Projektowanie bazy danych



Wyspecyfikowanie i analiza wymagań przyszłego
użytkownika.



Opracowanie modelu

koncepcyjnego

(konceptualnego).



Uzyskanie modelu

logicznego

(implementacyjnego).



Uzyskanie modelu

fizycznego

Charakterystyka modeli

Model koncepcyjny

opisuje model za pomocą

pojęć, z których korzystają użytkownicy.
Opis jest całkowicie niezależny od rozważań na
temat pamięci, efektywności i innych
szczegółów implementacyjnych.

Model implementacyjny

operuje pojęciami

zrozumiałymi dla użytkowników, ale bliżej
związanymi z konkretną strukturą (logiczną)
danych w pamięci komputera.

Model fizyczny

opisuje dane w kategoriach

sposobu ich przechowywania w pamięci
komputera i nie jest zrozumiały dla
użytkowników.

Model koncepcyjny

Powinien jednoznacznie określać wymagania
użytkowników.

Powinien być czytelny dla użytkownika
końcowego.

Powinien abstrahować od szczegółów
implementacyjnych.

Model koncepcyjny buduje się z
wykorzystaniem

diagramu modelowania związków encji (ang.
Entity Relationship Diagram; ERD)

Składniki diagramu ERD

1. Encji

(obiektów)

2. Atrybutów

3. Związków

Graficzny element koncepcyjnego modelu
danych, który służy do przedstawienia
struktury danych projektowanego systemu.
Złożony z:

Encje

Coś, co istnieje, jest odróżnialne, o czym
informację trzeba znać lub przechowywać.
Może oznaczać zarówno obiekt rzeczywisty,
jak i pojęcie abstrakcyjne.

Encje o tych samych własnościach tworzą

typy

(zbiory) encji. Typ encji jest

kategorią

, a encja

jest

instancją

(wystąpieniem) typu. Przykłady:

Klient, Produkt, Rachunek.

Encje zwykle służą do definiowania logicznego
grupowania danych. Posiadają własności (cechy,
atrybuty).

Atrybut

Atrybut

jest to własność encji danego typu,

reprezentowana przez pewną wartość, np.
nazwa, waga, cena. Encje różnych typów mają
różne atrybuty.

Dla każdej instancji encji każdy atrybut
powinien przyjmować

pojedynczą

atomową

wartość (ale w trakcie projektowania mogą
pojawić się atrybuty złożone).

Należy pomijać atrybuty

wyliczane

, tzn. takie,

które da się obliczyć na podstawie innych
atrybutów, np. wiek na podstawie daty
urodzenia.

Atrybut

–

klucz główny

Atrybut

–

klucz główny

Klucz

– taki atrybut lub grupa atrybutów danej

encji, których wartości identyfikują każdą
instancję encji. Jedna encja może mieć wiele
takich kluczy. Jeden klucz jest

główny

, pozostałe

alternatywne



Klucz główny oznacza się symbolem PK

i / lub
podkreśleniem.



Klucz alternatywny określa się za pomocą

jednoznacznych
indeksów.

Związki

Związek

określa relację między encjami

wchodzącymi
w skład związku (ich powiązanie w świecie
rzeczywistym).

Z (E

, E

, . . ., E

)

Liczebność

Reguły definiowania związków:

Uczestnictwo

Zbiór powiązań łączących encje należące do
określonych typów stanowi określony

typ

związku

Związki

–

liczebność

Związki

–

liczebność

Liczebność (stopień)

dotyczy liczby instancji

biorących udział w związku.

1 : 1 („jeden do jeden” – jedno-jednoznaczny).

Typy związków:

1 : N („jeden do wielu” – związek jednoznaczny).

identyfikujący

– do identyfikacji egzemplarza po

stronie N potrzebny jest egzemplarz po stronie 1;
encja po stronie N nazywana jest wtedy słabą
(wartość klucza obcego wchodzi w skład klucza
głównego encji słabej).

nieidentyfikujący

– do zidentyfikowania encji po

stronie N nie jest potrzebny egzemplarz po stronie
1.

Związki

–

liczebność (2)

Związki

–

liczebność (2)

3. (I)

N : M („wiele do wielu”

– związek

niejednoznaczny

Dla niejednoznacznego związku

binarnego

liczbie argumentów = 2):

Z (E

, E

)

wprowadzamy:

nową encję

związki jednoznaczne

Z (E

, E

Z (E

, E

)

łączące nową encję ze starymi.

Klucz

encji E

jest sumą kluczy encji

Związki

–

liczebność (3)

Związki

–

liczebność (3)

3. (II)

N : M („wiele do wielu”

– związek

niejednoznaczny

Dla związku niejednoznacznego

o liczbie

argumentów większej niż 2:

Z (E

, . . . E

), n > 2

wprowadzamy:

nową encję

jednoznacznych związków binarnych

, E

)

łączących nową encję ze starymi.

Klucz

encji E

jest sumą kluczy encji

, . . . E

Encja

– encja asocjacyjna, słaba, zależna.

 



Związki

–

uczestnictwo

Związki

–

uczestnictwo

Uczestnictwo (opcjonalność)

dotyczy udziału encji

w związku.

Uczestnictwo encji jest

opcjonalne

jeżeli

przynajmniej jedna jej instancja nie bierze udziału
w związku.

Uczestnictwo

opcjonalne

zaznacza się kółkiem.

Domyślnym uczestnictwem jest uczestnictwo

wymagane

W niektórych podejściach uczestnictwo modeluje się za
pomocą liczebności minimalnej i maksymalnej:
(1, M) lub (0, 1).

ERD

–

notacje

ERD

–

notacje

Modelowanie związków encji cechuje się brakiem
jednolitego standardu. Dostępne są różnorodne
notacje:

1. Chen

(1976) – pierwsza notacja zaproponowana

dla diagramów związków encji.

Martin

3. IDEF1X

(dostępna w ErWin, MS Visio)

Bachman

ERD

–

notacja Chena

ERD

–

notacja Chena

Konwencja notacyjna:

1. Encja

– prostokąt

2. Atrybut

– koło

3. Związek

– romb

Wykłady

Wykładowca

prowadzi

IdW

Nazwisko

Kod

ERD

–

notacja IDEF1X

ERD

–

notacja IDEF1X

Konwencja notacyjna:

1. Encja

– prostokąt

2. Związek identyfikujący

– linia ciągła

3. Związek nieidentyfikujący

– linia przerywana

4. Strona „wiele” związku

– czarne kółko

5. Związek opcjonalny

– romb przy encji po stronie

„jeden”

ERD

–

przykłady

ERD

–

przykłady

Pracownik

Zespol

należy

Tematy

wykonuje

Kwota

„wronie (kurze) łapki”

związek 1 : N

ERD

–

przykłady (2)

ERD

–

przykłady (2)

Student

Kierunek

studiuje

Przedmiot

zalicza

Ocena

ERD

–

przykłady (3)

ERD

–

przykłady (3)

Pacjent

Oddział

leży

Lekarstwo

zażywa

Dawka

Atrybuty złożone

Atrybut jest

złożony

, gdy jego wartość dla

jednej instancji encji jest złożeniem kilku
bardziej elementarnych wartości, np. atrybut
Adres encji Osoba składa się z nazwy
miejscowości, kodu pocztowego, nazwy ulicy,
numeru domu i numeru mieszkania.

W definicji encji umieszczamy tylko atrybuty
elementarne.

Atrybuty elementarne można w nieformalny
sposób grupować przez stosowanie
jednakowego przedrostka w ich nazwach,
np. Adres_Miasto, Adres_Kod, Adres_Ulica
itp.

Atrybuty wielowartościowe

Pracownik

Języki

Imiona

Atrybut jest

wielowartościowy

, gdy posiada

wiele wartości dla jednej instancji encji.

Przekształcenie do modelu

logicznego

Przekształcenie do modelu

logicznego

Utwórz schemat relacji dla każdego typu encji;
do schematu wchodzą atrybuty
pojedyncze, kluczem relacji jest klucz
encji.

Utwórz dodatkowy schemat relacji dla
każdego atrybutu wielowartościowego;
wchodzi do niego atrybut
wielowartościowy i klucz encji.

Przekształcenie do modelu

logicznego

Przekształcenie do modelu

logicznego

Utwórz schemat relacji dla każdego typu
związku; do schematu wchodzą klucze
encji, które należą do związku oraz atrybuty
związku.

Scal schematy o identycznych kluczach.



1 : N – klucz encji wchodzącej przez
krawędź N



N : M – złożenie kluczy wszystkich encji
należących do związku



1 : 1 – dowolny z kluczy

Kluczem relacji jest dla

związku:

Przekształcenie do modelu

logicznego

Przekształcenie do modelu

logicznego

Krok 1: relacje dla typów encji

Krok 3: relacje dla typów związków

Pracownik (nrp, nazwisko)
Zespol (nrz, nazwaZ)
Temat (nrt, nazwaT)

Krok 2: relacje dla atrybutów
wielowartościowych

Jezyki (nrp, jezyk)

należy (nrp, nrz)
wykonuje (nrp, nrt, kwota)

Przekształcenie do modelu

logicznego

Przekształcenie do modelu

logicznego

Krok 4: scalenie schematów

Zespol (nrz, nazwaZ)
Temat (nrt, nazwaT)
wykonuje (nrp, nrt, kwota)

Pracownik (nrp,

nazwisko)

należy (nrp, nrz)

Pracownik (nrp, nazwisko,

nrz

)

Związek 1 : 1

Szkoła

Dyrektor

Szkoła ma jednego dyrektora, dyrektor może
kierować tylko jedną szkołą.

Szkoła (nrs, ...)

Dyrektor (nr_dyr, ...)

Ze względu na alternatywne klucze schematu ma
możliwe są 2 sposoby scalenia schematów:

ma (nrs, nr_dyr)

Szkoła (nrs, ...)
Dyrektor (nr_dyr, ...,

nrs

)

Szkoła (nrs, ...,

nr_dyr

)

Dyrektor (nr_dyr, ...)

Wiele związków między dwoma

obiektami

Wiele związków między dwoma

obiektami

Szkoła

Nauczyciel

rządzi

Nauczyciel uczy w szkole, nauczyciel kieruje szkołą.

uczy

Wiele związków między dwoma

obiektami

Wiele związków między dwoma

obiektami

Szkoła (nrs, ...,

nrN

) Nauczyciel (nrN,

...,

nrs

)

Po scaleniu

schematów:

Szkoła (nrs, ...)

Nauczyciel (nrN, ...)

uczy (nrN, nrs)

rządzi (nrN, nrs)

Związki hierarchiczne

Nauczyciel

kieruje

Każdy nauczyciel, poza dyrektorem, ma przełożonego.

Nauczyciel (nrN, ...,

nrN_nadrz

)

Nauczyciel (nrN, ...)

kieruje (nrN, nrN_nadrz)

Po scaleniu:

Modelowanie czasu

Uwzględnienie zmian danych w czasie –
dodatkowa encja „

temporalna

”, której zadaniem

jest reprezentowanie zmian w czasie dotyczących:



wartości atrybutów



związków z inną encją

N : 1

Modelowanie czasu



zmiany w czasie dotyczące wartości

atrybutów,

np. wysokości zarobków i stanowiska

Modelowanie czasu



zmiany w czasie dotyczące związków z inną

encją,

np. zmiany działu (departamentu)

FAQ

Czy dana rzecz lub cecha, nazwana za pomocą
rzeczownika, jest atrybutem encji, czy
samodzielną encją ?

Ten element traktujemy jako nową encję, gdy
sam jest opisany dodatkowymi informacjami.

Ćwiczenia

Klient składa zamówienie na towary. Klient
opisany jest przez: IDK, nazwiskoK, adresK.
Klient może złożyć wiele zamówień, każde
zamówienie jest składane tylko przez 1
klienta. Zamówienie jest opisane przez IDZ
i datęZ. Zamówienie może obejmować wiele
towarów, a każdy towar może znaleźć się w
wielu zamówieniach. Towar jest
charakteryzowany przez: IDT, nazwęT i
opisT. Dany towar na danym zamówieniu
występuje w określonej ilości.

Zamowienie(IDK, nazwiskoK, adresK, IDZ,
dataZ, IDT, nazwaT, opisT, iloscTwZ)

Zadania

Z1. Dana jest następująca rzeczywistość: pewna firma lotnicza
(która nie występuje jako obiekt w bazie danych) prowadzi
ewidencję samolotów, które posiadają unikalny numer
identyfikacyjny, i dla których podaje się rok ich produkcji. Dla
każdego typu samolotu charakteryzującego się unikalną nazwą
typu definiuje się zasięg i liczbę miejsc. Z każdym samolotem
związanych jest kilku pilotów. Pilot może pilotować tylko jeden
samolot. Pilot identyfikowany jest przez numer PESEL
i posiada dane personalne. Firma lotnicza prowadzi loty na
różnych trasach (bez międzylądowań), identyfikowanych
nazwami miast będących początkiem i końcem trasy. Dla
każdej trasy podaje się jej długość w kilometrach. Każda
trasa może być obsługiwana przez samoloty różnych typów. W
bazie danych należy zapamiętać czas, jaki potrzebują samoloty
poszczególnych typów na przelot danej trasy.