ER-діаграма - це Опис, види, правила побудови

Діаграма прив'язки сутності ER - це блок-схеми, які ілюструють, як «сутності» (люди, об'єкти або концепції) ставляться один до одного в системі. ER-діаграма - це та модель, яка найчастіше використовуються для розробки або налагодження реляційних баз даних в областях, бізнес-інформаційних систем і досліджень. Вона використовує набір геометричних символів, таких як прямокутник, ромб, овал і лінії, для відображення взаємозв'язку об'єктів, відносин і їх атрибутів. Ця ER-діаграма зв'язана зі структурою даних DSD, які фокусуються на відносинах елементів всередині сутностей, а не на відносинах між самими об'єктами. Схеми ER також часто використовуються в поєднанні з діаграм потоків даних DFD, які відображають інформацію для процесів або систем.

Історія моделей ER

Розробка цієї діаграми ER приписується Пітеру Чену, викладачеві університету Карнегі-Меллона в Піттсбурзі. Він почав її використовувати для проектування баз даних в 70-х роках минулого століття. Будучи помічником професора в Школі управління MIT Sloan, в 1976 році він опублікував статтю під назвою «Модель відношення сутностей до єдиного поданням даних». У більш широкому історичному сенсі, розуміння зображення взаємозв'язку речей сходить до стародавньої Греції, принципи яких виявлені в працях Аристотеля, Сократа і Платона. Про них згадується в роботах філософів-логіків більш пізнього історичного періоду - Чарльза Сандерса Пірса і Готлофа Фреге. До 1960-х і 1970-х років Чарльз Бахман з однодумцями працювали над теоретичною моделлю Чена. Бахман розробив діаграму структури даних, названу його ім'ям. Браун опублікував роботи по моделюванню реальних систем. Джеймс Мартін додав уточнення в цю діаграму ER. Робота Чена, Бахмана, Брауна, Мартіна та інших учасників призвела до розробці уніфікованої мови моделювання (UML), що застосовується в розробці програмного забезпечення.

Використання діаграм

Цей метод використовується для моделювання і розробки реляційних баз даних ER-діаграмах. Особливо часто застосовується в логічній моделі і з точки зору конкретної технології, яка буде реалізована в моделі фізичних даних. В розробці ПЗ, діаграма ER часто є початковим етапом у встановленні вимог до проекту інформ-систем. Реляційна база даних має еквівалентну реляційну таблицю і таким чином виражається у міру необхідності. Області застосування: Усунення несправностей бази даних. Діаграми ER використовуються для аналізу існуючих баз даних для пошуку та виправлення проблем в логіці або розгортанні. Малюнок діаграми повинен показати, де це відбувається. Системи бізнес-інформації. Діаграми використовуються для розробки або аналізу реляційних баз даних, що використовуються в бізнес-процесах. Будь-який бізнес-процес, який використовує польові дані, що включають суті, дії і взаємодія, потенційно може отримати вигоду з реляційної бази даних. Він може оптимізувати процеси, спростити інформацію і покращити результати. Реорганізація бізнес-процесів (BPR). Моделі діаграм ER допомагають в аналізі баз даних, що використовуються при реорганізації бізнес-процесів. Освіту. База даних сьогодні є методом зберігання інформації реляційної для освітніх цілей і подальшого пошуку, тому діаграми ER можуть бути корисні при плануванні цих структур. Дослідження. Оскільки так багато досліджень зосереджено на структурованих фактів, ER можуть відігравати ключову роль у створенні корисних баз даних для їх аналізу.

Компоненти та особливості

ER-діаграми складаються з сутностей, відносин і атрибутів. Вони також відображають потужність, яка визначає відносини в термінах чисел.
Сутність - визначений об'єкт, такий як людина, концепція або подія. Може містити дані, що зберігаються в ньому. Приклади: клієнт, учень, автомобіль або продукт. Зазвичай відображається, як прямокутник. Тип сутності - група визначаються речей, таких як учні або спортсмени, а суб'єкт буде конкретним учнем або спортсменом. Інші приклади: клієнти, автомобілі або продукти. Набір сутностей - такий же, як їх тип, але в певний заданий момент часу, наприклад, учнів, які навчаються в класі в перший день. Пов'язаних терміном є примірник, у якому конкретною людиною або автомобілем буде набір об'єктів. Суті поділяються на сильні, слабкі або асоціативні. Сильний об'єкт визначається тільки за своїми ознаками, а слабка сутність цього не може. Асоціативний вид пов'язує об'єкти або елементи. Ключі сутностей вказують на атрибут, що визначає об'єкт в наборі.
Вони поділяються на такі категорії: Супер. Кандидат. Первинний. Супер - атрибути, що визначають об'єкти в набір сутностей. Ключ кандидата - має найменшу можливу кількість атрибутів. Первинний ключ - обраний розробником БД для однозначної ідентифікації набору об'єктів.

Відносини і атрибут

Відносини - це те, як суб'єкти діють один на одного або пов'язані один з одним. Наприклад, студент може зареєструватися для проходження курсу. Ці два об'єкти будуть учнем і курсом, а зображена зв'язок - це акт зарахування, з'єднує ці два об'єкти. Відносини зазвичай відображаються як ромби. Рекурсивні відносини: одне і те ж особа бере участь у відносинах кілька разів. Атрибут часто відображається як овал або круг. Описовий атрибут: властивість або характеристика відносини з порівняно з сутністю. Атрибути поділяються на прості, складні, похідні, а також однозначні або багатозначні. Їх категорії: Простий - означає, що значення атрибута є атомарним і не може бути додатково розділено, наприклад, номер телефону. Складовою або Composite - субатрибут, що виникає з атрибута. Похідний - атрибут обчислюється або іншим чином визначається з іншого атрибута, наприклад, визначення віку по даті народження. Багатозначний - позначення більше одного значення атрибута, наприклад, кілька телефонних номерів для людини. Однозначний - одне значення атрибута. Типи об'єднуються в прості або складові атрибути.

Подання потужності

Потужність визначає числові атрибути, відносини між двома об'єктами або наборами сутностей. Три основних кардинальних відносини - це «один до одного», «один-до-багатьох» та «багато-до-багатьом». Приклад «один-до-одного» буде одним студентом, пов'язаним з однією поштовою адресою. Приклад «один-ко-многим» або «багато-до-багатьох» залежить від напрямку відносин - один учень реєструється для проходження декількох курсів, але всі вони мають одну зворотну лінію по відношенню до одного учня. Приклади «багато-до-багатьох»: учні, як група пов'язані з кількома викладачами, а викладачі, в свою чергу, пов'язані з кількома учнями.

Потужність може відображатися як зворотна або однакова в залежності від того, де показано символи. Вона має обмеження кардинальність - мінімальні або максимальні числа. Компоненти ER можна прирівняти до частин мови, як це зробив Пітер Чен. Цей приклад показує, як діаграма ER порівнюється з граматикою: Загальний іменник. Тип сутності. Приклад: студент. Власне іменник. Сутність. Приклад: Саллі Сміт. Дієслово, тип відносини. Приклад: реєстрація. Прикметник, атрибут об'єкта. Приклад: другокурсник. Прислівник, атрибут відносин. Приклад: у цифровому вигляді. Мова запитів до бази даних ERROL насправді імітує конструкції на природній мові. ERROL заснований на переробленої реляційної алгебри (RRA) і працює з ER-моделями, фіксуючи їх лінгвістичні аспекти. Існує кілька систем нотації, які, в цілому, схожі, але все ж відрізняються деякими особливостями:
Стиль позначення Чена. Стиль Бахмана. IDEF1X стиль. Стиль Баркера.

Моделі концептуальних, логічних і фізичних даних

Створення діаграми ER і моделі даних зазвичай формуються на трьох рівнях деталізації: Модель концептуальних даних - подання найвищого рівня, що містить найменші деталі. Його значення показує загальний масштаб моделі і зображення архітектури системи. Для системи меншого масштабу, можливо, немає потреби малювати. Замість цього починають з логічної моделі. Логічна модель даних - містить більше деталей, чим концептуальна. В ній визначені більш детально операційні і транзакційні сутності. Логічна модель не залежить від технології, в якій вона буде реалізована. Модель фізичних даних. Звертають увагу на те, що аналогічні рівні деталізації та обсягу існують в інших типах діаграм, наприклад, потоках даних.

Реляційні дані

Іноді інженери виділяють діаграми ER з додатковими ієрархіями для додавання необхідних інформаційних рівнів та проектування бази даних. Наприклад, вони можуть додавати угруповання, розширюючись за допомогою суперклассов і звужуватися з допомогою підкласів тільки для реляційних даних. Діаграми ER показують тільки цю реляційну структуру для неструктурованих даних. Якщо дані не окреслені чітко в межах поля, рядки і стовпці діаграми ER будуть обмежені. Те ж саме можна сказати і про напівструктурованих даних, оскільки тільки деякі з даних будуть корисними.

Створення основних конструкцій

Перед тим як почати створення діаграми ER визначають всі об'єкти. Сутність з'являється один раз на певній діаграмі. Створюють прямокутники для всіх об'єктів і правильно їх називають. Визначають відносини. З'єднують їх з допомогою ліній і додають ромб посередині, описує їх дії. Додають атрибути об'єктів. Дають їм значущі імена, щоб їх можна було легко розрізняти. Це звучить просто, але в складній системі може викликати труднощі. Це те, що буде вдосконалюватися лише з практикою. Недосвідченим розробникам краще скористатися готовими шаблонами діаграм ER, щоб можна було швидко почати роботу і вдосконалювати свою практику.

Приклад для розробки програмного забезпечення

Діаграми відносин сутностей використовуються в розробці програмного забезпечення на багатьох етапах планування проекту. Вони допомагають ідентифікувати різні елементи системи, їх відносини один з одним і часто використовуються в якості основи для діаграм потоків даних або DFD. Наприклад, програмне забезпечення інвентарю, що використовується в роздрібному магазині, буде мати базу даних, яка контролює такі елементи, як покупки, товар, тип товару, джерело товару та ціна товару. Надання цієї інформації з допомогою діаграми ER буде приблизно таким: На діаграмі інформація всередині овальних фігур є атрибутом конкретного об'єкта.

Діаграми потоків

Схеми ER зазвичай використовуються в поєднанні з діаграми потоків даних для відображення вмісту сховища. Вони допомагають візуалізувати те, як дані пов'язані в загальному вигляді. Можна при побудові діаграми ER малювати зв'язку сутностей вручну. Однак для більш складних систем і для зовнішніх аудиторій потрібно програмне забезпечення для діаграм, наприклад, Creately для створення візуально привабливих і точних діаграм ER. Програмне забезпечення ER-діаграми, пропоноване Creately в якості онлайн-сервісу, досить просте у використанні. Вона також відмінно підходить для команд розробників завдяки своїй потужній підтримці на етапі співпраці.

Переваги в управлінні БД

Бази даних діаграм ER являють собою дуже корисну основу для створення і управління масивами даних. По-перше, діаграми ER легко зрозуміти. Це означає, що, наприклад, дизайнери можуть використовувати діаграми ER для простого спілкування з розробниками, клієнтами і кінцевими користувачами, незалежно від їх професіоналізму в області ІТ. Вони легко переводяться в реляційні таблиці, які можна використовувати для швидкої складання баз даних. Крім того, діаграми ER можуть безпосередньо використовуватися розробниками БД в якості плану для впровадження даних в конкретні програмні додатки. Вони можуть застосовуватися в інших контекстах, таких як опис різних відносин і операцій всередині організації. Діаграма ER дуже популярна, оскільки має безліч переваг: Ефективна комунікація дозволяє читачам легко розуміти відносини між різними предметними областями діаграми ER. Символи використовуються для ефективного подання інформації, а також допомагають у розумінні роботи бази даних. Візуальне подання діаграми потоків даних разом з діаграмами ER можуть ефективно використовуватися для візуального подання макета. Просте розуміння дизайну з використанням діаграм ER. Висока гнучкість. Діаграми ER можна ефективно використовувати для встановлення відносин з існуючими системами. Для виконання цієї операції можуть використовуватися математичні формули та реляційні таблиці. В Інтернеті є кілька інструментів, пов'язаних із створенням і редагуванням моделей ER: Pony ORM - дозволяє користувачам створювати таблиці бази даних з використанням діаграм Pony ORM і ER. Edra Soft - допомагає швидко створювати діаграми ЕМ. Draw - допомагає ефективно малювати блок-схеми та діаграми ER. ERD Plus - його можна використовувати для створення зоряних схем і реляційних схем разом з діаграмами ER. Lucidchart - дозволяє користувачам імпортувати структуру бази діаграми ER для ефективної автоматизації процесів. ERDiagrams - його можна використовувати для безкоштовного завантаження готових графіків ER.

Поради новачкам

Першим кроком у створенні ER є ідентифікація всіх об'єктів, які планується використовувати. Сутність - це не що інше, як прямокутник з описом системної інформації. Це може бути клієнт, менеджер, рахунок-фактура, розклад. Малюють прямокутник для кожного об'єкта. Далі визначають зв'язок діаграми ER між двома сутностями. Малюють суцільну лінію, що сполучає два об'єкта. Визначають відносини. Малюють ромб дії між двома об'єктами і пишуть короткий опис того, як вони пов'язані. Після цього додають атрибути. Вони повинні бути додані з використанням символів овальної форми. Завершують діаграму, з'єднуючи об'єкти лініями і додаючи ромби для опису кожного відношення до тих пір, поки не будуть описані всі відносини. У кожного з об'єктів можуть бути будь-які відносини, у деяких може бути кілька, що цілком нормально. Поради щодо ефективних діаграм ER: Перед тим як створити ER діаграму, переконуються, що кожен об'єкт на діаграмі відображено один раз. Називають всі сутності, відносини та атрибути на діаграмі. Вивчають відносини між сутностями. Усувають будь-які зайві відносини. Не зв'язують їх одне з одним. Використовують кольори для виділення важливих частин діаграми. Показують рівень деталізації, необхідний для користувача мети. Можливо, знадобиться намалювати концептуальну, логічну або фізичну модель, в залежності від необхідних умов. Стежать за надлишковими зв'язками сутностей діаграми ER або відносин. Якщо усувається проблема з базою даних, стежать за помилками у відносинах, наявністю відсутніх об'єктів або атрибутів. Переконуються, що всі елементи відзначені. Переводять таблиці і діаграми назад і вперед, якщо це допоможе досягти своєї мети. Переконуються, що діаграма ER підтримує всі дані, необхідні для зберігання. Вказують точне ім'я для кожного елемента діаграми. В іменах об'єктів не забувають використовувати сингулярні іменники. Прикметники можуть використовуватися для розрізнення об'єктів, що належать до одного класу (наприклад, працівник з частковою зайнятістю та штатний співробітник). Імена атрибутів повинні бути значущими, незалежними від системи і зрозумілими. Видаляють невизначені, надлишкові або зайві відносини серед сутностей. Ефективно використовують кольорове позначення. Можна брати кольору для класифікації схожих об'єктів або для виділення ключових областей на діаграмах. Як видно з вищесказаного, ER особливо корисні там, де потрібно моделювати дані з точки зору різних типів і категорій відомостей і їх відносин один з одним для проектування бази даних.