Модели и технологии инфологического проектирования реляционных БД. Модель сущность-связь. ER- диаграмма. Пять нормальных форм ER-диаграмм

Выделяют 3 этапа проектирования БД:

· инфологическое моделирование;

· даталогическое (концептуальное) моделирование;

· физическое моделирование;

Модель предметной области (инфологическая модель) – это описание предметной области, выполненное без ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства. Цель инфологического проектирования заключается в представлении семантики (т. е. смысла) предметной области. Эта модель должна быть понятна заказчику, который не является специалистом в области баз данных.

Для описания предметной области наиболее часто используется модель «сущность–связь», предложенная П. Ченом в 1976 году (или ее модификации). Сокращенно такую модель называют ER-моделью от английского названия «Entity–Relationship» («Сущность–связь»).

Предметная область состоит из объектов (сущностей), которые объединяются в классы по одинаковым наборам свойств (атрибутов). Атрибуты могут носить статический или динамический характер, что означает, что значение атрибутов не может измениться или может измениться с течением времени. Между классами сущностей могут существовать некоторые отношения, называемые связями. Связи могут быть бинарными, т. е. между двумя классами сущностей, или между бóльшим количеством классов. Можно определить и циклические связи, т. е. связи между сущностями одного и того же класса.

Типы связей:

· Связь 1:1, «один-к-одному». Эта связь означает, что каждому объекту из первого класса соответствует ровно один объект из второго класса и, наоборот.

· Связь 1:M, «один-ко-многим» (или M:1, «многие-к-одному»). Эта связь означает, что одному объекту из первого класса соответствует несколько объектов второго класса, но каждому объекту второго класса соответствует только один объект первого класса. Левая сущность (со стороны "один") называется родительской, правая (со стороны "много") - дочерней.

· Связь M:N, «многие-ко-многим». Эта связь означает, что одному объекту первого класса соответствует несколько объектов второго класса и каждому объекту второго класса соответствует несколько объектов первого класса.

В качестве стандартной графической нотации, с помощью которой можно визуализировать ER-модель, была предложена диаграмма сущность-связь (ER-диаграмма).

Сущности. Каждый тип сущности в ER-диаграммах представляется в виде прямоугольника, содержащего имя сущности.

Атрибуты. Атрибуты служат для уточнения, идентификации, характеристики или выражения состояния сущности или связи. Атрибуты отображаются в виде эллипсов, содержащих имя атрибута. Эллипс соединяется с соответствующей сущностью или связью линией.

Связи. Связь — это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между сущностями. Каждый тип связи на ER-диаграмме отображается в виде ромба с именем связи внутри.

Пример ER-диаграмма:

Нормальная форма — требование, предъявляемое к структуре таблиц в теории реляционных баз данных для устранения из базы избыточных функциональных зависимостей между атрибутами (полями таблиц). Процесс преобразования отношений базы данных (БД) к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией.

Ключ - поле записи, чьё значение уникально для всего набора записей, имеет значение отличное от NULL и неизменно на протяжении всей жизни записи.

Первая нормальная форма – любое поле любой записи хранит только одно значение.

Вторая нормальная форма – БД находится в первой нормальной форме и любое неключевое поле полностью зависит от ключа.

Третья нормальная форма – БД находится во второй нормальной форме и нет неключевых полей зависящих от значения других неключевых полей.

Нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF)- таблица находится в третьей нормальной форме; в таблице должен быть только один потенциальный первичный ключ.

Пятая нормальная форма (5NF)- каждая нетривиальная зависимость соединения определяется потенциальным ключом (ключами) этого отношения.

Доменно-ключевая нормальная форма (DKNF) — каждое наложенное на отношение ограничение является логическим следствием ограничений доменов и ограничений ключей, наложенных на данную переменную отношения.

Ограничение домена – ограничение, предписывающее использовать для определённого атрибута значения только из некоторого заданного домена. Ограничение ключа – ограничение, утверждающее, что некоторый атрибут или комбинация атрибутов является потенциальным ключом.