Правила формирования отношений

Этапы проектирования

Рассмотрим этапы процесса проектирования базы данных с использованием метода «сущность-связь»:

1. Выделение сущностей и связей между ними.

2. Построение диаграмм ER-типа с учетом всех сущностей и их связей.

3. Формирование набора предварительных отношений с указанием первичного ключа для каждого отношения и использованием диаграмм ER-типа.

4. Добавление неключевых атрибутов в отношения.

5. Приведение предварительных отношений к нормальной форме Бойса-Кодда с помощью нормальных форм.

6. Пересмотр ER-диаграмм в следующих случаях:

° Некоторые отношения не приводятся к БКНФ;

° Некоторым атрибутам не находится логически обоснованных мест в предварительных отношениях.

После преобразования ER-диаграмм проводят повторное выполнение шагов, начиная с этапа 1.

Формирование отношений для связи 1:1

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

О 1 1 О

К1, … К2, … К1ÚК2

Рис. 7.9. Диаграмма и отношения для правила 1

На рис. 7.9 использованы следующие обозначения: С1, С2 – сущности 1 и 2; К1, К2 – ключи сущностей; R1 – отношение, сформированное на основе исходных сущностей; К1ÚК2 означает, что ключом отношения R1 может быть либо К1, либо К2.

Пример 1. Сущность ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (НП, ФИО, Стаж), где НП – код преподавателя.

Сущность ДИСЦИПЛИНА (КД, Часы), где КД – код дисциплины, Часы – часы, отводимые под дисциплину. Степень связи между сущностями 1:1 и НП – обязательный класс принадлежности, то формируется одно отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА (НП, ФИО, Стаж, КД, Часы), вид которого показан на рис. 7.10.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД	Часы
П1	Иванов И.М.		К1
П2	Петров М.И.		К2
П3	Сидоров Н.Г.		К3
П4	Егоров В.В		К4

Рис. 7.10. Отношение, полученное по правилу 1

Правило 2. Если степень связи 1:1 и класс принадлежности одной сущности обязательный, а второй – необязательный, то под каждую из сущностей формируется по отношению со своими первичными ключами. Далее к отношению, сущность которого имеет обязательный класс принадлежности, добавляется в качестве атрибута ключ второй сущности (с необязательным классом принадлежности). Таким образом, создаются условия для связывания отношений. На рис. 7.11 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 2 на ее основе. В качестве примера рассмотрим отношение, приведенное на рис. 7.12, содержащее информацию о преподавателях и дисциплинах. В отношении класс принадлежности сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ является обязательным, а сущности ДИСЦИПЛИНА – необязательным.

О 1 1 Н

К1, … К2, … К1, К2 К2,

Рис. 7.11. Диаграмма и отношения для правила 2

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД	Часы
П1	Иванов И.М.		К1
П2	Петров М.И.		К2
П3	Сидоров Н.Г.		К3
-	-		К4

Рис. 7.12. Исходное отношение

Применив к отношению, представленному на рис. 7.12, правило 2, получим два отношения, приведенные на рис. 7.13.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД		КД	Часы
П1	Иванов И.М.		К1		К1
П2	Петров М.И.		К2		К2
П3	Сидоров Н.Г.		К3		К3
					К4

Рис. 7.13. О тношения, полученные по правилу 2

В отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ добавили атрибут КД, являющийся ключом сущности ДИСЦИПЛИНА, обладающей необязательным классом принадлежности.

Правило 3. Если степень связи 1:1 и класс принадлежности обеих сущностей необязательный, то необходимо использовать три отношения. Два отношения соответствуют связываемым сущностям, ключи которых являются первичными в этих отношениях. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений. На рис. 7.14 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 3 на ее основе.

Н 1 1 Н

К1, … К2, … К1 К2, …

К1,К2

Рис. 7.14. Диаграмма и отношение для правила 3

На рис. 7.15 приведены примеры отношений, подтверждающие необходимость использования трех отношений в случае, когда обе связываемые сущности имеют необязательный класс принадлежности.

а) одно отношение

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД	Часы
П1	Иванов И.М.		К1
П2	Петров М.И.		-	-
П3	Сидоров Н.Г.		К3
-	-		К4

б) Два отношения

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД		КД	Часы	НП
П1	Иванов И.М.		К1		К1		П1
П2	Петров М.И.		-		К2		П3
П3	Сидоров Н.Г.		К2		К3

в)Три отношения

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЕТ ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж		НП	КД		КД	Часы
П1	Иванов И.М.			П1	К1		К1
П2	Петров М.И.			П3	К2		К2
П3	Сидоров Н.Г.						К3

Рис. 7.15. варианты отношений для правила 3

Формирование отношений для связи 1:М

Если две сущности С1 и С2 связаны как 1:М, то сущность С1 называют односвязной (1-связной), а сущность С2 – многосвязной (М-связной). Определяющим фактором при формировании отношений является класс принадлежности М-связной сущности. Класс принадлежности 1-связной сущности не влияет на результат.

Правило 4. Если степень связи между сущностями 1:М (М:1) и класс принадлежности М-связной сущности обязательный, то достаточно формирования двух отношений (по одному на каждую из сущностей). При этом первичными ключами этих отношений являются ключи их сущностей. Кроме того, ключ 1-связной сущности добавляется как атрибут (внешний ключ) в отношение, соответствующее М-связной сущности.

Рассмотрим отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА (рис. 7.16), в котором связь между сущностями 1:М, класс принадлежности М-связной сущности обязательный, а 1-связной – необязательный. Диаграммы подобного типа отношения приведены на рис. 7.5, 7.6. В отношении ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА имеются кортежи с пустыми полями (преподаватель не ведет дисциплины) и наблюдается избыточное дублирование данных (повторяется стаж преподавателя в кортежах со сведениями о преподавателях, ведущих более одной дисциплины).

На рис. 7.17 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 4.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД	Часы
П1	Иванов И.М.		К1
П1	Иванов И.М.		К2
П2	Петров М.И.		К4
П3	Сидоров Н.Г.		К5
П3	Сидоров Н.Г.		К6
П4	Егоров В.В..		К3
П4	Егоров В.В..		К7
П5	Козлов А.С.		-	-

Рис. 7.16. Исходное отношение

Н 1 М О

К1, … К2, … К2 К1,К2, …

Рис. 7.17. Диаграмма и отношения для правила 4

В соответствии с правилом 4 отношение, представленное на рис. 7.16, преобразуется в два отношения (рис. 7.18).

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж		КД	Часы	НП
П1	Иванов И.М.			К1		П1
П2	Петров М.И.			К2		П1
П3	Сидоров Н.Г.			К3		П4
П4	Егоров В.В..			К4		П2
П5	Козлов А.С.			К5		П3
				К6		П3
				К7		П4

Рис. 7.18. Отношения, полученные по правилу 4

Правило 5. Если степень связи 1:М (М:1) и класс принадлежности М-связной сущности является необязательным, то необходимо формирование трех отношений. Два отношения соответствуют связанным сущностям, ключи которых являются первичными в этих отношениях. Третье отношение является связным между первыми двумя (его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений).

Рассмотрим пример отношения ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА, степень связи между сущностями ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и ДИСЦИПЛИНА – 1:М и класс принадлежности обеих сущностей - необязательный. Представление данных в виде одного отношения дано на рис. 7.19. В кортежах отношения имеются пустые поля, если они соответствуют данным о преподавателях, не ведущих дисциплин, и данным о дисциплинах, которые не ведутся преподавателями. Наблюдается избыточное дублирование данных о преподавателях, ведущих более одной дисциплины.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД	Часы
П1	Иванов И.М.		К1
П1	Иванов И.М.		К2
П2	Петров М.И.		К4
-	-	-	К5
П3	Сидоров Н.Г.		К6
П4	Егоров В.В..		К3
П4	Егоров В.В..		К7
П5	Козлов А.С.		-	-

Рис. 7.19. Исходное отношение

Н 1 М Н

К1, … К2, … К1 К2, …

K1,K2

Рис. 7.20. Диаграмма и отношения для правила 5

В результате применения правила 5 (рис. 7.20) к отношению, представленному на рис. 7.19, содержащиеся в нем данные распределяются по трем отношениям (рис. 7.21).

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЕТ ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж		НП	КД		КД	Часы
П1	Иванов И.М.			П1	К1		К1
П2	Петров М.И.			П1	К2		К2
П3	Сидоров Н.Г.			П2	К4		К3
П4	Егоров В.В..			П3	К6		К4
П5	Козлов А.С.			П4	К3		К5
				П4	К7		К6
							К7

Рис. 7.21. Отношения, полученные по правилу 5

Формирование отношений для связи М:М

Правило 6. Если степень связи М:М, то не зависимо от класса принадлежности сущностей формируются три отношения. Два отношения соответствуют связываемым сущностям и их ключи являются первичными ключами этих отношений. Третье отношение является связным между первыми двумя, а его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

Рассмотрим пример, в котором степень связи М:М, класс принадлежности для сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ - обязательный, а для сущности ДИСЦИПЛИНА – необязательный (рис. 7.22).

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж	КД	Часы
П1	Иванов И.М.		К1
П1	Иванов И.М.		К2
П2	Петров М.И.		К4
-	-	-	К3
П3	Сидоров Н.Г.		К6
П4	Егоров В.В..		К2
П4	Егоров В.В..		К7
П5	Козлов А.С.		К5

Рис. 7.22. Исходное отношение

На рис. 7.23 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 6. В результате применения правила 6 получаются три соотношения (рис. 7. 24).

R2

R1

Н М М Н

К1, … К2, … К1 К2, …

K1,K2

Рис. 7.23. Диаграмма и отношения для правила 6

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЕТ ДИСЦИПЛИНА

НП	ФИО	Стаж		НП	КД		КД	Часы
П1	Иванов И.М.			П1	К1		К1
П2	Петров М.И.			П1	К2		К2
П3	Сидоров Н.Г.			П2	К4		К3
П4	Егоров В.В..			П3	К6		К4
П5	Козлов А.С.			П4	К2		К5
				П4	К7		К6
				П5	К5		К7

Рис. 7.24. Отношения, полученные по правилу 6

Дата добавления: 2014-01-06