plik

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 2/18

Informacje o module

Opis modułu

W  tym  module  zajmiemy  się  pierwszym  krokiem,  jaki  należy  wykonad
projektując  bazę  danych.  Będzie  nim  identyfikacja  encji  i narysowanie  na
diagramie,  zwanym  diagramem  ERD,  zależności  między  nimi.  Prawidłowy
i przejrzysty  diagram  ERD  jest  kluczowym  czynnikiem  sukcesu  dla
zaprojektowania, a później eksploatacji bazy danych.

Cel modułu

Celem modułu jest wykształcenie umiejętności budowania poprawnych,
przejrzystych

i dobrze

udokumentowanych

diagramów

ERD

z wykorzystaniem narzędzia MS VISIO.

Uzyskane kompetencje

Po zrealizowaniu modułu będziesz:



rozumiał, czym jest diagram ERD,



rozumiał, w jaki sposób buduje się diagramy związków encji na
różnych poziomach abstrakcji,



umiał zbudowad poprawny diagram ERD,



umiał dokonad przekształcenia diagramu ERD tak, aby był on
implementowany w relacyjnej bazie danych.

Wymagania wstępne

Przed przystąpieniem do pracy z tym modułem powinieneś:



rozumied, czym jest baza danych i jakie powinna mied cechy,



znad założenia modelu relacyjnego baz danych.

Mapa zależności modułu

Przed przystąpieniem do realizacji tego modułu nie są wymagane inne
moduły.

Moduł 1

Dodatek

Moduł 2

Moduł 3

Moduł 4

Moduł 5

Moduł 6

Moduł 7

Moduł 8

Moduł 9

Moduł 10

Moduł 11

Moduł 12

Moduł 13

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 3/18

Przygotowanie teoretyczne

Przykładowy problem

Wyobraź  sobie,  że  zostałeś  poproszony  o przygotowanie  bazy  danych  ułatwiającej  zarządzanie
przydziałem sal i zajęd na swoim wydziale na uczelni. Pani Jola zajmująca się przydzielaniem sal na
zajęcia chciałaby uzyskad narzędzie do kontroli i monitorowania obciążenia sal przez różne zajęcia
dydaktyczne  oraz  chciałaby  przy  tej  okazji  zminimalizowad  liczbę  popełnianych  błędów.  Błędy
polegają najczęściej na tym, że w jednej sali umieszczane są w tym samym czasie różne zajęcia lub
na  tym,  że  ta  sama  grupa  studencka  ma  zajęcia  w różnych  salach  w jednym  czasie.  Pani  Jola
chciałaby  też  mied  możliwośd  szybkiego  generowania  raportów  o przydziale  sal  i zajęd.  Dla
uniknięcia  nieporozumieo  przy  pracach  nad  narzędziem  wspomagającym  pracę  pani  Joli  zostałeś
poproszony o przygotowanie prostego i krótkiego dokumentu przedstawiającego, jakie dane będą
gromadzone  w bazie  danych  i jakie  będą  między  nimi  zależności.  Dokument  ten  powinien  zostad
zweryfikowany i zaakceptowany przez panią Jolę przed przystąpieniem do dalszych prac.

Podstawy teoretyczne

Przy modelowaniu baz danych możemy posłużyd się notacją graficzną modelowania danych –
diagramem związków encji (ERD, ang. Entity-Relationship Diagram). Jest to model sieciowy
opisujący na wysokim poziomie abstrakcji dane, które są przechowywane w systemie.

Model ERD budowany jest przez analityka. Służy on do zobrazowania w sposób zrozumiały zarówno
dla projektanta, jak i osoby niemającej wykształcenia informatycznego (np. klienta) obiektów
i związków zachodzących w projektowanej dziedzinie problemowej.

Model ERD nie jest związany z konkretną implementacją systemu (np. na serwerze MS SQL czy
Oracle), chod jego odmiany mogą zawierad informacje specyficzne dla danego języka lub
środowiska implementacyjnego. Staje się on wówczas modelem projektowym

Encja
Encja (ang. entity) jest to coś, co istnieje, co odróżnia się od innych, o czym trzeba mied informacje.
Zbiory encji reprezentują zbiór elementów występujących w rzeczywistym świecie i każdy element
tego zbioru musi posiadad następujące cechy:



Każdy element musi byd unikalny, jednoznacznie określony, w celu odróżnienia go od
pozostałych.



Każdy element musi odgrywad jakąś rolę w projektowanym systemie, nie może zdarzyd się
sytuacji, w której system może działad bez dostępu do danego elementu.



Każdy element powinien byd opisany przez odpowiednią liczbę atrybutów.

W diagramach ERD encja jest reprezentowana przez prostokąt, a jej nazwa powinna byd
rzeczownikiem.

Atrybut
Atrybut (ang. attribute) jest pewną własnością encji, o której chcemy przechowywad informacje.
Atrybut jest reprezentowany przez pewną wartośd. Na przykład encja Student może mied atrybut
Nazwisko reprezentowany przez wartośd Kowalski.

Wśród atrybutów encji wyróżniamy jeden atrybut lub zbiór atrybutów, którego wartośd w sposób
jednoznaczny identyfikuje instancję (egzemplarz) encji. Taki atrybut lub zbiór atrybutów nazywamy
kluczem głównym encji. Klucz główny oznacza się często na wykresach symbolem PK (ang. Primary
Key) umieszczanym obok nazwy atrybutu.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 4/18

Drugim rodzajem klucza stosowanym w bazach relacyjnych jest klucz obcy. Kluczem obcym
nazywamy atrybut encji, który wskazuje na klucz główny innej encji. Klucz obcy oznacza się często
na wykresach symbolem FK (ang. Foreign Key) umieszczanym obok nazwy atrybutu.

Rys. 1. Przykład klucza obcego (FK1)

Związek

Bardzo  ważnym  elementem  w modelu  danych  są  związki  (ang.  relationship)  pomiędzy  encjami
i warunki  określające  te  związki  –  elementy  łączące  encje  między  sobą.  Zdecydowana  większośd
związków to powiązania stopnia drugiego – związki binarne, charakteryzujące się tym, że w związku
bierze  udział  dwóch  uczestników  (dwie  encje).  Mogą  występowad  także  związki  unarne  (encja
powiązana z samą sobą), jak również związki ternarne (z trzema uczestnikami).

W  zależności  od  tego,  jakiego  typu  jest  uczestnictwo  encji  w danym  związku,  możemy  podzielid
encje  na  słabe  lub  regularne.  Encje  słabe  charakteryzują  się  całkowitym  uczestnictwem
w powiązaniu, to oznacza, że encja nie może istnied bez tego powiązania (np. encja  Zamówienia
nie  może  istnied  bez  powiązania  z encją  Klienci),  natomiast  uczestnictwo  encji  regularnych
w związku  jest  tylko  częściowe,  czyli  encja  może  istnied  samodzielnie  bez  powiązania  (np.  encja
Klienci może istnied bez powiązania z encją Zamówienia).

Bardzo istotnym czynnikiem określanym przy związkach jest moc powiązania, która definiuje się
jako maksymalną liczbę instancji jednej encji (wystąpieo w danej encji), które mogą byd powiązane
z instancją innej encji. Ze względu na wartośd mocy możemy wyróżnid trzy typy powiązao:



jeden-do-jeden,



jeden-do-wiele,



wiele-do-wiele.

Związki binarne

Związek jeden-do-jeden (jedno-jednoznaczny)

Jest to najprostszy typ powiązania, występuje wtedy, gdy tylko jedna instancja pierwszej encji jest
powiązana z tylko jedną instancją drugiej encji. Jest to powiązanie wprowadzające dosyd znaczne
ograniczenia, gdyż warunek jeden do jednego musi byd zawsze spełniony. Opcjonalnie przy
powiązaniu jeden może występowad również opcja żadne, oznaczana graficznie w postaci okręgu.

Związek jeden-do-wiele (jedno-wieloznaczny)

Najbardziej  typowym  rodzajem  powiązania  jest  powiązanie  jeden-do-wiele,  w którym  pojedyncza
instancja jednej encji może byd połączona z jedną lub wieloma instancjami drugiej encji. Ze względu
na  swoją  uniwersalnośd  i małą  kłopotliwośd,  ten  typ  powiązania  jest  najczęściej  stosowany.
Opcjonalnie  przy  powiązaniu  jeden  lub  wiele  może  występowad  również  opcja  żadne,  oznaczana
graficznie w postaci okręgu.

Rys. 2. Związek jeden-do-wielu

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 5/18

Związek wiele-do-wiele (wielo-wieloznaczny)

Powiązania tego typu występują równie często jak powiązania jeden do wielu, jednak nie dają się
bezpośrednio implementowad w relacyjnych bazach danych. Są one realizowane przy pomocy encji
pośrednich (w modelu relacyjnym są to tabele sprzęgające) powiązanych z encjami pierwotnymi
przy pomocy powiązao jeden do wielu.

W  powiązaniu  wiele-do-wiele  encjami  głównymi  są  encje  pierwotne,  natomiast  encją  obcą  jest
relacja  sprzęgająca,  która  zwiera  klucze  główne  relacji  oryginalnej.  Dlatego  w powiązaniu
jeden-do-wiele  pomiędzy  relacjami  pierwotnymi  a relacją  obcą,  po  stronie  relacji  oryginalnej
znajduje się strona „jeden” powiązania jeden-do-wiele, a po stronie relacji obcej znajduje się strona
„wiele”  z tego  powiązania.  Związki  wiele-do-wiele  nie  są  bezpośrednio  implementowane
w relacyjnych bazach danych i wymagają dodatkowych przekształceo.

Rys. 3. Związek wiele-do-wielu

Związki unarne

Powiązania tego typu mają tylko jednego uczestnika, czyli relację, która jest powiązana sama ze
sobą. Powiązanie realizowane jest w podobny sposób jak w przypadku powiązao binarnych, ale
odnosi się do jednej encji. Klucz główny tej encji jest dodawany do tej encji.

Rys. 4. Związek unarny

Powiązania unarne tak jak powiązania binarne mogą byd różnej mocy. To znaczy mogą występowad
powiązania jeden do wielu, które mogą byd opcjonalne po stronie „jeden”. Ten typ powiązania jest
stosowany przy odwzorowywaniu struktur hierarchicznych.

Powiązania unarne mogą byd również realizowane jako powiązania wiele do wielu. Wtedy,
podobnie jak przy powiązaniach binarnych, muszą byd modelowane przy użyciu tabeli sprzęgającej.

Związki ternarne

Są to powiązania, w skład których wchodzą trzy związane ze sobą encje. Powiązania te, podobnie
jak powiązania wiele-do-wiele, nie mogą byd realizowane bezpośrednio w relacyjnych bazach
danych.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 6/18

Rys. 5. Związek ternarny

Związki ternarne nie są bezpośrednio implementowane w relacyjnych bazach danych i wymagają
dodatkowych przekształceo.

Notacje związków

W  praktyce  spotkasz  się  z różnymi  sposobami  reprezentacji  graficznej  związków  (dla  przykładu:
w programach służących m.in. do projektowania diagramów ERD takich jak Visio lub  IBM Rational
Rose  możliwe  jest  użycie  kilku  różnych  notacji).  Bodaj  najpopularniejsza  jest  notacja  czysto
graficzna.

Metody przekształcania związków

Związki binarne wiele-do-wiele oraz związki ternarne nie są implementowane w relacyjnych bazach
danych. Przed zamodelowaniem ich w bazie relacyjnej wymagają one pewnych przekształceo.
Przykłady takich przekształceo zaprezentowane są poniżej

Przekształcanie związków wielo-wieloznacznych

Jeśli mamy związek binarny wielo-wieloznaczny, to należy wprowadzid dodatkową encję oraz dwa
nowe związki jednoznaczne. Nowa encja powinna wśród atrybutów zawierad klucze obce
odnoszące się do kluczy głównych dwóch pozostałych encji.

Rys. 6. Przekształcanie związków binarnych wielo-wieloznacznych

Przekształcanie związków ternarnych

Przy przekształcaniu związków ternarnych postępujemy podobnie jak w wypadku związków wielo-
wieloznacznych binarnych. Wprowadzamy wówczas dodatkową encję oraz 3 nowe związki
jednoznaczne.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 7/18

Rys. 7. Przekształcanie związków ternarnych

Podobnie postępujemy, jeśli mamy do czynienia ze związkami o większej liczbie argumentów.

Podsumowanie
W tym rozdziale przedstawione zostało podejście do modelowania konceptualnego bazy danych
z wykorzystaniem techniki zwanej diagramami związków encji.

Dowiedziałeś się, czym jest encja, jakie posiada cechy oraz czym jest związek encji. Pamiętaj, że nie
wszystkie typy związków encji są bezpośrednio implementowane w relacyjnej bazie danych. Związki
typu  wiele  do  wielu  oraz  związki  więcej  niż  dwu  encji  wymagają  przekształcenia  modelu
konceptualnego  do  postaci  dającej  się  implementowad  w modelu  relacyjnym.  Przekształcenie  to
polega zazwyczaj na wprowadzeniu dodatkowej encji i dodaniu nowych związków.

Projektując  bazę  danych  warto  zawsze  rozpocząd  modelowanie  danych  od  diagramów  ERD.
Diagramy  takie  powinny  przede  wszystkim,  w pierwszym  etapie  projektowania,  odzwierciedlad
w możliwie przejrzysty sposób dane i zależności występujące w świecie rzeczywistym – na przykład
obiekty biznesowe i zależności między nimi. W pierwszym etapie diagram ERD pokazuje więc często
związki  wiele  do  wielu  oraz  związki  wieloencyjne  (rzadziej).  Kolejne  kroki  prowadzą  do
przekształcania takiego diagramu aż do postaci modelu zgodnego z modelem relacyjnym.

Przykładowe rozwiązanie

Przypomnijmy problem z początku tego rozdziału dotyczący przygotowania bazy danych
ułatwiającej zarządzanie przydziałem sal i zajęd na wydziale uczelni.

Naszym celem jest przygotowanie modelu danych, który będzie spełniał dwa podstawowe cele:



pozwalał zweryfikowad wymagania stawiane przez panią Jolę oraz



stanowił podstawę do zbudowania relacyjnej bazy danych.

Jak  widad  musimy  posłużyd  się  językiem  wyrazu  zrozumiałym  zarówno  dla  osoby  niemającej
wykształcenia czy tez doświadczenia informatycznego jak i przydatnym dla informatyka budującego
bazę  danych.  Jaki  środek  wyrazu,  język  wybrad?  Dosyd  powszechny  jest  tutaj  pogląd,  że  takim
uniwersalnym  środkiem    wyrazu  spełniającym  stawiane  przed  nami  wymagania  jest  język
obrazkowy – diagramy związków encji.

Sformułujmy więc teraz cel naszych działao w następujący sposób:

Naszym zadaniem jest opracowanie diagramu związków encji, który będzie jednoznacznie
i przejrzyście przedstawiał wymagania pani Joli w zakresie przetwarzanych przez nią danych oraz
umożliwiał zbudowanie na jego podstawie relacyjnej bazy danych.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 8/18

Przypominamy, że diagram związków encji powstaje w sposób iteracyjny. Wynikiem naszych prac
powinien byd nie jeden diagram, ale zestaw diagramów przedstawiający nasz problem na różnych
poziomach abstrakcji (np. z różną liczbą szczegółów).

Spróbujemy teraz przedstawid w punktach nasze działania. Co więc i w jakiej kolejności powinniśmy
wykonad?

Krok 1
Powinniśmy  uważnie  wysłuchad,  co  ma  do  powiedzenia  ekspert  dziedzinowy,  czyli  pani  Jola.  Na
podstawie  zebranych  informacji  możemy  zidentyfikowad  i wypisad  encje  występujące  w naszym
problemie. Dobrym zwyczajem jest też wypisanie kilku przykładowych instancji encji dla każdej ze
zidentyfikowanych encji.

Krok 2
Powinniśmy zidentyfikowad związki występujące między encjami. Dobrze jest nazwad te związki
i określid role, jakie w nich odgrywają poszczególne encje. Koniecznie powinniśmy też
zidentyfikowad liczności związków.

Krok 3
Powinniśmy wykonad pierwszy rysunek diagramu związków encji, na którym zamieszczamy:



nazwa encji,



związki między encjami,



liczności związków.

Warto też umieścid na nim nazwy związków i nazwy ról. Często jednak dla zachowania
przejrzystości rysunku rezygnujemy z umieszczania na diagramie ERD tych informacji.

UWAGA: Diagram związków encji będący wynikiem kroku 3 jest często w postaci
nieznormalizowanej i nierealizowalnej w bazie relacyjnej (np. przedstawia związki wiele do wielu).
Na tym etapie najczęściej nie należy dokonywad przekształceo tego diagramu.

Krok 4
Diagram  z kroku  3  powinniśmy  skonsultowad  z ekspertem  dziedzinowym.  Na  tym  etapie  diagram
ERD  nie  zawiera  zbyt  wiele  szczegółów,  jest  więc  prosty  i przejrzysty.  Pozwoli  nam  to  na
upewnienie  się,  że  dobrze  zrozumieliśmy  stawiane  przez  eksperta  wymagania  dotyczące
przetwarzanych  danych  oraz  umożliwi  dokonanie  niezbędnych  poprawek  i uzupełnieo  już  na  tym
wstępnym etapie.

Krok 5
Rozpoczynamy  identyfikowanie  atrybutów  dla  każdej  z przedstawionych  na  diagramie  encji.
Powinniśmy  zidentyfikowad  wszystkie  atrybuty,  które  są  wykorzystywane  w procesach
opisywanych przez eksperta dziedzinowego – czyli tak zwane atrybuty biznesowe. Nie wszystkie ze
zidentyfikowanych  na  tym  etapie  atrybutów  muszą  znaleźd  swoje  odzwierciedlenie  w koocowym
projekcie bazy danych.

Na przykład: na pewnym wydziale po drugim roku studiów dokonywany jest przez studenta wybór
specjalizacji  dalszych  studiów.  O klasyfikacji  na  specjalizację  decyduje,  w wypadku  braku  miejsc,
średnia  ocen  uzyskanych  przez  studenta  z pierwszych  czterech  semestrów  studiów.  Dla  osoby
opisującej proces klasyfikacji studentów na specjalizację istotnym atrybutem każdego studenta jest
jego  średnia  z pierwszych  czterech  semestrów  nauki.  Powinniśmy  dla  encji  Student
zidentyfikowad  atrybut  biznesowy  srednia_z_czterech_semestrow.  W trakcie  kolejnych
iteracji  budowy  diagramu  ERD  możemy  zdecydowad,  że  nie  będziemy  przechowywad  w bazie  tej
średniej, ale wyliczad ją, gdy będzie potrzebna, na podstawie ocen cząstkowych.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 9/18

Krok 6
Diagram z kroku 5 powinniśmy skonsultowad z ekspertem dziedzinowym.

Krok 7
Dla  każdego  atrybutu  powinniśmy  zidentyfikowad  i zapisad  jego  dziedzinę.  Pamiętaj,  że  dziedzina
atrybutu  to  nie  to  samo,  co  jego  typ.  Dziedzina  związana  jest  z wyższym  poziomem  abstrakcji
modelu  i dotyczy  wartości,  które  może  przyjmowad  atrybut  wynikających  z modelu  biznesowego
procesu.  Typ  natomiast  związany  jest  z niższym  poziomem  abstrakcji  modelu  i dotyczy
reprezentacji  danych  w silniku  bazy  danych.  Na  przykład  dziedziną  dla  atrybutu  Ocena  może  byd
zbiór { 2; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 }, a typem tego atrybutu Integer.

Krok 8
Diagram lub tabelę z kroku 7 powinniśmy skonsultowad z ekspertem dziedzinowym.

Krok 9
Po zaakceptowaniu diagramu związków encji przez eksperta dziedzinowego możemy przystąpid do
normalizacji,  określenia  kluczy  głównych  i kluczy  obcych,  dokonad  zmian  atrybutów  (na  przykład
dodad  atrybuty  sztuczne)  oraz  przekształcenia  związków  nierealizowalnych  w modelu  relacyjnym
(np. zamiana związków wiele do wielu na związki jedne do wielu).

Krok 10
Proponujemy aby w tym kroku określid typy wszystkich atrybutów uwzględniając typy silnika bazy
danych, na której będzie realizowana baza danych, zdefiniowad niezdefiniowane jeszcze klucze
główne i klucze obce oraz wskazad pola indeksowane.

Na zakooczenie powinniśmy dokonad przeglądu diagramu ERD pod kątem jego spójności
i kompletności. W naszym wypadku zadanie jest dosyd proste, gdyż problem, z którym mamy do
czynienia nie jest skomplikowany. Przystępujemy więc do kolejnych kroków budowy diagramu ERD.

Krok 1
Po spotkaniu z panią Jolą identyfikujemy trzy encje: Sala, Zajecia i Grupa.

Przygotowujemy też zestawienie przykładowych instancji encji.

Tabela 1. Zestawienie instancji encji
Encja

Sala

Zajęcia

Grupa

Przykład

instancji

encji

110

C155

A001

Bazy danych – wykład

Bazy

danych

–

laboratorium

Podstawy informatyki

Programowanie
obiektowe

101

112

203

315c

Krok 2
Identyfikujemy związki:

Tabela 2. Liczności związków
Nazwa związku

Encje

Liczności

Zajecia_w_Sali

Sala, Zajęcia

Wiele do jeden (*..1)

Grupa_na_zajeciach

Grupa, Zajęcia

Wiele do wiele (*..*)

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 10/18

Krok 3
Przedstawiamy diagram ERD z uwzględnieniem związków i ich liczności.

Sala

Zajecia

Grupa

Rys. 8. Diagram ERD z uwzględnieniem związków i ich liczności

Krok 4
Pani Jola po obejrzeniu naszego diagramu zauważa, że mogą byd zajęcia, które w danym semestrze
nie odbywają się, ale znajdują się w katalogu zajęd (np. przedmiot obieralny, który nie został
w danym semestrze wybrany przez wystarczającą liczbę chętnych). Nie są one przypisane do żadnej
sali ani do grupy studentów.

Dostrzegamy też błąd polegający na początkowym przypisaniu do konkretnej sali tylko jednych
zajęd. Oczywiście na taki luksus żaden wydział nie może sobie pozwolid. Zamieniamy licznośd
związku Zajęcia_w_Sali na wiele do wielu.

Uwagę tę powinniśmy uwzględnid na naszym diagramie ERD. Wprowadzamy stosowną poprawkę
na diagramie.

Sala

Zajecia

Grupa

Rys. 9. Diagram ERD po uwzględnieo poprawy liczności związku

Krok 5
Przystępujemy do identyfikacji atrybutów. Wygodnie jest informacje o atrybutach zebrad w tabeli
podając jednocześnie przykład wartości atrybutu.

Tabela 3. Przykładowe wartości atrybutów
Encja

Atrybut

Przykład

Sala

Numer Sali

C101

Liczba miejsc

120

Zajecia

Nazwa zajęć

Bazy danych – wykład

Grupa

Nazwa grupy

112

Liczność

Na diagramie ERD:

Sala

Numer sali
Liczba miejsc

Zajecia

Nazwa zajęć

Grupa

Nazwa grupy

Liczność

Rys. 10. Diagram ERD z zaznaczonymi atrybutami

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 11/18

Krok 6
Pokazujemy nasz diagram ERD pani Joli. Jeśli zostanie on zaakceptowany, przechodzimy do kroku
siódmego.

Krok 7
Powinniśmy teraz określid dla każdego atrybutu jego dziedzinę. Najwygodniej będzie nam to
wykonad znowu w postaci tabelki takiej jak tabela xxx uzupełnionej o kolumnę Dziedzina atrybutu.

Tabela 4. Dziedziny atrybutów

Encja

Atrybut

Przykład

Dziedzina atrybutu

Sala

Numer
sali

C101

Ciąg

składający

się

z litery

reprezentującej budynek oraz co
najwyżej czterech cyfr

Liczba
miejsc

120

Przedział od 15 do 250

Zajecia Nazwa

zajęć

Bazy danych – wykład

Lista zajęd

Grupa

Nazwa
grupy

112

Ciąg składający się z 3 lub 4 cyfr
i/lub litery

Liczność 35

Przedział od 12 do 40

Krok 8
Powinniśmy znowu skonsultowad wyniki naszej pracy z panią Jolą. Jeśli uzyskamy akceptację,
możemy przejśd do kroku dziewiątego. W przeciwnym razie nanosimy poprawki i ponownie
prosimy o akceptację.

Krok 9
Jeśli  dobrnęliśmy  aż  tutaj,  to  oznacza,  że  zakooczyliśmy  konsultację  z panią  Jolą  i możemy
przystąpid  do  prac  zmierzających  do  nadania  naszemu  modelowi  postaci  dającej  się
zaimplementowad w relacyjnej bazie danych.

W naszym diagramie ERD występują związki wiele do wiele. Są to związki nieimplementowane
bezpośrednio w modelu relacyjnym, dlatego musimy dokonad ich przekształcenia. Wprowadzamy
nowe encje ObciazenieSali i ZajeciaGrupy tak jak na rysunku.

Sala

ID_Sala

Numer sali

Liczba miejsc

Zajecia

ID_Zajecia

Nazwa zajęć

Grupa

ID_Grupa

Nazwa grupy

Liczność

ZajeciaGrupy

PK,FK1

ID_Zajecia

PK,FK2

ID_Grupa

ObciazenieSali

PK,FK1

ID_Sala

PK,FK2

ID_Zajecia

Dzien

GodzinaOd

GodzianDo

Rys. 11. Diagram ERD

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 12/18

Informację na diagramie możemy uzupełnid o typy danych, tak jak przedstawiamy to na Rys. 12.
Diagram ERD z typami danych

Sala

ID_Sala

uniqueidentifier

Numer sali

varchar(6)

Liczba miejsc

uniqueidentifier

Zajecia

ID_Zajecia

uniqueidentifier

Nazwa zajęć

varchar(255)

Grupa

ID_Grupa

uniqueidentifier

Nazwa grupy

char(10)

Liczność

smallint

ZajeciaGrupy

PK,FK1

ID_Zajecia

int

PK,FK2

ID_Grupa

int

ObciazenieSali

PK,FK1

ID_Sala

int

PK,FK2

ID_Zajecia

int

Dzien

char(10)

GodzinaOd

char(10)

GodzianDo

char(10)

Rys. 12. Diagram ERD z typami danych

Krok 10
W ostatnim kroku dokonujemy przeglądu naszego modelu ERD. Rzadko kiedy pierwsze podejście
będzie całkowicie wolne od błędów, pomyłek czy niedopatrzeo, dlatego zawsze należy
przeprowadzid weryfikację poprawności diagramu.

Porady praktyczne



Pamiętaj, że diagram związków encji ma byd zrozumiały nie tylko dla informatyka. Ma on
służyd dialogowi między projektantem a użytkownikiem, który formułuje wymagania dla
przyszłej bazy danych. Modelując dane należy posługiwad się jasnym, prostym i przejrzystym
językiem i formami wyrazu.



Budując  diagram  związków  encji  nie  spiesz  się.  Nie  dokonuj  zbyt  pochopnie  przekształceo
i nie  wprowadzaj  od  razu  zbyt  wielu  szczegółów,  nawet  jeśli  przekształcenia  wydają  Ci  się
oczywiste, a definiowanie typów danych czy określanie kluczy natychmiastowe. Pamiętaj, że
kluczowym elementem budowanych diagramów jest ich czytelnośd i zrozumiałośd dla osoby
definiującej  wymagania,  czyli  tak  zwanego  eksperta  dziedzinowego  (w  każdym  razie
w początkowych etapach tworzenia diagramów ERD).



Przy identyfikowaniu encji bardzo zachęcamy do tego, aby zawsze wypisad kilka przykładów
instancji encji. Podejście to pozwala na lepsze zrozumienie świata rzeczywistego i weryfikację
poprawności identyfikacji encji. Nazwa encji często nie oddaje jej istoty i może byd różnie
rozumiana przez różne osoby biorące udział w budowaniu modelu danych. Szybko docenisz
tę technikę podczas dialogu z przyszłym użytkownikiem bazy, który z pewnością będzie lepiej
rozumiał prezentowane przez Ciebie modele.



Rysowanie diagramów związków encji najlepiej zacząd od rysowania na dużej kartce papieru
lub  tablicy.  Dopiero  pod  koniec  (krok  9)  warto  jest  przenieśd  diagramy  związków  encji  do
narzędzia  wspomagającego  pracę  z diagramami  ERD.  Narzędzi  takich  jest  wiele.  My
proponujemy  wykorzystad  do  tego  celu  program  MS  Visio  –  znany  i wygodny  program  do
rysowania wyposażony w specjalny moduł wspomagający projektowanie baz danych.



Zwracamy  uwagę,  że  w teorii  relacyjnych  baz  danych  pod  pojęciem  relacji  rozumie  się
dwuwymiarową tabelę danych. Tabele te odpowiadają na etapie projektowym pojęciu encji,
natomiast  powiązania  między  tabelami  (encjami)  noszą  nazwę  związków.  W niektórych
aplikacjach  i  w żargonie  informatycznym  słowo  relacja  ma  jednak  czasem  inne  znaczenie

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 13/18

i oznacza powiązanie między tabelami (encjami), czyli związek. Takie nazewnictwo
stosowane jest na przykład w polskich wersjach aplikacji firmy Microsoft.



Ostateczny  projekt  bazy  danych  zależy  w istotnym  stopniu  od  zwyczajów  i upodobao
projektanta.  Modele  ERD  bazy  danych  zbudowane  dla  tego  samego  problemu  mogą  się
różnid.  Nie  zawsze  potrafimy  jednoznacznie  wskazad,  który  z modeli  jest  lepszy.  Często  są
one po prostu jednakowo dobre.



Zwród  uwagę,  że  notacja  proponowana  przez  nas  w tym  module  nie  jest  jedyną  notacją
stosowaną  przy  modelowaniu  danych.  Popularnośd  zyskuje  modelowanie  baz  danych
z wykorzystaniem języka UML. Modelowanie w języku UML bazuje na podejściu obiektowym
do  analizy  i projektowania  systemów.  Chod  założenia,  na  których  opiera  się  modelowania
diagramami ERD i językiem UML są inne, to  jednak ogólna droga postępowania jest bardzo
podobna. Jeśli znasz język UML i zasady modelowania obiektowego, to do projektowania baz
danych możesz zamiast diagramów ERD wykorzystad diagramy klas języka UML.

Uwagi dla studenta

Jesteś przygotowany do realizacji laboratorium, jeśli:



rozumiesz, czym jest encja i związek między encjami,



rozumiesz, na czym polega proces dochodzenia do koocowego diagramu związków encji,



umiesz dokonad przekształcenia związków nieimplementowanych w relacyjnych bazach
danych do związków binarnych jednoznacznych,



potrafisz przedstawid diagram ERD na różnym poziomie abstrakcji,



wiesz, jakie jest znaczenie słowa relacja w teorii relacyjnych baz danych i w żargonie
informatycznym.

Pamiętaj o zapoznaniu się z uwagami i poradami zawartymi w tym module. Upewnij się, że
rozumiesz omawiane w nich zagadnienia. Jeśli masz trudności ze zrozumieniem tematu zawartego
w uwagach, przeczytaj ponownie informacje z tego rozdziału i zajrzyj do notatek z wykładów.

Dodatkowe źródła informacji

1. Rebeca R. Riordan, Projektowanie relacyjnych baz danych, Microsoft Press, 2000

Książka  poświęcona  jest  praktycznym  aspektom  projektowania  relacyjnych  baz
danych  w środowisku  aplikacji  firmy  Microsoft.  Znajdziesz  w niej  między  innymi
przegląd  modeli  normalizacyjnych,  których  nie  omawialiśmy  w tym  module
bezpośrednio. Rebeca Riordan znana jest z łatwego i zrozumiałego języka i łatwości
tłumaczenia  zagadnieo  trudnych.  Ten  swój  talent  wykorzystuje  również  w tej
pozycji.  Jeśli  nie  interesuje  Cię  zgłębianie  teoretycznych  podstaw  działania  baz
danych, a bardziej nastawiony jesteś na praktyczne wykorzystanie wiedzy, to jest to
książka dla Ciebie.

2. C.J.Date, Wprowadzenie do systemów baz danych, WNT, 2000

Jest  to  pełny  podręcznik  do  wykładu  z baz  danych  znanego  i cenionego  na  całym
świecie  autora.  Znajdziesz  w nim  szersze  spojrzenie  na  problematykę  budowy
i modelowania  baz  danych.  Polecamy  ją  wszystkim,  którzy  chcieliby  poszerzyd
swoje wiadomości z tego zakresu.

3. System pomocy programu Visio

Jeśli po raz pierwszy spotykasz się z programem Visio, to zajrzyj koniecznie do jego
systemu pomocy. Znajdziesz tam wszystkie niezbędne informacje, aby efektywnie
korzystad z tego oprogramowania.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 14/18

Laboratorium podstawowe

Problem (czas realizacji 40 min)

Jesteś  projektantem  bazy  danych.  W wyniku  spotkao  z ekspertem  dziedzinowym  (przyszłym
użytkownikiem  bazy)  opracowałeś  model  diagramu  związków  encji  opisany  w rozdziale
Przykładowe rozwiązanie. Model i wszystkie dodatkowe dane (np. tabele) zostały zapisane jedynie
na papierze. Teraz warto jest  przenieśd tę dokumentację „do komputera”. Umożliwi to łatwiejszą
archiwizację  modelu,  wprowadzanie  zmian  i wymianę  informacji  między  członkami  zespołu.
Dodatkowo  może  też  skrócid  czas  projektowania  bazy  danych  dzięki  wykorzystaniu  narzędzi  RAD
(ang. Rapid Application Design). Jako aplikację wspomagającą prace na tym etapie budowy modelu
bazy  danych  wybrana  została  aplikacji  MS  Viso  2007.  Twoim  zadaniem  będzie  utworzenie  przy
pomocy tego programu modelu danych i diagramu ERD zgodne z wymaganiami „papierowymi”.

Zadanie

Tok postępowania

1. Uruchom
projekt bazy
danych
w programie MS
Visio 2007



Uruchom aplikację MS Visio 2007.



Z panelu Wprowadzenie do programu Microsoft Office Visio wybierz
grupę Diagram modelu bazy danych.

2. Wprowadź
tabele



W obszarze roboczym wyłącz linie siatki wybierając polecenie
Widok -> Siatka.



Z zasobnika Model encja-relacja przeciągnij element Encja na obszar
roboczy (kartka). Na obszarze roboczym zostanie utworzona encja
o nazwie Tabela1.



Zaznacz encję Tabela1. W oknie Właściwości bazy danych wskaż
element Definicja, a następnie w polu Nazwa koncepcyjna wprowadź
tekst Sala.

Nazwa encji na obszarze roboczym powinna zmienid się na Sala.



Powtórz powyższe czynności dla pozostałych encji w modelu.

Rys. 13. Fragment okna programu Visio

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 15/18

3. Wprowadź
atrybuty



Zaznacz encję Sala.



W oknie Właściwości bazy danych zaznacz element Kolumny.



W kolumnie Nazwa fizyczna wprowadź Numer_Sali.



Na dole okna Właściwości bazy danych upewnij się, że zaznaczony jest
wybór Fizyczny typ danych (Microsoft SQL Server). Jeśli wyświetlany
jest inny sterownik wybierz z menu Baza danych -> Opcje -> Sterowniki,
a w oknie Sterowniki bazy danych z karty Sterowniki sterownik
Microsoft SQL Server.



jako typ danych dla kolumny Numer_Sali wybierz varchar(6), wskaż to
pole jako wymagane, a w uwagach wpisz: Numer sali; litera oznacza
symbol budynku.

Sprawdź w systemie pomocy co oznacza typ danych varchar(6). Czy
zgadzasz się z takim wyborem typu dla pola Nazwa_Sali?
Sprawdź, co stanie się po zmianie wyboru na Pokaż: Przenośny typ

danych?



Wprowadź pozostałe kolumny tabeli Sala. Wskaż, że kolumna ID_Sala
jest kluczem głównym w tej tabeli.
Wprowadź atrybuty pozostałych tabel. Pamiętaj o wskazaniu, które
kolumny stanowią klucz główny oraz które wartości są wymagane.

4. Zmieo widok
dokumentu

Program MS Visio pozwala na przestawienie modelu ERD z różnym
zestawem informacji (np. można ukryd lub pokazad typy danych,
oznaczenia kluczy głównych itd.).



Przejdź do menu Baza danych -> Opcje -> Dokument i w karcie Opcje
dokumentu bazy danych wypróbuj różne ustawienia wyświetlania
modelu ERD.

Jakie opcje należy wybrad, aby na diagramie były widoczne typy
danych zdefiniowane w oknie Właściwości bazy danych dla
poszczególnych atrybutów?

5. Dodaj związki
między encjami



Z  zasobnika  Model  encja-relacja  przeciągnij element  Relacja  na obszar
roboczy  (kartka).  Na  obszarze  roboczym  zostanie  utworzona  relacja.
Przeciągnij kooce relacji odpowiednio na encje Sala i ObciazenieSali, tak
aby  uzyskad  zakotwiczenie  relacji  (jeśli  następuje  zakotwiczenie,  to
program wyróżnia encję czerwonym obramowaniem).



Wskaż utworzoną relację. W oknie Właściwości bazy danych wskaż
kategorię Nazwa. W pola Fraza orzeczenia, Fraza odwrotna, Nazwa
fizyczna i Uwagi wpisz odpowiednie Twoim zdaniem wartości.



Przejdź do kategorii Różne. Sprawdź, jaki wpływ na diagram ma wybór
różnych opcji kardynalności (liczności). Ustaw prawidłowe Twoim
zdaniem kardynalności dla tej relacji.



Zdefiniuj pozostałe związki między encjami.

Co należy zrobid, aby w widoku roboczym nie były wyświetlane
związki?

6. Zmiana notacji
diagramu



Wybierz z menu Baza danych -> Opcje -> Dokument i na karcie Relacja
zmieo zaznaczenie opcji Kurze łapki. Zaobserwuj zmiany notacji na
diagramie ERD.

7. Zapisz model



Zapisz model w odpowiednim pliku na dysku.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 16/18

Laboratorium rozszerzone

Zadanie 1 (czas realizacji 45 min)

W  pewnej  uczelni  (jeśli  nie  w każdej)  student  kooczący  pewien  etap  edukacji  musi  wykonad
i obronid  pracę  koocową  zwaną  pracą  dyplomową.  Praca  dyplomowa  realizowana  jest  na  koniec
każdego  etapu  studiów.  Tak  więc  prace  dyplomową  piszą  studenci  studiów  licencjackich,
inżynierskich i magisterskich. W przyszłości uczelnia planuje poszerzyd swoją ofertę studiów o nowe
rodzaje  studiów,  które  też  będą  kooczyd  się  pracą  dyplomową.  Każdy  student  oprócz  imienia
i nazwiska ma przypisany na uczelni jednoznaczny identyfikator w postaci numeru indeksu. Numer
indeksu  jest  ciągiem  złożonym  z 10  znaków  i  w sposób  jednoznaczny  identyfikuje  studenta
studiującego na uczelni.

Student  chcąc  ukooczyd  dany  rodzaj  studiów  musi  wybrad  temat  pracy  dyplomowej.  Z tematem
pracy  związany  jest  oczywiście  jej  opiekun  zwany  zazwyczaj  promotorem  pracy.  Zasadą  jest,  że
jeden  temat  kierowany  jest  przez jednego  promotora  –  pracownika  uczelni ze  stopniem  doktora,
doktora habilitowanego lub profesora.

Władze uczelni zachęcają swoich studentów do pisania prac indywidualnych. Ale dopuszczają
również możliwośd realizacji prac przez dwóch lub trzech studentów. Więcej osób nie może pisad
jednej pracy dyplomowej.

Do pracy przyporządkowywane są pewne słowa ze z góry zdefiniowanego zbioru. Są to tak zwane
słowa kluczowe, które pozwalają przypisad tematykę pracy do określonego obszaru, a następnie
odnajdywad prace związane z podobną tematyką. Słowami kluczowymi mogą byd: informatyka,
systemy operacyjne, konstrukcje żelbetowe itp. Każda praca powinna mied przypisane co najmniej
jedno słowo kluczowe.

Po napisaniu pracy student przystępuje do obrony pracy. Obrona ta odbywa się w wyznaczonym
dniu i kooczy się wystawieniem pracy dyplomowej koocowej, ostatecznej oceny.

Uczelnia chciałaby usprawnid obsługę prac dyplomowych i związanych z tym procesów. Dlatego
planuje opracowad system informatyczny wspierający obsługę tych procesów. Pierwszym etapem
prac ma byd zbudowanie bazy danych, która będzie spełniad następujące wymagania:

1. Umożliwi przechowywanie informacji o obronionych pracach dyplomowych wszystkich

studentów uczelni.

2. Umożliwi szybkie i łatwe wyszukiwanie prac związanych z daną tematyką lub prowadzonych

przez określonego promotora.

3. Umożliwi raportowanie o pracach dyplomowych:



recenzowanych przez pracowników uczelni,



obronionych w danym dniu, miesiącu, roku,



obronionych na danym rodzaju studiów.

Zaproponuj diagram ERD dla projektowanej bazy danych. Pamiętaj również o udokumentowaniu
przykładowych instancji encji oraz wartości atrybutów, tak jak robiliśmy to w przykładowym
rozwiązaniu w krokach piątym i siódmym. Model zapisz w pliku programu MS Visio.

Zadanie 2 (czas realizacji 45 min)

Wymagania z zadania 1 okazały się niewystarczające. Nasz ekspert dokonał przeglądu wymagao
i dodał uzupełnienia. W poniższym tekście zostały one uwydatnione.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Moduł 1

ITA-101 bazy danych

Budowa diagramów ERD

Strona 17/18

Zaproponuj  diagram  ERD  dla  projektowanej  bazy  danych  po  uwzględnieniu  rozszerzeo.  Pamiętaj
również  o udokumentowaniu  przykładowych  instancji  encji  oraz  wartości  atrybutów,  tak  jak
robiliśmy  to  w przykładowym  rozwiązaniu  w krokach  piątym  i siódmym.  Model  zapisz  w pliku
programu MS Visio.

W  pewnej  uczelni  (jeśli  nie  w każdej)  student  kooczący  pewien  etap  edukacji  musi  wykonad
i obronid pracę koocową zwaną pracą dyplomową. Uczelnia składa się kilku wydziałów. Na każdym
wydziale  studenci  mogą  byd  kształceni  na  różnych  specjalizacjach,  a informacja  o wydziale
i specjalizacji jest istotna przy wykonywaniu sprawozdao uczelni z obronionych prac dyplomowych.
Praca dyplomowa realizowana jest na koniec każdego etapu studiów. Tak więc prace dyplomową
piszą  studenci  studiów  licencjackich,  inżynierskich  i magisterskich.  W przyszłości  uczelnia  planuje
poszerzyd  swoją  ofertę  studiów  o nowe  rodzaje  studiów,  które  też  będą  kooczyd  się  pracą
dyplomową.  Każdy  student  oprócz  imienia  i nazwiska  ma  przypisany  na  uczelni  jednoznaczny
identyfikator  w postaci  numeru  indeksu.  Numer  indeksu  jest  ciągiem  złożonym  z 10  znaków  i
w sposób jednoznaczny identyfikuje studenta studiującego na uczelni.

Po napisaniu praca podlega recenzji. Recenzja wykonywana jest przez jednego lub kilku
pracowników uczelni i oceniana. Każdy recenzent może ocenid pracę w skali od 2 do 5. Praca
oceniana jest również przez promotora. Ocena recenzenta i promotora nie może byd zbiorczą oceną
pracy, ale musi osobno dotyczyd każdego z autorów pracy.

Do pracy przyporządkowywane są pewne słowa ze z góry zdefiniowanego zbioru. Są to tak zwane
słowa kluczowe, które pozwalają przypisad tematykę pracy do określonego obszaru, a następnie
odnajdywad prace związane z podobną tematyką. Słowami kluczowymi mogą byd na przykład:
informatyka, systemy operacyjne, konstrukcje żelbetowe. Każda praca powinna mied przypisane co
najmniej jedno słowo kluczowe.

Po  napisaniu  pracy  student  przystępuje  do  obrony  pracy.  Obrona  ta  odbywa  się  w wyznaczonym
dniu  przed komisją składającą się  z 3  członków  oraz  przewodniczącego  i kooczy się wystawieniem
ostatecznej  oceny  każdemu  studentowi  osobno.  W czasie  egzaminu  każdemu  studentowi  są
zadawane i protokołowane trzy pytania. Każde z pytao podlega osobnej ocenie.

1. Umożliwi przechowywanie informacji o obronionych pracach dyplomowych wszystkich

studentów uczelni.

2. Umożliwi szybkie i łatwe wyszukiwanie prac związanych z daną tematyką, wydziałem,

specjalizacją lub prowadzonych przez określonego promotora.

3. Umożliwi raportowanie o pracach dyplomowych:



recenzowanych przez pracowników uczelni



obronionych w danym dniu, miesiącu, roku



obronionych na danym rodzaju studiów