Типы сущностей и иерархия наследования

Как было указано выше, связи определяют, является ли сущность независимой или зависимой. Различают несколько типов зависимых сущностей.

Характеристическая - зависимая дочерняя сущность, которая связана только с одной родительской и по смыслу хранит информацию о характеристиках родительской сущности.

Рис. 34. Пример характеристической сущности "Хобби "

Ассоциативная - сущность, связанная с несколькими родительскими сущностями. Такая сущность содержит информацию о связях сущностей. Примером ассоциативной сущности является Visit на рис. 33.

Именующая - частный случай ассоциативной сущности, не имеющей собственных атрибутов (только атрибуты родительских сущностей, мигрировавших в качестве внешнего ключа). Примером именующей сущности является Doctor_Patient на рис.32.

Категориальная - дочерняя сущность в иерархии наследования.

Иерархия наследования (или иерархия категорий) представляет собой особый тип объединения сущностей, которые разделяют общие характеристики. Например, в организации работают служащие, занятые полный рабочий день (постоянные служащие) и совместители. Из их общих свойств можно сформировать обобщенную сущность (родовой предок) Сотрудник (рис.35), чтобы представить информацию, общую для всех типов служащих. Специфическая для каждого типа информация может быть* расположена в категориальных сущностях (потомках) Постоянный сотрудник и Совместитель.

Обычно иерархию наследования создают, когда несколько сущностей имеют общие по смыслу атрибуты, либо когда сущности имеют общие по смыслу связи (например, если бы Постоянный сотрудник и Совместитель имели бы сходную по смыслу связь "работает в" с сущностью Организация), либо когда это диктуется бизнес-правилами.

Для каждой категории можно указать дискриминатор - атрибут родового предка, который показывает, как отличить одну категориальную сущность от другой (атрибут Тип на рис. 35).

Рис. 35. Иерархия наследования. Неполная категория

Иерархии категорий делятся на два типа - полные и неполные. В полной категории одному экземпляру родового предка (сущность Служащий, рис. 36) обязательно соответствует экземпляр в каком-либо потомке, т. е. в примере служащий обязательно является либо совместителем, либо консультантом, либо постоянным сотрудником.

Если категория еще не выстроена полностью и в родовом предке могут существовать экземпляры, которые не имеют соответствующих экземпляров в потомках, то такая категория будет неполной. На рис..35 показана неполная категория - сотрудник может быть не только постоянным или совместителем, но и консультантом, однако сущность Консультант еще не внесена в иерархию наследования.

Рис. 36. Иерархия наследования. Полная категория

Полная категория помечается символом , неполная - . Возможна комбинация полной и неполной категорий. На рис. 37 помимо постоянных сотрудников и совместителей могут быть и консультанты, что не отражено в иерархии (неполная категория), но каждый постоянный сотрудник либо мужчина, либо женщина (полная категория).

Рис. 37. Иерархия наследования. Комбинация полной и неполной категорий

Для создания категориальной связи следует:

установить курсор на кнопке в палитре инструментов и нажать левую кнопку мыши;

щелкнуть сначала по родовому предку, а затем по потомку;

для установления второй связи в иерархии категории следует сначала щелкнуть по символу категории, затем по второму потомку.

Для редактирования категорий нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по символу категории и выбрать в контекстном меню пункт Subtype Relationship Editor. В диалоге Subtype Relationship (рис. 38) можно указать атрибут - дискриминатор категории (список Discriminator Attribute Choice) и тип категории - полная/неполная (радиокнопки Complete/Incomplete).

Рис. 38. Диалог Subtype Relationship

Рассмотрим возможные стадии построения иерархии наследования. Определение сущностей с общими (по определению) атрибутами. Предположим, в процессе проектирования созданы сущности Постоянный сотрудник и Совместитель (рис. 39). Можно заметить, что часть атрибутов у этих сущностей (Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Должность) имеет одинаковый смысл.

Рис. 39. Сущности с общими по смыслу атрибутами

Перенос общих атрибутов в сущность - родовой предок. В случае обнаружения совпадающих по смыслу атрибутов следует создать новую сущность (Сотрудник) - родовой предок и перенести в нее общие атрибуты (Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения. Должность).

Создание неполной структуры категорий. Создается категориальная связь от новой сущности - родового предка к старым сущностям - потомкам. Новая сущность дополняется атрибутом-дискриминатором категории (Тип) (см. рис. 35).

Создание полной структуры категорий. Проводится дополнительный поиск сущностей, имеющих общие по смыслу атрибуты с родовым предком. В примере это сущность Консультант (рис. 40).

Рис. 40. Дополнительная сущность с общими по смыслу атрибутами

Общие атрибуты переносятся в родового предка и категория преобразуется в полную (признак полной категории устанавливается в диалоге Subtype Relationship). Сущность Консультант не имеет атрибута Должность, поэтому в родовом предке значение этого атрибута в случае консультанта будет NULL. В зависимости от бизнес-правил атрибут Должность может быть перенесен обратно из родового предка в сущности - потомки Постоянный сотрудник и Совместитель.

Комбинации полной и неполной структур категорий. При необходимости создание иерархии категорий можно продолжить. Для каждого потомка может найтись сущность с общими атрибутами, тогда сущность - потомок становится родовым предком для новых потомков, и т. д. (см. рис. 37).

Ключи

Каждый экземпляр сущности должен быть уникален и отличаться от других атрибутов.

Первичный ключ (primary key) - это атрибут или группа атрибутов, однозначно идентифицирующая экземпляр сущности. Атрибуты первичного ключа на диаграмме не требуют специального обозначения - это те атрибуты, которые находятся в списке атрибутов выше горизонтальной линии (см., например, рис. 33). При внесении нового атрибута в диалоге Attribute Editor для того, чтобы сделать его атрибутом первичного ключа, нужно включить флажок Primary Key в нижней части закладки General. На диаграмме неключевой атрибут можно внести в состав первичного ключа, воспользовавшись режимом переноса атрибутов (кнопка в палитре инструментов).

Выбор первичного ключа может оказаться непростой задачей, решение которой может повлиять на эффективность будущей ИС. В одной сущности могут оказаться несколько атрибутов или наборов атрибутов, претендующих на роль первичного ключа. Такие претенденты называются потенциальными ключами (candidate key).

Ключи могут быть сложными, т. е. содержащими несколько атрибутов. Сложные первичные ключи не требуют специального обозначения - это список атрибутов выше горизонтальной линии:"

Рассмотрим кандидатов на первичный ключ сущности Сотрудник (рис.41).

Здесь можно выделить следующие потенциальные ключи:

1. Табельный номер,

2. Номер паспорта;

3. Фамилия + Имя + Отчество.

Рис.41. Определение первичного ключа для сущности "Сотрудник"

Для того чтобы стать первичным, потенциальный ключ должен удовлетворять ряду требований:

Уникальность. Два экземпляра не должны иметь одинаковых значений возможного ключа. Потенциальный ключ № 3 (Фамилия + Имя + Отчество) является плохим кандидатом, поскольку в организации могут работать полные тезки.

Компактность. Сложный возможный ключ не должен содержать ни одного атрибута, удаление которого не приводило бы к утрате уникальности. Для обеспечения уникальности ключа № 3 дополним его атрибутами Дата рождения и Цвет волос. Если бизнес-правила говорят, что сочетания атрибутов Фамилия + Имя + Отчество + Дата рождения достаточно для однозначной идентификации сотрудника, то Цвет волос оказывается лишним, т. е. ключ Фамилия + Имя + Отчество + Дата рождения + Цвет волос не является компактным.

При выборе первичного ключа предпочтение должно отдаваться более простым ключам, т. е. ключам, содержащим меньшее количество атрибутов. В примере ключи № 1 и 2 предпочтительней ключа № 3.

Атрибуты ключа не должны содержать нулевых значений. Если допускается, что сотрудник может не иметь паспорта или вместо паспорта иметь какое-либо другое удостоверение личности, то ключ № 2 не подойдет на роль первичного ключа. Если для обеспечения уникальности необходимо дополнить потенциальный ключ дополнительными атрибутами, то они не должны содержать нулевых значений. Дополняя ключ № 3 атрибутом Дата рождения, нужно убедиться в том, что даты рождения известны для всех сотрудников.

Значение атрибутов ключа не должно меняться в течение всего времени существования экземпляра сущности. Сотрудница организации может выйти замуж и сменить как фамилию, так и паспорт. Поэтому ключи № 2 и 3 не подходят на роль первичного ключа.

Каждая сущность должна иметь по крайней мере один потенциальный ключ. Многие сущности имеют только один потенциальный ключ. Такой ключ становится первичным. Некоторые сущности могут иметь более одного возможного ключа. Тогда один из них становится первичным, а остальные - альтернативными ключами. Альтернативный ключ (Alternate Key) - это потенциальный ключ, не ставший первичным. ERwin позволяет выделить атрибуты альтернативных ключей, и по умолчанию в дальнейшем при генерации схемы БД по этим атрибутам будет генерироваться уникальный индекс.

При работе ИС часто бывает необходимо обеспечить доступ к нескольким экземплярам сущности, объединенным каким-либо одним признаком. Для повышения производительности в этом случае используются неуникальные индексы. ERwin позволяет на уровне логической модели назначить атрибуты, которые будут участвовать в неуникальных индексах. Атрибуты, участвующие в неуникальных индексах, называются Inversion Entries (инверсионные входы). Inversion Entry - это атрибут или группа атрибутов, которые не определяют экземпляр сущности уникальным образом, но часто используются для обращения к экземплярам сущности. ERwin генерирует неуникальный индекс для каждого Inversion Entry.

Создать альтернативные ключи и инверсионные входы можно в закладке Key Group диалога Attribute Editor (рис. 42). Если щелкнуть по кнопке!!!, расположенной в правой верхней части закладки, вызывается диалог Key Group Editor (рис. 43). В верхней части диалога находится список ключей, в нижней - список атрибутов, доступных для включения в состав ключа (слева), и список ключевых атрибутов. Каждый вновь созданный ключ должен иметь хотя бы один атрибут. Для включения атрибута в состав ключа следует выделить его в левом списке и щелкнуть по кнопке!!!

Рис.43. Диалог Key Group Editor

Для создания нового ключа следует щелкнуть по кнопке New. Появляется диалог New Key Group (рис. 44). Имя нового ключа присваивается автоматически ("Alternate Key N" для альтернативного ключа и "Inversion Entry N" для инверсионного входа, где N - порядковый номер ключа).

Рис. 44. Диалог New Key Group

Каждому ключу соответствует индекс, имя которого также присваивается автоматически ("XAKNENTITY" для альтернативного ключа и " XIENENTITY" для инверсионного входа, где N - порядковый номер ключа, ENTITY - имя сущности). Имена ключа и индекса при желании можно изменить вручную.

Рис. 45. Сущность "Сотрудник" с отображением ключей

На диаграмме атрибуты альтернативных ключей обозначаются как (AKn.m), где n - порядковый номер ключа, m - порядковый номер атрибута в ключе. Когда альтернативный ключ содержит несколько атрибутов, (AKn.m) ставится после каждого. На рис. 45 атрибуты Фамилия, Имя, Отчество и Дата рождения входят в альтернативный ключ № 1 (АК1), Номер паспорта составляет альтернативный ключ № 2 (АК2). Инверсионные входы обозначаются как (IEn.m), где n - порядковый номер входа, m -порядковый номер атрибута. Инверсионный вход IE1 (атрибут Должность) позволяет выбрать всех сотрудников, занимающих одинаковую должность, IE2 (атрибуты Город и Улица) - всех сотрудников, живущих на одной улице, IE3 (атрибут Номер комнаты) - всех сотрудников, работающих в одной комнате, a IE4 (атрибут Дата рождения) - всех сотрудников, родившихся в один день. Если один атрибут входит в состав нескольких ключей, ключи перечисляются в скобках через запятую (атрибут Дата рождения входит в состав АК1 и IE4). По умолчанию номера альтернативных ключей и инверсионных входов рядом с именем атрибута на диаграмме не показываются. Для отображения номера следует в контекстном меню, которое появляется, если щелкнуть левой кнопкой мыши по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели, выбрать пункт Display Options/Entities и затем включить опцию Alternate Key Designator (AK).

Внешние ключи (Foreign Key) создаются автоматически, когда связь соединяет сущности: связь образует ссылку на атрибуты первичного ключа в дочерней сущности и эти атрибуты образуют внешний ключ в дочерней сущности (миграция ключа). Атрибуты внешнего ключа обозначаются символом (FK) после своего имени (см. рис. 45). Атрибут внешнего ключа Где работает. Номер отдела ("Где работает" - имя роли) является атрибутом первичного ключа (РК) в сущности Отдел.

Зависимая сущность может иметь один и тот же внешний ключ из нескольких родительских сущностей. Сущность может также получить один и тот же внешний ключ несколько раз от одного и того же родителя через несколько разных связей. Когда ERwin обнаруживает одно из этих событий, он распознает, что два атрибута одинаковы, и помещает атрибут внешнего ключа в зависимой сущности только один раз. Хотя в закладке Key Group диалога Attribute Editor этот атрибут будет входить в два внешних ключа, на диаграмме он показывается только один раз. Это комбинирование или объединение идентичных атрибутов называется унификацией.

Унификация производится, поскольку правила нормализации запрещают существование в одной сущности двух атрибутов с одинаковыми именами. В некоторых случаях (рис.46) этот результат соответствует действительности. Сотрудники работают в отделах, каждый сотрудник ведет несколько проектов. Сущность Отдел связана идентифицирующей связью с сущностью Сотрудник и Проект, ее первичный ключ Номер отдела мигрирует в состав первичного ключа дочерних сущностей в качестве внешнего ключа. Но сущность Сотрудник, в свою очередь, тоже имеет идентифицирующую связь с сущностью Проект и атрибуты ее первичного ключа (в том числе Номер отдела - второй раз!) мигрируют в состав первичного ключа сущности Проект.

Рис. 46. Унификация атрибута

По смыслу это одно и то же значение номера отдела, поскольку в отделе реализуется проекты, которые ведут сотрудники того же отдела. ERwin унифицирует атрибуты и отображает на диаграмме только один атрибут Номер отдела.

Есть и другие случаи, когда унификация нежелательна. Например, когда два атрибута имеют одинаковые имена, но на самом деле они отличаются по смыслу и необходимо, чтобы это отличие отражалось в диаграмме. В этом случае необходимо использовать имена ролей атрибутов внешнего ключа (см. рис. 27).