Здравствуйте. Данная статья посвящена одной из самых популярных, а также и многим знакомой, модели проектирования — ER(Entity Relationship), которая была предложена учёным, в области информатики — Питером Ченом, в 1976 году.


По ходу статьи простым языком на простых примерах из жизни — мы с Вами разработаем разные варианты диаграммы, которые будут зависеть от их типа связи. Начнём!

Объектно Ориентированное Проектирование

В первую очередь, хотелось бы сказать пару слов об ООП(Объектно Ориентированном Программировании/Проектировании), чтобы не было проблем с пониманием парадигмы самой диаграммы. Мне удобнее абстрагировать эту модель с принципом ООП, где сущность — объект, атрибуты — его характеристики, а связи — что-то вроде посредника(в некоторых случаях — как метод).

Быстрый старт

Главный плюс модели проектирования Entity Relationship — это то, что она универсальна. Вы можете проектировать БД(Базы данных), работу какой-либо программы, принципы взаимодействия и др.

Что нужно знать на старте изучения?

— Нужно знать на старте то, что основная работа проводится над взаимоотношением сущности и связи. Для более легкого восприятия, стоит запомнить, что сущность — существительное, которое находится в прямоугольнике, а связь — глагол, который находится в ромбе. Приведём пример:



Думаю, Вы поняли, что к чему. Наш Программист учит Python. Вроде, всё логично. Но вот, только, что это за единички в примере?

— Это показатель типа связи! В данном примере используется вид связи — Один к одному:

$$

К видам связи мы ещё вернёмся, но чуть позже, а сейчас нужно разобрать ещё одно НО:
— Диаграмма должна читаться в обе стороны. Если прочесть слева на право, то всё логично, как было сказано ранее, но если наоборот… то мы ещё несколько раз задумаемся о том, что такое логика. Действительно, так записано и это правильно! Это лишь одна из некоторых особенностей данной модели, что иногда может запутать. Однако, ничто не мешает Вам, как и многим, со стороны единицы, добавить стрелочку, как на примере ниже:



P.S. Надеюсь, Вы заинтересованы. Такие диаграммы Вы можете создавать в редакторе диаграмм — Dia.

Атрибуты

Так, у нас есть программист, но мы ничего о нём не знаем… Без чего программист не программист?
— Без каких-то атрибутов!

Дополним наш пример:



Да, атрибуты не особо отличают нашего программиста от обычного человека… но в будущем мы это исправим новыми атрибутами! В моём представлении, атрибут — это COLUMN(столбец) в таблице Базы Данных.

Атрибуты бывают и пустыми

Если в таблице Вашей БД необязательно указывать фамилию(то атрибут будет необязательным), тогда атрибут должен состоять из двух овалов: внешнего и внутреннего(внутри которого название атрибута).

Индентифицирующие атрибуты

Вы можете встретить подчеркивание названия атрибута в диаграмме — это нормально. Пугаться этого не стоит, тк это просто индентифицирующий атрибут. То-есть, это атрибут, который должен быть заполнен всегда, который является обязательным(первичным ключом). Как пример — всем известный id.

Хорошо, а теперь нам нужно дать программисту знания(то, какие языки, технологии он знает).
— Но мы же не будем сразу перечислять каждым отдельным атрибутом составляющие его знаний?
Верно, мы воспользуемся составным атрибутом(атрибут, который состоит из атрибутов-составляющих)! Хочу отметить то, что атрибуты-составляющие — тоже могут быть составными. Вопрос лишь в том, как Вы будете это реализовывать.

Типы связи

Отлично. С этим мы смогли разобраться. Теперь рассмотрим оставшиеся типы связи!

Продолжим с типа связи — Один ко многому:

$$

Покажу на примере:



Теперь наш программист изучает ещё и Perl. Неплохо.
Однако, хочу отметить, что пример, указанный выше — лишь исключение, для того, чтобы показать наглядно, к чему идёт отношение, потому что ответвлений может быть тысяча, что глупо будет чертить. В будущем, мы вернёмся к сокращенной и правильной записи, а этот хиленький паттерн стоит просто запомнить, чтобы было общее представление, что к чему. Надеюсь, что у меня получилось объяснить Вам, что представляет тип связи «Один ко многому».
*Отношение одной сущности к нескольким и наоборот*

Перед продолжением изучения типов связи, Вы должны узнать, что атрибуты бывают и у связей.
Показывать на примере не буду — тк, это понять можно без проблем, на словах. Просто представьте, что у Вас есть связь «Транзакции». Допустим, что в Вашем проекте нужно сохранять всю информацию о сохранённых транзакциях, будь то сохранение в файле или бд — не важно. Вам нужно сохранять время, исключения(возникшие ошибки) и что-то ещё. В нашем случае, всё из перечисленного — атрибуты, которые будут принадлежать связи. Такие атрибуты тоже могут быть составными, идентифицирующими, необязательными. Вопрос только в реализации. Продолжим.

Остался последний тип связи — Многое ко многому:

$$

Как обычно, покажу Вам на примере, но уже не с Программистом, а на примере взаимосвязи Зрителя с Фильмом, на каком-либо сервисе по просмотру Фильмов:



Тут два спорных момента. Начнём разбираться.

Первое:
— Почему связь больше смахивает на сущность?

Для упрощения связи типа «Многое ко многому» используются промежуточные сущности.

— Почему здесь нет ответвлений?

— Зритель может подписаться на много Фильмов.
— У Фильмов может быть много зрителей, которые подписаны на них.

А теперь рассмотрим другой способ реализации связи «Многое ко многому», который будет чуть сложнее в записи, но возможно понятнее тем, кто не знает о промежуточных сущностях:



Как Вы могли заметить, в данном примере есть тип связи «Один ко многому», и даже несколько.
Это правда и такое легко объяснить. Дело в том, тип связи «Многое ко многому» равняется двум «Один ко многому».

$$

Наверное, Вы заинтересованы в том, почему у нас, между связью и сущностью, два ребра.
Это уже чуть сложнее объяснить. Читайте внимательно.
Дело в том, что бывают опциональные и обязательные связи. Запомните тождество:

Опциональные связи создают частичное участие, в то время как обязательные — полное.

— Что такое частичное и полное участия?

Частичное участие — тоже одно из исключений, похожее чем-то на необязательный атрибут, вот только зависит от сущности. Представьте картину. Есть две сущности:
Покупатель и Продукты. Тип связи — Один ко многому.
У них общая связь — Покупает. Но нам нужно понять другое. Без чего покупатель — не покупатель?
— Без хотя бы одной покупки!
Данный случай — представитель частичной связи, тк мы даём выбор «Покупать и стать покупателем или отказаться». В таком случае, у нас, будет одно ребро между связью «Покупает» и сущностью «Продукты». Теперь рассмотрим полное участие.

Полное участие представляет из себя тот случай, когда выбора нет. Наш программист останется программистом, даже если ничего не выучит, благодаря тому, что мы фиксируем на диаграмме то, что он должен что-то учить, а исключений быть не может. Фиксируем мы это дело двумя рёбрами. Тип участия зависит от того, как вы проектируете, нужна ли выборка на этапе связи.
С этим закончили. Продолжаем.

Вспомните пример «Один ко многому», где после связи «Учит» были названия ЯП(Языков программирования), что приводило к большому количеству разветвлений, потому как было не правильно в плане записи. Только подумайте, ведь нам не обязательно делать ответвления к каждому ЯП. Мы можем просто создать сущность «Язык программирования», в которой мы разместим атрибуты, которые будут отвечать за его название, возраст, мощность и многое другое. Думаю, Вы поняли. Советую использовать сокращенную запись «Многое ко многому».

Слабые сущности

Рассмотрим заключительное понятие.

Представьте, что у Вас в существует таблица «Родитель» и «Ребенок», соответственно такие-же сущности в диаграмме. Может ли одно существовать без другого? Я думаю — нет. Как в биологическом, так и в целом логическом.

Слабая сущность: яблока без яблони быть не может

.

В этом примере сущность «Ребенок» — слабая сущность.

Слабые сущности — это те сущности, которые не могут существовать без другой сущности.

Мы создаём сущность «Ребёнок», в надежде на то, что у Родителя/Родителей нет детей с одинаковыми именами, тк иначе — нашу сущность, которая может являться таблицей в БД, будет сложно назвать Нормализованной(таблица, в которой соблюдаются правила Автомарности данных и существует Первичный ключ-идентификатор), ведь мы банально не сможем отличить детей.

Однако, такие случаи имеют место быть, но исправить это можно добавлением дополнительного атрибута. В таком случае, атрибут «Имя» — то, что и создает подобную ситуацию, а называется он компонентом ключа слабой сущности. Название подобных атрибутов, в овалах, подчеркиваются пунктиром, а сущность и связь помещаются в дополнительные фигуры, в которых они состоят.

Представлю вам это на примере:

Заключение

В заключение хочется сказать, что одна из основополагающих грамотной кооперативной работы — хорошее объяснение поставленных задач, хорошее представление продукта, который нужно разработать, в чём и помогают модели проектирования. Entity Relatioship — модель проектирования, которая пользуется популярностью не один десяток лет. Она позволяет строить изящные диаграммы, которые, при правильном подходе, можно в будущем дополнять и видоизменять. Не поленитесь изучить. Спасибо за внимание!

Источники

— Книга «Руководство по MySQL» Авторства:
Сейед М.М. «Saied» Тахагхогхи, Хью Е.Вильямс
— en.wikipedia.org/wiki/Entity–relationship_model