PB007 Softwarové inženýrství I
Cvičenie 8 – Entity-Relationship Diagram
Valdemar Švábenský
Fakulta informatiky, Masarykova univerzita, Brno
3. novembra 2015
Obsah
1 Entitne-relačný diagram
2 Objektovo-relačné mapovanie
3 Normálne formy
4 Úlohy
1 Entitne-relačný diagram
2 Objektovo-relačné mapovanie
3 Normálne formy
4 Úlohy
Entitne-relačný diagram (ERD)
∙ Dátový model je sada nástrojov pre popis dát (ich syntaxe
a sémantiky), vzťahov medzi dátami a podmienok, ktoré
platia na dátach
∙ Slúži pre návrh dátovej štruktúry
∙ Entitne-relačný model je dátový model, ktorý reprezentuje
logickú štruktúru databázy
∙ Odvádza sa z neho relačná schéma databázy
∙ ERD je grafickým vyjadrením entitne-relačného modelu
∙ Základné zložky ERD:
∙ Entity (resp. entitné typy)
∙ Atribúty (resp. typy atribútov)
∙ Vzťahy (resp. vzťahové typy)
ERD – entita
∙ Entita je objekt, ktorý existuje, je odlíšiteľný od ostatných
objektov a je v navrhovanom systéme potrebný
∙ Abstraktná (výuka) aj konkrétna (študent)
∙ Popísaná svojim názvom a množinou atribútov
∙ Jednoznačne identifikovaná kľúčom
∙ Entitný typ je vzor skupiny entít, ktoré zdieľajú rovnaké
typy atribútov
∙ Entita je „inštanciou“ entitného typu
∙ Entitná množina je skupina všetkých entít daného
entitného typu v databáze v aktuálnom čase
Zdroj: https://is.muni.cz/auth/el/1433/podzim2015/PB007/um/lec/05-StructuredAnalysis.pdf
ERD – atribút
∙ Atribút je popisná vlastnosť; informácia o entite alebo
vzťahu, ktorej hodnotu uchovávame a používame v systéme
∙ Každý atribút má dátový typ
∙ Druhy atribútov:
∙ Jednoduché (napr. meno) a zložené (napr. dátum)
∙ S jednoduchou hodnotou (single-valued, napr. meno) a
s násobnou hodnotou (multivalued, napr. telefónne číslo)
∙ Nulové (null) (napr. osoba nemá telefón)
∙ Odvodené (derived) (napr. vek z dátumu narodenia)
Databázová tabuľka
Zdroj: http://www.w3resource.com/sql/sql-basic/the-components-of-a-table.php
ERD – kľúč
∙ Kľúč je časť relačnej schémy, podmnožina atribútov, ktorá
identifikuje entitu (záznam, 𝑛-ticu v tabuľke)
∙ Superkľúč je identifikátor entity dostatočný pre
jednoznačnú identifikáciu
∙ Kandidátny kľúč je minimálny superkľúč, tzn. po
odobraní akejkoľvek množiny atribútov by už
neidentifikoval entity jednoznačne
∙ Primárny kľúč je jeden zvolený kandidátny kľúč
∙ Obvykle umelo vytvorené celočíselné ID, ktoré sa
automatizovane inkrementuje
∙ Cudzí kľúč je množina atribútov v entite B, ktorá je
superkľúčom v inej entite A
∙ Obvykle kandidátny alebo primárny kľúč entity A
ERD – vzťah
∙ Vzťah je spojenie medzi niekoľkými entitami, o ktorom
uchovávame informácie
∙ Vzťahový typ1
je vzor vzťahov rovnakého druhu (môže mať
atribúty)
Zdroj: https://is.muni.cz/auth/el/1433/podzim2015/PB007/um/lec/05-StructuredAnalysis.pdf
1
Zdroj: http://web.cse.ohio-state.edu/~gurari/course/
cse670/cse670Ch2.xht
ERD – popisy vzťahu
∙ Rola – úloha, ktorú nadobúda entita vo vzťahu
∙ Vo vzťahu manželstvo medzi entitami typu osoba a osoba
získavajú entity role muž a žena2
∙ Stupeň vzťahu – počet množín entít, ktoré sú súčasťou
množiny vzťahu (obvykle unárny/binárny, príp. ternárny)
∙ Kardinalita – počet prvkov množiny; pri modelovaní sa
niekedy zamieňa s korektnejším termínom multiplicita
∙ Násobnosť vzťahu (multiplicita) – počet entít, ktoré sa
môžu zúčastniť vzťahu
∙ Udáva dolnú a hornú kardinalitu
∙ Typy: 0:1, 1:1, 0:N, 1:N, M:N
∙ Pri násobnosti M:N sa počas implementácie vytvára
stredná (tzv. asociačná) entita, ku ktorej majú predošlé
dve entity vzťah 1:N
2
Prípadne muž–muž alebo žena–žena
ERD – cudzí kľúč detailne
∙ Vo vzťahu 1:N je cudzí kľúč na strane „N“; resp. ukazuje
na stranu „1“:
Zdroj: http://www.visual-paradigm.com/tutorials/compare-logical-physical-erd.jsp
∙ Vo vzťahu 1:1 je umiestnenie cudzieho kľúča na návrhárovi;
prípadne sa dané dve tabuľky môžu zlúčiť do jednej
ERD – konceptuálny model – ukážka
∙ Spoločnosť pre rozvoz tovaru
∙ Ku každému autu je priradený plán, ktorý určuje, k akému
zákazníkovi na akej adrese bude auto jazdiť daný deň
∙ Zákazníka Z obsluhuje Auto A v i-tý deň v týždni
∙ Model definuje: entity, vzťahy, násobnosti
ERD – implementačný, fyzický model – ukážka
∙ Model definuje: entity, atribúty a ich dátové typy, vzťahy, násobnosti,
kľúče, integritné obmedzenia
ERD – implementačný, fyzický model – ukážka
∙ Model definuje: entity, atribúty a ich dátové typy, vzťahy, násobnosti,
kľúče, integritné obmedzenia
ERD – grafické vyjadrenie
1 Entitne-relačný diagram
2 Objektovo-relačné mapovanie
3 Normálne formy
4 Úlohy
Objektovo-relačné mapovanie (ORM)
ORM je technika konverzie dát medzi relačnou databázou a
objektovo orientovaným jazykom
∙ Perzistentná trieda ≡ entitný typ (tabuľka v DB)
∙ Objekt ≡ entita (riadok v tabuľke)
∙ Atribúty triedy ≡ atribúty entity (stĺpce tabuľky)
∙ Asociácia tried ≡ relácia (prepojenie tabuliek cudzími
kľúčmi)
∙ Dedičnosť je možné riešiť tromi spôsobmi: mapovanie 1:1,
zahrnutie do nadtriedy, rozpustenie do podtried
Poznámky:
∙ Jedna trieda môže byť mapovaná na viac tabuliek
∙ Viac tried môže byť mapovaných do jednej tabuľky
∙ Nie všetky triedy musia byť perzistentné
ORM – ukážka
Zdroj: http://www.visual-paradigm.com/VPGallery/datamodeling/SynchronizationToClassDiagram.html
ORM – dedičnosť – a) mapovanie 1:1
Zdroj: https://is.muni.cz/auth/el/1433/podzim2015/PB007/um/sem/cz_files/08/pb007-cvicenie-08.pdf
∙ Každá trieda sa stáva tabuľkou
∙ ID ex-nadtriedy = cudzí kľúč v ex-podtriedach
∙ Jedna inštancia triedy je uložená vo viacerých tabuľkách
ORM – dedičnosť – b) zahrnutie do nadtriedy
Zdroj: https://is.muni.cz/auth/el/1433/podzim2015/PB007/um/sem/cz_files/08/pb007-cvicenie-08.pdf
∙ Všetky atribúty podtried sú zahrnuté do jednej tabuľky
∙ Niektoré atribúty môžu byť null – porušenie BCNF
∙ Vhodné pri menšom počte podtried s málo atribútmi
ORM – dedičnosť – c) rozpustenie do podtried
Zdroj: https://is.muni.cz/auth/el/1433/podzim2015/PB007/um/sem/cz_files/08/pb007-cvicenie-08.pdf
∙ Atribúty nadtriedy sú prenesené do tabuliek pre všetky
neabstraktné podtriedy
∙ Vhodné, ak:
∙ nadtrieda má málo atribútov
∙ existuje mnoho podtried
∙ podtriedy majú veľa atribútov
Class Diagram vs. ERD
Class diagram ERD
Orientuje sa na dáta aj procesy Orientuje sa len na dáta
Modeluje štruktúru aj chovanie
systému (atribúty, operácie)
Modeluje iba štruktúru dát
Obsahuje rôzne druhy vzťahov
(asociácie, agregácie, kompozície,
závislosti, generalizácie)
Obsahuje len jednoduché
vzťahy (napr. len zriedkavo
generalizuje)
Pripomína objekty z reálneho
sveta
Pripomína DB tabuľky
1 Entitne-relačný diagram
2 Objektovo-relačné mapovanie
3 Normálne formy
4 Úlohy
1. normálna forma (1. NF)
∙ Relačná schéma je v 1. NF, keď každý jej atribút je atomický (ďalej
nedeliteľný; teda jednoduchý a nie zložený ani viachodnotový)
∙ Relácia Osoba sa rozloží na relácie Osoba a Telefon
Funkčná závislosť
∙ Nech 𝑅 je relačná schéma DB
∙ Nech 𝑋 ⊆ 𝑅, 𝑌 ⊆ 𝑅 sú množiny atribútov
∙ Potom 𝑌 je funkčne závislé na 𝑋 (píšeme 𝑋 → 𝑌 ), keď
pre každú povolenú reláciu 𝑟(𝑅) platí:
∙ ak majú dva ľubovolné prvky tejto relácie rovnaké
hodnoty v atribútoch 𝑋,
∙ potom majú rovnaké hodnoty v atribútoch 𝑌
Zdroj: http://prefex.cs.uwaterloo.ca/projects/probclean/
2. normálna forma (2. NF)
∙ Relačná schéma je v 2. NF, keď je v 1. NF a každý atribút, ktorý nie
je primárny (= nie je súčasťou kandidátneho kľúča), je závislý na
celom kľúči (môže byť aj tranzitívne, ale vždy na celom kľúči)
∙ Telefon výrobce nezávisí na celom kľúči, ale len na atribúte Výrobce
∙ Relácia Sklad sa rozloží na relácie Výrobek a Výrobce
3. normálna forma (3. NF)
∙ Relačná schéma je v 3. NF, keď je v 2. NF a každý atribút,
kt. nie je primárny, je netranzitívne závislý na celom kľúči
∙ Schéma v 3NF môže byť redundantná
∙ Závislosť r.č → Město → PSČ je tranzitívna závislosť PSČ
na kľúči, rovnako ako závislosť r.č. → Funkce → Plat
∙ Zaměstnanec sa rozloží na Zaměstnanec, Město a Funkce
Boyce-Coddova normálna forma (BCNF)
∙ Relačná schéma je v Boyce-Coddovej normálnej forme, ak
je v 3. NF a každý atribút je triviálne závislý na kľúči (teda
každá závislosť v relačnej schéme je závislosť na kľúči)
∙ Jednoducho povedané, nie sú tam hodnoty null
∙ Zdroje: http:
//www.manualy.net/article.php?articleID=13
1 Entitne-relačný diagram
2 Objektovo-relačné mapovanie
3 Normálne formy
4 Úlohy
Úlohy
∙ Opravte a doplňte State Diagram z minulého cvičenia
∙ Na základe analytického diagramu tried vytvorte ERD
∙ Prakticky identický; eliminujte dedičnosť
∙ Vzťahy M:N rozložte pomocou asociačných entít
∙ U všetkých entít nájdite ich kľúče
∙ Nevytvárajte umelé ID, ak netreba: v asociačných
entitách identifikujte kľúčmi pôvodných entít
∙ (Normalizujte model do 3. NF)
∙ Vygenerujte PDF report a vložte ho do odovzdávarne
„Week 08“ (skupiny 09, 10)
∙ Názov v tvare priezvisko1-priezvisko2-priezvisko3.pdf
∙ Odovzdáva jeden človek za svoj tím
∙ Deadline: 8.11. 23:59