Идентификатор мороженого и Идентификатор вкуса)
• Дата начала специального предложения (Начало специального предложения)

Дата окончания для каждого экземпляра сущности СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ необязательна. Бизнес-правило утверждает, что СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ должно иметь начало, но не обязательно должно иметь конец.

Атрибуты, значения которых обязательны, не могут иметь пустых значений. Некоторые эксперты считают, что значение должно быть обязательным для каждого экземпляра сущности. Естественно, в предположении, что значение каждого атрибута экземпляра сущности найдено или известно, до того, как экземпляр создается.

Атрибуты, чьи значения необязательны, могут иметь пустые значения. Некоторые эксперты считают, что атрибут не должен присутствовать в сущности, если его значение недоступно для каждого из ее экземпляров. Одной из причин является сложность интерпретации пустых значений. Означает ли пустое значение, что это значение неизвестно для экземпляра, или оно просто не было получено?

ПРИМЕЧАНИЕ Среди разработчиков моделей дискуссия о недостатках и достоинствах требуемых и необязательных значений все еще продолжается. Одни разработчики уверены, что атрибут не должен иметь пустых значений, и утверждают, что область определения должна содержать такие значения, как неизвестен и неполучен. Другие считают обязательность значений и использование области определения также требует и использования значений по умолчанию, что приводит к ненадежным сомнительным значениям. Предпочтительнее использовать пустые значения и переложить ответственность за работу с пустыми значениями на прикладную программу или средство формирования запросов. Это наиболее адекватное и гибкое решение, поскольку оно позволяет интерпретировать пустые значения по-разному для удовлетворения разных требований бизнеса.

Именование атрибутов

Каждый атрибут должен иметь ясное, точное и непротиворечивое имя. Имя атрибута не должно конфликтовать с его описанием. Имя атрибута должно указывать на значения, собираемые для экземпляров атрибута. Имя атрибута должно быть понятным и общепринятым в корпорации.

Вероятно, что у вас в корпорации есть набор соглашений об именовании атрибутов, разработанные в вашей корпорации или при формировании корпоративной модели данных, которыми вы руководствуетесь. Использование соглашений именования атрибутов гарантирует, что имена конструируются единообразно в рамках корпорации, вне зависимости от того, кто конструирует имя.

Соглашения об именовании атрибутов важны, вне зависимости от того, в маленькой или большой организации вы работаете. Однако, в большой организации с несколькими командами разработчиков и большим количеством пользователей, соглашения об именовании существенно помогают при взаимодействии и понимании элементарных данных. В идеале, вы должны разработать и сопровождать соглашения об именовании атрибутов централизованно и затем документально оформить и опубликовать их для всей корпорации.

Ниже представлены некоторые положения для формирования начального набора соглашений об именовании атрибутов, просто на случай, если в вашей организации пока такой набор не разработан:

• Имя атрибута должно быть достаточно описательным. Подумайте об использовании словосочетаний на основе существительных в форме объект/ модификатор/ класс.
• По возможности имя атрибута должно включать имя сущности. Используйте "Имя для персоны" вместо просто "Имя".
• Имя атрибута должно указывать на значения конкретных экземпляров атрибута. Использование одинаковых имен для атрибутов, содержащих различные данные, или разных имен для атрибутов, содержащих одинаковые данные, будет без необходимости вводить в заблуждение разработчиков и конечных пользователей.
• Имя атрибута должно использовать язык бизнеса вместо языка технических описаний.
• Имя атрибута не должно содержать специальных символов (таких как!, @, #, $, %, л, &, * и тому подобных) или указывать на принадлежность (Имя, принадлежащее персоне).
• Имя атрибута не должно содержать акронимов или аббревиатур, если только они не являются частью принятых соглашений именования.

Разработчикам моделей предпочтительно использовать хорошие соглашения именования, если таковые существуют, или разработать их, если таких соглашений нет.

Имена атрибутов в форме Объект/ Модификатор/ Класс

Форма объект/модификатор/класс - широко распространенное в отрасли соглашение об именовании атрибутов. Это соглашение побуждает использовать имена атрибутов, состоящие из трех частей. Часть объект иногда называют субъектом или основным словом. В качестве объекта обычно используется имя сущности.

Модификатор может быть одиночным термом или группой термов. Хотя списка стандартных модификаторов не существует, разработчикам моделей желательно формировать короткие осмысленные модификаторы. Использование модификаторов позволяет вам создавать наглядные осмысленные имена атрибутов. Если имя становится неприемлемо тяжеловесным для пользователей или широкого применения, как требуется в корпорации, вы можете пойти на компромисс, отказавшись от трехсложных имен атрибутов.

Базовой частью имени атрибута является класс, который определяет тип информации, представляемой атрибутом. Некоторые часто используемые классы:

• Идентификатор
• Число
• Величина
• Количество
• Частота

Примеры имен атрибутов

В рамках корпорации всегда лучше использовать единообразные имена атрибутов. В Таблице 3.3 приведены примеры хороших и плохих имен для атрибутов. Обратите внимание, что слова в имени атрибута отделены пробелами, начинаются с заглавных букв и используют строчные символы для остальных.

ТАБЛИЦА 3.3. Имена атрибутов с пояснениями

Хорошее Имя	Неудачное имя	Пояснение
Person First Name (Имя персоны)	Name (Имя)	Name (Имя) - название класса и нуждается в обозначении объекта Person (персона) и в модификаторе First (первое).
Ice Cream Sales Quantity (Объем продаж мороженого)	The Quantity of Sales (Объем продаж)	Quantity (Количество) - название класса и должно быть на последнем месте (в английском варианте имени атрибута). "The" и "of" не привносят дополнительного смысла.
Item Cost Amount (Величина стоимости позиции)	Cost of Item (Стоимость позиции)	"of" не привносит дополнительного смысла. Название класса "Amount" (величина) указывает пользователю, что должно быть в атрибуте.
Product Identifier (Идентификатор продукта)	Product Identifiers (Идентификаторы продуктов)	"Identifiers" (Идентификаторы) - множественное число. Имя атрибута должно быть существительным в единственном числе.
Point of Sale Location Code	POS Code (Код POS)	"POS" - аббревиатура. Использованное название класса "Code" (код) нуждается в модификаторе.
Person Birth Date (Дата рождения персоны)	Birthday (День рождения)	Birthday (День рождения) не содержит названия класса Date (Дата). Включение модификатора и имени объекта проясняет смысл имени атрибута.

Описание атрибутов

Описание атрибута должно быть коротким пояснением смысла атрибута, а не того, как он используется. Описание атрибута не должно противоречить его имени и не должно быть простым повторением имени. Используйте название класса и объекта в утверждении для точного описания данных. Если атрибут выводится или рассчитывается, включайте правила вывода или формулы расчета. Следующие правила касаются описания атрибутов:

• Описание атрибута должно быть ясным, полным и однозначным.
• Описание атрибута должно соответствовать его имени.
• Описание атрибута не должно опираться на описание другого атрибута.
• Описание атрибута должно формулироваться на языке бизнеса, а не на языке технических описаний.
• Имя атрибута должно отражать его смысл, а не то, как он используется.
• В описании атрибута должны быть расшифрованы все аббревиатуры и акронимы, использованные в его имени.

Разработчикам моделей рекомендуется давать хорошие описания для каждого из атрибутов. Хорошие описания атрибутов делают легким использование модели для всех. Те, кто использует модель, созданную хорошим разработчиком, испытывают удовольствие от хорошо сформулированных в модели требований к информации. Сравните примеры из таблицы 3.4.

Таблица 3.4. Имена и описания атрибутов с пояснениями

Имя атрибута	Хорошее описание	Неудачное описание	Пояснение
Person First Name (Имяперсоны)	Имя персоны, которое позволяет корпорации общаться с персоной, используя дружеские обращения.	Поле с длиной в 40 символов.	Не используется язык бизнеса. Применены технические термины.
Ice Cream Sales Quantity (Объем продаж мороженого)	Количество мороженого конкретного сорта, проданного в рамках конкретного мероприятия по продаже.	Объем продаж.	Не добавляет нового смысла, а просто перефразирует имя атрибута в расплывчатых терминах.
Item Cost Amount (Величина стоимости позиции)	Величина стоимости конкретной позиции в конкретный период времени. Представляет суммарную стоимость продажи и доставки.	Шестизначное десятичное число с двумя знаками после запятой.	Слишком техническое описание. Почти ничего не значит для пользователей элемента данных.
Product Identifier (Идентификатор продукта)	Искусственный уникальный числовой идентификатор для конкретного продукта.	Идентификаторы продуктов.	Простая перефразировка имени атрибута.
Point of Sale Location Code (Код местоположения точки продаж)	Уникальный код, идентифицирующий географическое положение точки продаж.		Использованный акроним может быть непонятен пользователям. Кроме того, в описании опущен важный модификатор.
Person Birth Date (Дата рождения персоны)	Дата рождения персоны.	День рождения персоны.	В описании опущено название класса "дата".

Распространенные ошибки при работе с атрибутами

Этот раздел, посвященный распространенным ошибкам при моделировании атрибутов, не претендует на полноту. Цель его - указать на наиболее распространенные ошибки, которые встречаются у разработчиков моделей.

Иногда, при моделировании чего-либо определенным способом, разработчик модели делает сознательный выбор, руководствуясь вполне правильными принципами. Очень важно понимать всю причинно-следственную цепочку принимаемых решений и результаты, к которым они могут привести.

Моделирование в терминах значений

Что понимается под моделированием в терминах значений? Во время рабочей сессии пользователи могут сказать вам, что им нужен набор атрибутов, указывающих на возрастные категории экземпляра сущности ПЕРСОНА. В этом сценарии возникают, по меньшей мере, три проблемы:

1. Способ определения возрастных категорий в корпорации со временем может измениться.
2. Возраст конкретной персоны определенно меняется с течением времени.
3. Все атрибуты будут представлять значения атрибута Возраст персоны . Естественно, Возраст персоны с течением времени будет меняться, так что лучшим решением будет использование в модели простого атрибута Дата рождения персоны.

Моделирование многозначных атрибутов

Многозначными являются атрибуты, имеющие несколько значений для концепции. Проверьте описания атрибутов, которые указывают на наличие нескольких значений для одной и той же концепции.

Иногда эксперты из различных предметных областей в корпорации используют имя атрибута, которое пишется и произносится одинаково, но имеет разные значения для разных экспертов. Один из способов убедиться в том, что атрибуты с одинаковыми именами описывают одинаковые объекты, заключается в проверке описаний. Убедитесь, что значения атрибутов описывают единственную концепцию.

Например, вы можете создать искусственные коды путем соединения одного или нескольких кодов для связи прежде не связанных данных. Текстовые фрагменты могут скрывать множество ценных атрибутов и значений.

Неудачное разрешение многозначных атрибутов может привести к тому, что некоторые важные бизнес-правила останутся необнаруженными и недокументированными.

Моделирование избыточных атрибутов

Избыточными являются атрибуты с разными именами, но содержащие информацию о сходных концепциях. Во всех языках существует много слов, представляющих одни и те же вещи. Один из способов найти избыточные атрибуты - просмотреть сущности с похожими атрибутами. Сравните описания всех атрибутов для проверки того, не содержат ли эти сущности данные о сходных концепциях. Избыточные атрибуты часто являются результатом тенденции к моделированию значений в качестве атрибутов. Например, сущности УПРАВЛЕНЕЦ и ИСПОЛНИТЕЛЬ могут содержать атрибуты Имя менеджера и Имя исполнителя. Так как и УПРАВЛЕНЕЦ, и ИСПОЛНИТЕЛЬ являются ролями, в которых может выступать экземпляр сущности ПЕРСОНА, вы можете переместить туда этот атрибут и назвать его Имя ПЕРСОНЫ.

Использование неудачных имен для атрибутов

Неясные, неоднозначные или неточные имена атрибутов усложняют для новых пользователей и команд разработчиков повторное использование или развитие существующей модели.

Не используйте аббревиатур или акронимов в качестве части имени атрибута. Аббревиатуры и акронимы открыты для неправильной интерпретации и даже могут иметь разное значение в разных предметных областях.

Не используйте имена собственные, указывающие на значение для конкретного экземпляра. Имя атрибута, использующее имя собственное - индикатор серьезных проблем при моделировании, заключающихся не только в неудачном выборе имени. Не включайте месторасположение в качестве части имени атрибута. Если значение существует для одного месторасположения, оно определенно существует и для другого месторасположения. Имя атрибута с указанием расположения является признаком того, что вы моделируете конкретный экземпляр вместо класса.

Использование неудачных описаний для атрибутов

Не используйте описаний атрибутов, заимствованных только из словаря. Описания из словаря не будут включать информацию, значимую для бизнеса, которая делает атрибут важным для корпорации. Не используйте простое перефразирование имени атрибута. Не используйте имени атрибута в его описании.

Неясное, неопределенное описание атрибута, или что еще хуже - его отсутствие, затрудняет повторное использование или развитие существующей модели. Пользователи не смогут проверить, что модель содержит все требования к информации. Это так же повышает вероятность использования в модели вместо атрибутов конкретных значений и многозначных атрибутов.

Концепции, которые кажутся очевидными для всех участников рабочих сессий, могут перестать быть столь очевидными с течением времени, когда перед новой командой разработчиков будет поставлена задача развить существующую модель.

Заключение

Сущности представляют собой факты, информацию о которых корпорация заинтересована накапливать и сопровождать. Они составляют существо модели и в основном выявляются во время рабочих сессий. Полное и точное отражение атрибутов в модели требует тщательного анализа, гарантирующего, что атрибуты точно соответствуют требованиям к информации. Атрибут должен присутствовать в модели в единственном экземпляре и должен представлять единственную концепцию бизнеса. Для помещения атрибутов в соответствующие сущности должны использоваться правила нормализации.

Атрибуты могут быть ключевыми и неключевыми. Ключ может быть единственным атрибутом или группой атрибутов. Первичные ключи выбираются из кандидатов в ключи, которые уникально идентифицируют экземпляр сущности. Атрибуты первичного ключа мигрируют из исходной сущности, чтобы стать внешними ключами вторичных сущностей. Значения неключевых атрибутов должны функционально зависеть от значения первичного ключа.

Область определения задает набор значений атрибута. Логические области определения могут быть простыми типами данных, такими как числа или строки. Они так же могут быть сложными типами данных, определяемыми пользователем, которые приспособлены для удовлетворения специфических требований корпорации. Новые СУБД поддерживают расширенные типы данных, такие как изображения и звук.

Значения атрибута могут быть требуемыми или необязательными. Если значение требуемое, атрибут не может иметь пустых значений. Атрибут должен иметь имя и описание. При именовании атрибутов рекомендуется использовать стандарт именования в форме объект/ модификатор/ класс. Каждый атрибут должен включать хорошее описание, использующее терминологию бизнеса для определения сущности атрибута, а не того, как он будет использоваться.

Базовые понятия модели БД «сущность – связь» (ER-модель): сущности, связи между ними и их атрибуты (свойства).

Сущность – любой конкретный или абстрактный объект в рассматриваемой предметной области. Сущности – это базовые типы информации, которые хранятся в БД (в реляционной БД каждой сущности назначается таблица). К сущностям могут относиться: студенты, клиенты, подразделения и т.д. Экземпляр сущности и тип сущности - это разные понятия. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов или событий, выступающих как целое (например, студент, клиент и т.д.). Экземпляр сущности относится, например, к конкретной личности в наборе. Типом сущности может быть студент, а экземпляром – Петров, Сидоров и т. д.

Атрибут – это свойство сущности в предметной области. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности. Например, для сущности студент могут быть использованы следующие атрибуты: фамилия, имя, отчество, дата и место рождения, паспортные данные и т.д. В реляционной БД атрибуты хранятся в полях таблиц.

Связь – взаимосвязь между сущностями в предметной области. Связи представляют собой соединения между частями БД (в реляционной БД – это соединение между записями таблиц).

Сущности – это данные, которые классифицируются по типу, а связи показывают, как эти типы данных соотносятся один с другим. Если описать некоторую предметную область в терминах сущности – связь, то получим модель сущность - связь для этой БД.

стрелка является условным обозначением связи: один – ко – многим.

Основные преимущества ER-моделей: * наглядность; * модели позволяют проектировать базы данных с большим количеством объектов и атрибутов;

Основные элементы ER-моделей: * объекты (сущности); * атрибуты объектов; * связи между объектами.

Связь между сущностями характеризуется: * типом связи (1:1, 1:N, N:М); * классом принадлежности. Класс может быть обязательным и необязательным. Если каждый экземпляр сущности участвует в связи, то класс принадлежности - обязательный, иначе - необязательный.

Понятие нормализации данных. Функциональная зависимость.

Нормализация - это формальный метод анализа отношений на основе их первичного ключа и существующих связей. Ее задача - это замена одной схемы (или совокупности отношений) БД другой схемой, в которой отношения имеют более простую и регулярную структуру.

Функциональная зависимость. Пусть X и Y - два атрибута некоторого отношения. Говорят, что Y функционально зависит от X, если в любой момент времени каждому значению Х соответствует не более одного значения атрибута Y.

Функциональную зависимость обозначают так X - > У.

Отношение студент S (Ns, Fio, Ngr, Addr, Tel). Каждый из атрибутов Fio, Ngr, Addr, Tel функционально зависит от атрибута Ns.

Итак, в нормализованном отношении все неключевые атрибуты функционально зависят от ключа отношения. Ключом отношения S является атрибут Ns.