Лабораторная работа №1. Проектирование инфологической и концептуальной моделей

Лабораторная работа №1. Проектирование инфологической и концептуальной моделей

Цель работы. Изучить методику и приобрести навыки по проектированию реляционных баз данных.

Порядок выполнения работы:

Задание 1. Изучить методики проектирования инфологической и концептуальных моделей, изложенных в данном разделе:

Методика проектирования инфологической модели предметной области

В описываемой методике проектирования используется одна из наиболее популярных моделей, называемая «Сущность-Связь» или «ER-модель». Основными понятиями ER-модели являются: атрибут, сущность и связь:

Атрибут – логически неделимый элемент структуры информации, характеризуемый множеством атомарных значений. Каждый атрибут идентифицируется именем.

Сущность – некоторый объект реального мира, информация о котором должна сохраняться в проектируемой БД. Сущность именуется и ей соответствует набор атрибутов, описывающих свойства этой сущности. Например, сущность ЧИТАТЕЛЬ может определяться следующим набором атрибутов: номер читательского билета, фамилия, имя, отчество, дата рождения и т.д.

Существуют понятия «тип сущности» и «экземпляр сущности». Набор атрибутов, входящих в состав сущности, определяют тип сущности. Экземпляр сущности – есть реализация типа в конкретных значениях атрибутов. Так, экземпляром сущности ЧИТАТЕЛЬ может быть информация: «156843, Сидоров Иван Петрович, 12.12.1983, …» для типа сущности: «номер, фамилия имя отчество, дата рождения,…».

Связь - это некоторая ассоциация между двумя сущностями. Одна сущность может быть связана с другой сущностью или сама с собою (рекурсивная связь). Связи позволяют по одной сущности находить другие сущности, связанные с нею. Например, связи между сущностями ЧИТАТЕЛЬ и КНИГА могут выражаться следующими фразами – «ЧИТАТЕЛЬ может держать на руках несколько КНИГ», «каждая КНИГА должна иметь один или несколько ЭКЗЕМПЛЯРОВ».

Методика проектирования инфологической модели ПО состоит из нескольких этапов:

1. Формирование перечня атрибутов предметной области.

2. Определение сущностей.

3. Установление связей между сущностями.

4. Оформление результата инфологического проектирования.

 

Составление перечня атрибутов предметной области

 

Обозначим через x _i – атрибут с номером i. Оформление перечня атрибутов производится в следующем порядке:

1. Рассматриваются характеристики объектов предметной области, из которых составляется первоначальный перечень атрибутов.

2. Осуществляется уточнение перечня путем исключения синонимов - атрибутов, имеющих разные названия, но один и тот же смысл. В первоначальном перечне атрибутов выделяем омонимы - атрибуты, имеющие одинаковые названия, но разный смысл. Атрибутам - омонимам необходимо дать разные имена.

3. Результат составления перечня оформляется в виде таблицы 1.1.:

Таблица 1.1. Перечень атрибутов предметной области

Обозначение атрибута	Имя атрибута	Примечание

 

Определение сущностей

 

Определение сущностей выполняется в следующем порядке:

1. Агрегация (объединение) атрибутов в сущности.

2. Определение первичных ключей.

3. Нормализация.

4. Внешнее кодирование.

5. Графическое представление сущностей.

 

 

Нормализация сущностей

 

В рамках реляционных моделей данных разработан процесс нормализации сущностей, который позволяет минимизировать избыточность данных, сократить объемы памяти для их хранения, а также исключить трудности, связанные с обработкой избыточных данных. На данном этапе следует удостовериться, что все сущности находятся в третьей нормальной форме.

Процесс нормализации был впервые предложен Е.Коддом. Преобразование сущностей выполняется на основе декомпозиции, в результате которой возникают новые сущности. При этом результирующие сущности должны обладать свойствами:

Соединения без потерь. Наличие этого свойства позволяет восстановить любой экземпляр исходной сущности, используя экземпляры меньших сущностей, полученных в результате декомпозиции.

Сохранения ограничений, наложенных на информацию исходной сущности. Это свойство обеспечивается наложением ограничений исходной сущности на информацию каждой из меньших сущностей, полученных в результате декомпозиции. При выполнении этого свойства отсутствует необходимость выполнения соединения результирующих сущностей с целью проверки: не нарушается ли ограничение, наложенное на исходную сущность.

Первая нормальная форма.

Сущность находитсяв первой нормальной форме (1НФ), если все ее атрибуты можно рассматривать как неделимые элементы. Ненормализованное отношение легко привести к первой нормальной форме.

Пример. Необходимо разработать инфологическую модель данных, содержащую информацию о читателях и посещении ими читальных залов библиотеки.

Сформулируем следующие ограничения, которым будет удовлетворять модель данных: только один член семьи может быть зарегистрирован в библиотеке в качестве читателя; читатель может иметь только один читательский билет; читатель характеризуется фамилией и инициалами, датой рождения, домашним телефоном; читатель получал книги только в читальных залах, которые имеют уникальные номера; одну и ту же книгу читатель берет только один раз. Также известно, что определенные книги выдаются только в определенных читальных залах. При таких ограничениях исходная сущность может быть представлена в виде R0.

Сущность R0 – ненормализованная сущность «Читатели». Первичный ключ сущности R0 является составным и состоит из атрибутов: «Номер читательского билета» и «Читальный зал». Преобразуем ненормализованную сущность R0 «Читатели», приведя ее к 1НФ. Для этого сложный атрибут

Таблица 1.4. Сущность R0.

Номер читательского билета	Фами-лия, И.О.	Дата рожде-ния	Домаш-ний теле-фон	Номер читального зала	Читаль-ный зал	Выданы книги (номер, дата выдачи)
	Иванов И.И.	12.02.	32-01-15		Художест-венный	125114, 05.12.2000 317105, 15.01.2001 237912, 14.02.2001
	Петрова П.П.	17.07.	95-17-18		Научный	735101, 25.01.2001 854205, 01.02.2001
	Сидоров С.С.	25.10.	76-06-01		Художест-венный	485119, 14.01.2001

 

«Выданы книги» разобьем на два простых – «Номер выданной книги» и «Дата выдачи». Преобразование сущности к первой нормальной форме может привести к увеличению мощности сущности и изменению первичного ключа. Ключ полученной в результате преобразования сущности R1 является составным и состоит из атрибутов: «Номер читательского билета» и «Номер выданной книги».

Таблица 1.5. Отношение R1.

Номер чита-тельс-кого билета	Фами-лия	Дата рождения	Домаш-ний телефон	Номер чи-таль-ного зала	Читаль-ный зал	Номер выданной книги	Дата выдачи
(Н)	(Ф)	(Р)	(Т)	(З)	(Ч)	(К)	(В)
	Иванов И.И.	12.02.1974	32-01-15		Художественный		05.12.2000
	Иванов И.И.	12.02.1974	32-01-15		Художественный		15.01.2001
	Иванов И.И.	12.02.1974	32-01-15		Художественный		14.02.2001
	Петрова П.П.	17.07.1961	95-17-18		Научный		25.01.2001
	Петрова П.П.	17.07.1961	95-17-18		Научный		01.02.2001
	Сидоров П.П.	25.10.1980	76-06-01		Художественный		14.01.2001

 

Атрибуты сущности R1 обозначим соответственно символами Н, Ф, Р, Т, З, Ч, К, В. Недостатком сущности R1 является то, что она содержит повторяющиеся группы данных. Это, во-первых, увеличивает объем базы данных; во-вторых, при изменении, например, домашнего номера телефона понадобится корректировать не один, а несколько экземпляров сущности. Кроме того, при удалении информации о выданных книгах исчезнет вся информация о читателе. Поэтому, для избавления от вышеперечисленных недостатков сущность, находящуюся в 1НФ, нужно преобразовать во 2НФ.

Вторая нормальная форма.

Определение. Пусть X и Y - два атрибута некоторой сущности. Y функционально зависит от X, если любому значению X соответствует не более одного значения Y. Функциональная зависимость обозначается как X®Y. Функциональные зависимости строятся на основании анализа семантики атрибутов и являются высказываниями о реальном мире.

Например, высказывание «каждый читатель имеет единственное значение номера читательского билета и не более одного домашнего телефона» соответствует функциональным зависимостям: «Фамилия® номер читательского билета», «Фамилия ® номер телефона». Высказывание «Каждый читальный зал имеет только один номер» соответствует функциональной зависимости: «Номер читального зала ® Читальный зал».

В 1НФ все не ключевые атрибуты функционально зависят от ключа сущности.

Определение. Неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа, если он функционально зависит от ключа, но не находится в функциональной зависимости ни от какой части составного ключа.

В сущности R1 атрибуты «Фамилия», «Дата рождения», «Домашний телефон» не находятся в полной функциональной зависимости от составного ключа сущности, так как они функционально зависят от части ключа «Номер читательского билета».

Сущность находится во 2НФ, если она находится в 1НФ и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа.

Анализ предметной области для сущности R1 позволил выявить неключевые атрибуты, которые функционально полно зависят от составного первичного ключа, а именно:

НК®В	По читательскому билету книга с инвентарным номером выдается только один раз.

 

В то же время имеются не ключевые атрибуты, которые функционально не полно зависят от первичного ключа, а именно:

 

Н®Ф	Читательский билет соответствует только одному человеку с определенной фамилией и инициалами.
Н®Р	Дата рождения читателя единственна.
Н®Т	Домашний телефон читателя единственен.
К®З	Каждая книга прикреплена к определенному читальному залу.

 

Методику приведения сущности ко второй нормальной форме продемонстрируем на примере сущности R1. Напомним, что тип сущности определяется составом входящих в него атрибутов. Соответственно, тип сущности R1 – это совокупность атрибутов: Номер читательского билета (Н), Фамилия (Ф), Дата рождения (Р), Домашний телефон (Т), Номер читального зала (З), Читальный зал (Ч), Номер выданной книги (К), Дата выдачи (В). Обозначим условно тип сущности R1 НФРТЗЧКВ. Ключом сущности R1 является совокупность атрибутов с условными именами НК. Для приведения сущности R1 ко второй нормальной форме необходимо выполнить следующие шаги:

1. Построить новую сущность, исключив из сущности R1 атрибуты, которые не находятся в полной функциональной зависимости от составного ключа. Такой сущностью является сущность НКВ (ключ НК), которая построена на основании функциональной зависимости НК®В.

2. Построить дополнительно одну или несколько сущностей, содержащих часть составного ключа и атрибуты, функционально полно зависящие от этой части ключа.

Частями составного ключа являются Н и К. Сначала рассмотрим зависимости, начинающиеся с атрибута Н. Такими зависимостями являются: Н®Ф, Н®Р, Н®Т. На основании этих зависимостей и правила объединения [2] строится зависимость Н®ФРТ и сущность НФРТ, находящаяся во 2НФ.

Теперь рассматривается зависимость К®З. Так как номер читального зала определяет его наименование, то имеет место зависимость: З®Ч. На основании правил вывода получаем зависимость: К®Ч. На основании этих зависимостей строится сущность КЗЧ, которая также находится во 2НФ.

Таким образом, сущность R1 преобразована в сущности R2, R3, R4, которые имеют 2НФ.

Таблица 1.6. Сущность R2 Таблица 1.7. Сущность R3

Номер чита-тель-ского билета	Номер выдан-ной книги	Дата выдачи		Номер чита-тель-ского билета	Фамилия	Дата рождения	Домаш-ний теле-фон
(Н)	(К)	(В)		(Н)	(Ф)	(Р)	(Т)
		05.12.2000			Иванов И.И.	12.02.1974	32-01-15
		15.01.2001			Петрова П.П.	17.07.1961	95-17-18
		14.02.2001			Сидоров С.С.	25.10.1980	76-06-01
		25.01.2001
		01.02.2001
		14.01.2001

 

Таблица 1.8. Сущность R4

Номер выдан-ной книги	Номер читаль-ного зала	Читальный зал
(К)	(З)	(Ч)
		художественный
		научный
		художественный
		научный
		научный
		художественный

 

Объединение полученных типов сущностей позволяет получить исходный тип НФРТЗЧКВ.

Определение. Пусть X, Y, Z – три атрибута некоторой сущности и имеются функциональные зависимости: X®Y, Y®Z, причем отсутствует функциональная зависимость Y от Z: Z®Y или отсутствует функциональная зависимость X от Y: Y®X, тогда говорят, что Z транзитивно зависит от X. Транзитивная зависимость обозначается как X ® Y ® Z.

В сущности R4 имеется транзитивная зависимость: К®З®Ч, так как отсутствует функциональная зависимость З®К. В сущности R3 имеются функциональные зависимости Н®Ф, Ф®Т. Так как исходно мы предположили, что только один член семьи является читателем, то следовательно имеет место функциональная зависимость: Т®Ф. Другая функциональная зависимость является очевидной: Ф®Н. Поэтому сущность R3 не содержит транзитивную зависимость.

Хранение атрибутов, находящихся в транзитивной зависимости, порождает ряд неудобств. Рассмотрим пример хранения атрибута «Читальный зал» в сущности R4. Наименование читального зала многократно дублируется. Изменение наименования влечет за собой корректировку большого числа экземпляров. Кроме этого, сущность R4 позволяет содержать информацию о читальных залах только тогда, когда выдана хотя бы одна книга. Поэтому, для избавления от вышеперечисленных недостатков, сущность, находящуюся во 2НФ, нужно преобразовать в 3НФ.

Третья нормальная форма.

Определение. Сущность находится в 3НФ, если она находится во 2НФ и отсутствует транзитивная зависимость каждого не ключевого атрибута от первичного ключа.

Для преобразования сущности к 3НФ необходимо проанализировать наличие в сущности транзитивной зависимости неключевого атрибута от первичного ключа и осуществить их декомпозицию, разрушив транзитивную зависимость.

Имеющуюся транзитивную зависимость сущности R4 можно разрушить, декомпозируя ее на две сущности R5, R6 в соответствии с зависимостями: К®З и З®Ч. Полученные сущности находятся в 3НФ.

 

Таблица 1.9. Сущность R5 Таблица 1.10. Сущность R6

Номер выдан-ной книги	Номер читаль-ного зала		Номер читального зала	Читальный зал
(К)	(З)		(З)	(Ч)
				научный
				художественный

 

Сущность R5 содержит список всех номеров книг и номера читальных залов, к которым они прикреплены, а R6 – список всех номеров читальных залов и их наименования

Видно, что при приведении ко 2НФ и 3НФ число сущностей в схеме БД увеличивается. Однако всегда сохраняется возможность получить исходные сущности с помощью выполнения операций соединения.

Внешнее кодирование

 

Если значения некоторого атрибута исходной сущности являются текстовыми и неуникальными, то целесообразно осуществить внешнее кодирование, при котором в инфологическую схему вводится новая сущность СПРАВОЧНИК. Эта сущность содержит новый атрибут – короткий код и старый атрибут – текстовое значение. Во всех исходных сущностях, где встречаются текстовые значения старого атрибута, значения заменяются соответствующими кодами. Первичным ключом вновь введенной сущности СПРАВОЧНИК объявляется атрибут, содержащий код. Результат внешнего кодирования оформляется в виде таблицы:

Первая столбец таблицы должен содержать список наименований сущностей, в которых производится замена старого (текстового) атрибута на новый, содержащий код.

 

Таблица 1.11. Сущность СПРАВОЧНИК

Список сущностей	Старый атрибут	Новый атрибут

 

В процессе внешнего кодирования может быть выделено несколько новых сущностей СПРАВОЧНИК для разных атрибутов. Например, справочник имен, должностей и т.п. В этом случае таблица 1.11 оформляется для каждой сущности СПРАВОЧНИК.

 

Определение связей

 

К этому шагу определены сущности и их атрибуты. Описание связей поддерживается программным обеспечением СУБД, обеспечивая быстрый доступ к данным. Связи между сущностями устанавливаются на основе анализа описания предметной области.

Пусть известно, что между сущностью и существует связь. Необходимо определить тип связи и обязательность.

Тип связи показывает, как связаны экземпляры сущностей между собой. Существует четыре типа связи, обозначаемые следующим образом:

1:1 «один-к-одному»; 1:М «один-ко-многим»; М:1 «многие-к-одному»; М:М «многие-ко-многим».

Тип связи между сущностями и есть 1:1, если одному экземпляру сущности соответствует не более одного экземпляра сущности и наоборот: одному экземпляру сущности соответствует не более одного экземпляра сущности .

Тип связи между сущностями и есть 1:М, если одному экземпляру сущности может соответствовать несколько (много) экземпляров сущности , а одному экземпляру сущности – не более одного экземпляра сущности . Сущность, входящая в связь со стороны «один», называется родительской (или владельцем), со стороны «много» – называется дочерней (или подчиненной).

Тип связи между сущностями и есть М:М, если одному экземпляру сущности может соответствовать несколько (много) экземпляров сущности и наоборот: одному экземпляру сущности может соответствовать несколько экземпляров сущности .

Обязательность показывает, любой ли экземпляр сущности должен участвовать в данной связи. Подобно типам связи, существует четыре типа обязательности, условно обозначаемые: 0-0; 0-1; 1-0; 1-1. Здесь “0” означает, что экземпляр сущности может быть не связан ни с одним экземпляром другой сущности; “1” – должен быть обязательно связан хотя бы с одним экземпляром другой сущности.

Определение связей проводится в следующем порядке:

1. Из текста описания предметной области выделяются фразы, отражающие связи между определенными сущностями. Например, фраза «Каждая КНИГА в библиотеке может присутствовать в нескольких ЭКЗЕМПЛЯРАХ» отражает связь между сущностями КНИГА и ЭКЗЕМПЛЯР. Связь между двумя сущностями может выражаться фразами, формулирующими запросы. Допустим, что сущность СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ содержит атрибут «область знаний». Тогда запросу: «по выбранной области знаний получить полный перечень КНИГ, числящихся в библиотеке» соответствует фраза: «одной области знаний может соответствовать несколько КНИГ». Здесь КНИГА – ранее определенная сущность, «область знаний» – атрибут сущности СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ. Таким образом, вышеприведенная фраза-запрос неявно отражает связь между сущностями КНИГА и СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ.

2. Выявленная связь анализируется и определяются ее характеристики: тип и обязательность.

3. Если было проведено внешнее кодирование (п. 1.1.2.4.), то между каждым СПРАВОЧНИКОМ и использующей его сущностью есть связь типа 1:М; обязательность данной связи определяется требованиями конкретной предметной области (0-1 или 1-1).

4. Результат анализа каждой связи записывается в таблицу:

Таблица 1.12. Перечень связей

Сущность 1	Сущность 2	Тип связи	Обязательность

 

Пример. Определим тип связи между сущностями КНИГА и СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ. Из выделенной фразы: «каждая КНИГА содержит сведения из различных областей знаний» следует, что каждой КНИГЕ соответствует множество областей знаний (СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ). С другой стороны, каждой области знаний соответствует множество КНИГ. Таким образом, данная связь «КНИГА-СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ» относится к типу М:М.

Определим обязательность. Известно, что каждая КНИГА содержит сведения хотя бы из одной области знаний. Значит, один экземпляр сущности КНИГА обязательно должен быть связан хотя бы с одним экземпляром сущности СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ. С другой стороны, возможна ситуация, что библиотека пока не имеет ни одной КНИГИ по какой-либо области знаний. Значит, один экземпляр сущности СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ не обязательно связан с каким-либо экземпляром сущности КНИГА.

Внесем информацию о выявленной связи в таблицу:

Таблица 1.13. Характеристика связи «КНИГА-СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ»

Сущность 1	Сущность 2	Тип связи	Обязательность
КНИГА	СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ	М:М	1-0

 

Информация из данной таблицы используется для графического изображения связей между сущностями на заключительном этапе проектирования инфологической модели предметной области.

 

Основные понятия реляционной модели данных

 

Основная структура данных – отношение, которое может быть представлено в виде таблицы. Понятие «отношение» соответствует понятию «сущность», используемому при описании инфологической модели предметной области в терминах «сущность-связь». Отношению присваивается имя, допустимое для выбранной СУБД.

Отношение представляет собой набор атрибутов. Имена атрибутов называются полями и образуют схему отношения. Атрибут определяется на каком-либо типе данных или домене. На значения атрибута могут накладываться ограничения (уникальность, возможность использования null-значений и т.д.).

Отношение есть множество кортежей (записей, строк). Понятие «кортеж» соответствует понятию «экземпляр сущности» в модели «сущность-связь».

В каждом отношении должен быть первичный ключ. Первичным ключом может быть объявлено поле или некоторая совокупность полей, значения которых однозначно идентифицируют каждый кортеж отношения.

Каждое отношение в реляционной базе данных должно находиться в третьей нормальной форме. Если данное утверждение несправедливо для какого-либо отношения, то оно должно быть приведено к указанной форме.

Тип связи между отношениями, описывающими объекты прикладной области в реляционной модели данных, может быть 1:М (или М:1). Отношение, входящее в связь со стороны «один», является родительским; со стороны «много» - дочерним. Связь реализуется с помощью введения в дочернее отношение дополнительного атрибута, называемого внешним ключом. Внешний ключ – ссылка на значения первичного ключа родительского отношения.

Связи типа М:М реализуются путем введения дополнительных отношений-связок. В схему отношения-связки должны включаться два внешних ключа, ссылающихся на первичные ключи связываемых отношений.

Если тип связи между отношениями 1:1, то два отношения соединяют в одно.

 

Приложение

Пример проектирования базы данных по теме: «Автоматизация учета получения и выдачи книг в библиотеке»

 

3.1.

Определение сущностей

Нормализация сущностей

Сущности СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ, КНИГА, ЧИТАТЕЛЬ, ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ, СОТРУДНИК находятся в первой нормальной форме, т.к. атрибуты каждой сущности можно рассматривать как неделимые элементы.

Сущность СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ находится во второй нормальной форме, т.к. атрибут наименование области знаний функционально зависит от атрибута уникальный внутренний номер, т.е. уникальный внутренний номер → наименование области знаний.

Сущность КНИГА находится во второй нормальной форме, поскольку:

уникальный шифр → название;

уникальный шифр → фамилии авторов;

уникальный шифр → место издания;

уникальный шифр → издательство;

уникальный шифр → год издания;

уникальный шифр → количество страниц;

уникальный шифр → стоимость книг;

уникальный шифр → количество экземпляров;

уникальный шифр → количество экз. на руках;

уникальный шифр → признак списания;

уникальный шифр → уровень доступа.

Сущность ЧИТАТЕЛЬ находится во второй нормальной форме, поскольку:

номер читательского билета → фамилия;

номер читательского билета → имя;

номер читательского билета → отчество;

номер читательского билета → дата рождения;

номер читательского билета → домашний адрес;

номер читательского билета → рабочий телефон;

номер читательского билета → домашний телефон;

номер читательского билета → уровень доступа.

Сущность ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ находится во второй нормальной форме, поскольку:

уникальный инвентарный номер → место размещения в библиотеке;

уникальный инвентарный номер → дата выдачи;

уникальный инвентарный номер → дата возврата;

уникальный инвентарный номер → признак списания экземпляра.

Сущность СОТРУДНИК находится во второй нормальной форме, поскольку:

уникальный идентификатор сотрудника → фамилия сотрудника;

уникальный идентификатор сотрудника → имя сотрудника;

уникальный идентификатор сотрудника → отчество сотрудника;

уникальный идентификатор сотрудника → дата рождения сотрудника;

уникальный идентификатор сотрудника → адрес сотрудника;

уникальный идентификатор сотрудника → телефон сотрудника.

Сущности СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ, КНИГА, ЧИТАТЕЛЬ, ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ, СОТРУДНИК находятся в третьей нормальной форме, т.к. они находятся во второй нормальной форме и отсутствует транзитивная зависимость каждого не ключевого атрибута от первичного ключа.

 

Определение связей

Определим тип связи между сущностями:

1. КНИГА и ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ. Каждая книга в библиотеке может присутствовать в нескольких экземплярах. Связь «КНИГА-ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ» относится к типу 1:М. Определим обязательность. Один экземпляр сущности ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ обязательно должен быть связан с экземпляром сущности КНИГА. С другой стороны книга может быть зарегистрирована, но ее экземпляры в библиотеку еще не завезли. Значит один экземпляр сущности КНИГА не обязательно связан с каким-либо экземпляром сущности ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ.

2. КНИГА и СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ. Каждой КНИГЕ соответствует множество областей знаний (СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ), а каждой области знаний соответствует множество КНИГ. Таким образом, связь «КНИГА-СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ» относится к типу М:М. Определим обязательность. Один экземпляр сущности КНИГА обязательно должен быть связан хотя бы с одним экземпляром сущности СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ. Но возникают ситуации, что библиотека пока не имеет ни одной КНИГИ по какой-то области знаний. Значит, один экземпляр сущности СИСТЕМНЫЙ КАТАЛОГ не обязательно связан с каким-либо экземпляром сущности КНИГА.

3. ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ и ЧИТАТЕЛЬ. Один ЧИТАТЕЛЬ может брать много ЭКЗЕМПЛЯРОВ КНИГ, а один и тот же ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ может брать только один ЧИТАТЕЛЬ. Связь «ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ-ЧИТАТЕЛЬ» относится к типу М:1. Определим обязательность. Один экземпляр сущности ЧИТАТЕЛЬ не обязательно связан с каким-либо экземпляром сущности ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ, как и экземпляр сущности ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ не обязательно связан с каким-либо экземпляром сущности ЧИТАТЕЛЬ.

4. СОТРУДНИК и ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ. Один СОТРУДНИК может выдавать много ЭКЗЕМПЛЯРОВ КНИГ, а один и тот же ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ может выдавать только один СОТРУДНИК. Связь «СОТРУДНИК-ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ» относится к типу 1:М. Определим обязательность. Один экземпляр сущности СОТРУДНИК не обязательно связан с каким-либо экземпляром сущности ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ, как и экземпляр сущности ЭКЗЕМПЛЯР КНИГИ не обязательно связан с каким-либо экземпляром сущности СОТРУДНИК.

Внесем информацию о выявленных связях в таблицу 4.:

Таблица 4.

Сущность 1	Сущность 2	Тип связи	Обязательность
Книга	Экземпляр книги	1:М	0-1
Книга	Системный каталог	М:М	1-0
Экземпляр книги	Читатель	М:1	0-0
Сотрудник	Экземпляр книги	1:М	0-0

Определение внешних ключей

Отношение COPY является дочерним к отношению BOOK. Добавим в отношение COPY внешний ключ ISBN (Not Null), являющийся первичным ключом отношения BOOK.

Отношение COPY является дочерним к отношению READER. Добавим в отношение COPY внешний ключ ID_READER (Null), являющийся первичным ключом отношения READER.

Отношение COPY является дочерним к отношению WORKER. Добавим в отношение COPY внешний ключ UWI (Null), являющийся первичным ключом отношения WORKER.

Таблица 5. Перечень внешних ключей.

Дочернее отношение	Внешний ключ	Тип	NULL	Ссылка	Примечание
COPY	ISBN	Varchar(15)	Not Null	BOOK, ISBN	ДОБАВЛЕНИЕ
COPY	ID_READER	Int	Null	READER, ID_READER	ДОБАВЛЕНИЕ
COPY	UWI	Int	Null	WORKER, UWI	ДОБАВЛЕНИЕ

 

Библиография

1. Емалетдинова Л.Ю., Владимирова Н.Л., Новикова С.В. Структурированный язык запросов SQL к базам данных в многопользовательских системах: Учебное пособие: Для студентов факультета технической кибернетики и информатики. – Казань: Изд-во КГТУ, 2002. – 59 с.

2. Гофман В.Э., Хомоненко А.Д. Работа с базами данных в Delphi, 2-е издание. – СПб.: БХВ-Петербург, 2000. – 624 с.

3. Баас Р., Фервай М., Гюнтер Х. Delphi 5: для пользователя. – К.: Издательская группа BHV, 2000. – 496 с.

4. Аллен Дж.Тейлор. SQL, 4-е издание. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. – 368 с.

5. Григорьев Ю.А., Ревунков Г.И. Банки данных: Учеб. для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 320 с.

6. Скляр А.Я. Введение в InterBase. – М.: Горячая линия-Телеком, 2002. – 517 с.

7. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах / Пер. с англ. – М.: Мир, 1980. – 664 с.

8. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 1989. – 351 с.

 

 

Лабораторная работа №1. Проектирование инфологической и концептуальной моделей

Цель работы. Изучить методику и приобрести навыки по проектированию реляционных баз данных.

Порядок выполнения работы:

Задание 1. Изучить методики проектирования инфологической и концептуальных моделей, изложенных в данном разделе: