Нотації ER-діаграм
Як було зазначено раніше, одна з основних цілей семантичного моделювання полягає в тому, щоб результати аналізу предметної області були відображені у простому, наочному, але водночас формалізованому та достатньо інформативному вигляді.
У цьому сенсі моделювання предметної області, що базується на використанні графіки, є вдалим рішенням. Графічна форма дозволяє відобразити у компактному вигляді (за рахунок наочних умовних позначень) типологію та властивості сутностей та зв'язків, а формалізми, покладені в основу ER-діаграм, дають можливість сформулювати кінцевий набір правил проектування логічної структури бази даних.
Діаграма - графічне уявлення безлічі елементів, найчастіше зображуване у вигляді зв'язкового графа з вершинами-об'єктами і ребрами-відносинами. На ER-діаграмі вершинами є сутності та (наприклад, у нотації Чена) властивості сутностей. Ребра ER-діаграми є зв'язками між сутностями і між сутністю та її властивостями.
Існує кілька різних нотацій (мов) зображення ER-діаграм. Історично першою є нотація Чена; у сімействі стандартів IDEF модель «сутність-зв'язок» реалізується нотацією IDEF1Х; використовуються нотації Мартіна та Баркера, а також графічні елементи UML.
Мал. 5.5. ER-діаграма в нотації UML
Нотація UML. На рис. 5.5 наведено приклад ER-діаграми ПрО в нотації UML.
Уніфікована мова моделювання UML (Unified Modeling Language) є мовою для визначення, представлення, проектування та документування програмних систем, організаційно-економічних систем, технічних систем та інших систем різної природи. Структуру UML становить стандартний набір діаграм та нотацій.
Головними урозробці UML були такі цілі:
• надати готову до використання виразну мову візуального моделювання, що дозволяє розробляти осмислені моделі та обмінюватися ними;
• передбачити механізми розширюваності базових концепцій мови;
• забезпечити незалежність від конкретних мов програмування та процесів розробки.
• інтегрувати найкращий практичний досвід.
В даний час UML знаходиться в процесі стандартизації, що проводиться організацією зі стандартизації в галузі об'єктно-орієнтованих методів та технологій (OMG – Object Management Group).
Розглянемо правила зображення сутностей, властивостей та зв'язків у цій нотації.
Кожен тип сутності в ER-діаграмах нотації UML представляється у вигляді прямокутника, що містить ім'я сутності та перелік властивостей сутності. Як ім'я сутності зазвичай використовується іменник в однині (наприклад, ВІДДІЛ, ПРОЕКТ, СПІВРОБІТНИК). Ім'я сутності вказується у верхній частині прямокутника з великої літери, імена властивостей перераховуються в нижній частині прямокутника і починаються з малої літери.
Слабкі сутності характеризуються тим, що їх не можна однозначно ідентифікувати лише за допомогою власних атрибутів (через їхню залежність від «батьківських» сутностей та неможливості самостійного існування). На ER-діаграмах слабкі сутності не мають первинних ключів (наприклад, сутність ПІДПОВІДНИЙ)
Властивості служать уточнення, ідентифікації, характеристики чи висловлювання стану сутності чи зв'язку. Відображення на ER-діаграмах типології властивостей представлено табл. 5.2.
Таблиця 5.2. Зображення типів властивостей у UML
Бінарні зв'язки позначаються лініями із зазначенням імені зв'язку та потужності зв'язку з боку кожної сутності.Потужність зв'язку визначає кількість об'єктів, що з'єднуються з кожним об'єктом на іншому кінці зв'язку:
•1..* - один або більше;
•0..* - нуль або більше;
•1 – рівно один;
•0..1 – може бути один.
Може бути заданий діапазон (наприклад,1..10) або точну кількість, відмінну від 1
Для позначенняn-арного зв'язку використовується ромб, усередині якого вказується ім'я зв'язку. Кратністьn-арного зв'язку кожної сутності показує, яким може бути кількість її об'єктів у разі, якщо з боку інших сутностей-учасниць у зв'язку бере участь по одному об'єкту. Наприклад, тристоронній зв'язок на рис. 5.6 визначає, що будь-який постачальник може поставляти партії будь-яких деталей для будь-якого проекту.
Мал. 5.6. Приклад тристороннього зв'язку
Зв'язок може бути модифікований вказівкою ролі. Наприклад, для рекурсивного зв'язку СКЛАД на рис. 5.5 зазначені ролі: «Детальскладається з…» та «Детальу складі…».
Зв'язок «багато хто до багатьох» може мати власні властивості, що характеризують взаємодію сутностей (наприклад, зв'язок УЧАСТЬ і РЕАЛІЗАЦІЯ ПРОЕКТУ на рис. 5.5). У цьому випадку для зображення зв'язку використовується графічний елемент, який відповідає слабкій сутності. Прямокутник сутності приєднується до лінії зв'язку (або до ромбу у разі n-6-арного зв'язку) пунктирною лінією.
Нотація Чена. Кожен тип сутності в нотації Чена представляється у вигляді прямокутника, що містить ім'я сутності (іменник в однині).
Зв'язок (і бінарний, іn-арний) на ER-діаграмі відображається у вигляді ромба з ім'ям зв'язку всередині. Як ім'я зазвичай використовуються віддієслівні іменники.
Властивості відображаються у вигляді еліпсів, що містятьІм'я якості. Еліпс з'єднується з відповідною сутністю чи зв'язком лінією (рис. 5.7).
Мал. 5.7. Фрагмент ER-діаграми в нотації Чену
Учасники зв'язку пов'язані зі зв'язком лініями. Подвійна лінія позначає повну (обов'язкову) участь сутності у зв'язку з цією стороною. Наприклад, обов'язковий зв'язок КЕРІВНИЦТВО з боку сутності ПРОЕКТ (рис. 5.8) означає, що у кожного проекту має бути керівник. Проте не кожен співробітник має керувати проектом.
Тип зв'язку вказується індексами "1" або "М" над відповідною лінією. Наприклад, зв'язок КЕРІВНИЦТВО (рис. 5.8) має тип «один до багатьох»: один співробітник може керувати багатьма проектами; УЧАСТЬ (рис. 5.7) має тип «багато до багатьох»: один співробітник може брати участь у багатьох проектах, і в проекті можуть брати участь багато співробітників.
Мал. 5.8. Приклад повного та неповного зв'язків.
Для відображення слабких (залежних) сутностей використовують прямокутники, сторони яких малюються подвійними лініями. Наприклад, у представленій наслайді 9 ER-діаграмі ПІДПОЧИНОК - сутність слабкого типу.
Сторони ромба малюють подвійними лініями, якщо це зв'язок сутності слабкого типу із сутністю, від якої вона залежить. Наприклад, зв'язок «Підпорядкування», що зв'язує сутність слабкого типу ПІДЧИНЕНИЙ з сутністю СПІВРОБІТНИК, від якого вона залежить.
Мал. 5.9. Приклад слабкої сутності
Правила зображення властивостей різних типів у нотації Чена наведено у табл. 5.3.
Таблиця 5.3. Зображення типів властивостей у нотації Чена