ER-modellen. Databaser, efterår Troels Andreasen. Efterår 2002

Transkript

1 Databaser, efterår 2002 ER-modellen Troels Andreasen Datalogiafdelingen, hus 42.1 Roskilde Universitetscenter Universitetsvej 1 Postboks Roskilde Telefon: Fax:

2 ER-modellen ER-modellen, (Entity-Relationship-modellen) modellerer problemområdet / den virkelige verden ved entiteter (entities), som personer, konti, og sammenhænge (relationships), som udfører, ejer, findes i mange varianter notation (normalt) ved diagrammer ER-diagram Database-skema Pnr Nr Studerende Studerer Fag Troels Andreasen 2

3 ER-Model, vigtigste begreber Skema: Entitets-type Attribut Sammenhæng Forekomst: Entitet Attribut-værdi Sammenhængsforekomst Troels Andreasen 3

4 Entitet Skema: Entitets-type (Entitetsmængde): en type for / mængde af ensartede entiteter Eksempel, Entitets-type: person konto Notation, Entitetstype: Forekomst: Entitet: en "ting", der kan skelnes og har begrebsmæssig eksistens Eksempel, Entitet: en given person: Peter en given bankkonto: Peters bankkonto Troels Andreasen 4

5 Attribut Skema: Attribut størrelse, der tilknyttes en entitets-type Kan tilknyttes et domæne Eksempel, attribut entitet: person, attribut: navn, domæne: {Peter, Lisa, } entitet: person, attribut: køn, domæne: {mand, kvinde} entitet: bankkonto, attribut: saldo, domæne {reelle tal} Notation, attribut: Køn Forekomst: Attribut-værdi størrelse der er tilknyttet en entitet Eksempel, Attribut-værdi. for given person, navnet: "Peter" for given person, kønnet: "mand" for given bankkonto, saldoen: ,42 Troels Andreasen 5

6 Sammenhæng Skema: Sammenhæng (Relationship): En ordnet liste E 1,, E n af entitets-typer En given entitets-type kan optræde flere gange Notation, sammenhæng; binær (grad 2): ejer Bil n-ær (grad n): E 2 E 3 Forekomst: Sammenhængs-forekomst (sammenhængs-mængde): For sammenhæng S imellem entitetstyper E 1,, E n en mængde M af k-tupler hvert element (e 1,, e n ) i mængden M udpeger præcist et element fra hver entitetstype betyder at (e 1,, e n ) har sammenhængen S E 1 S E n Troels Andreasen 6

7 Sammenhæng Sammenhæng - produktbetragtning En sammenhæng er en delmængde af et kartesisk produkt, kan således noteres i tabel med kolonne pr. entitetstype f.eks. "ejer" delmængde af person bil ejer Bil "mor" delmængde af person person person bil mor person person S delmængde af E 1 E k E E 3 2 E 1 E 2 E n E 1 S E n Troels Andreasen 7

8 Sammenhæng Skema: Eksempel, sammenhæng: "ejer", på entitets-typerne (person, bil) ejer Bil Forekomst: Eksempel, sammenhængsforekomst: forekomst af ejer": person peter hanne bil volvo fiat "har-mor", på entitets-typerne (person, person) har-mor forekomst af "har-mor": person peter person lisa line lisa Troels Andreasen 8

9 Sammenhæng, Multiplicitet Multiplicitet (eller kardinalitet) begrænsning på tilladte sammenhængs-forekomster Skema: Notation en-til-en Studerende Studerer Fag Forekomst: mange-til-en Studerende Studerer Fag mange-til-mange Studerende Studerer Fag Troels Andreasen 9

10 Sammenhæng, Multiplicitet Læsning (læs begge veje) en-til-en Studerende Studerer Fag en studerende læser ét fag et fag læses af én studerende en-til-mange Studerende Studerer Fag mange-til-mange en studerende læser ét fag et fag læses af mange studerende Studerende Studerer Fag en studerende læser mange fag et fag læses af mange studerende Troels Andreasen 10

11 Sammenhæng, grad 2, 3,? grad for sammenhæng (antal indgående relationer) oftest binær (n=2), som i "ejer" og "har-mor" (ovenfor) indimellem ternær (n=3).: sjældent n 4 Eksempel med grad n = 3 Forskel på? to binære Hvem leverer vare v2 til projekt p1? Leverandør Projekt leverandør vare vare projekt l1 v1 v1 p1 leverer Vare leveres-til l1 l2 v2 v2 v2 v2 p1 p2 en ternær Leverandør leverance Projekt leverandør vare projekt l1 v1 p1 Vare l2 l2 v2 v2 p1 p2 Troels Andreasen 11

12 Sammenhæng, fra n-ær til binær sammenhæng S med grad n > 2 kan konverteres til entitetstype med n mange-til-en relationer til entitetstyperne i S (svarende til tabellen for sammenhængen) Eksempel leverance som ternær sammenhæng Leverandør leverance Projekt Vare leverance som entitetstype med binære sammenhænge??? leverandøren leverance varen projektet Leverandør Vare Projekt Troels Andreasen 12

13 Sammenhæng, roller Rolle (på kant/komponent) når samme entitet optræder flere gange i en sammenhæng Skema: barn har-mor mor Forekomst: af "har-mor" person (barn) b1 b2 b3 person (mor) m1 m1 m2 1 ven-med 2 Egenskaber? symmetrisk, refleksiv, transitiv, af "ven-med" person(1) p1 p2 p1 p3 p2 p1 person(2) Troels Andreasen 13

14 Sammenhæng Attribut på sammenhæng i princippet ikke korrekt, men i praksis ofte anvendt med følgende "semantik": Karakter Studerende Følger Kursus "forkortet" repræsentation for hvilket???: Karakter 13-skala Studerende Følger Kursus Troels Andreasen 14

15 Subklasse** subklasse = special-tilfælde = flere egenskaber = færre forekomster A subklasse af B A specialisering af B (eller B generalisering af A) flere egenskaber (attributter): B's + (evt.) ekstra specielle færre forekomster: alle A er B kun nogle B er A Subklasse, Notation: B isa **(Subklasse betegnes indimellem også "subtype") A Troels Andreasen 15

16 Subklasse person specialiseres i ansat og studerende ansat er en person ansat har færre forekomster og flere egenskaber end person studerende er en person studerende har færre forekomster og flere egenskaber end person Ansat Studerende Pnr isa isa Løn Ansat Studerende Status Troels Andreasen 16

17 Subklasse, fortolkning i ER ER subklasse en entitet har en repræsentant i enhver klasse som den logisk tilhører, f.eks hvis Peter er ansat, så er han repræsenteret ved en forekomst i både Ansat og i entitetstyperne dens egenskaber (attributter) er foreningen af egenskaberne fra de entitetstyper som den tilhører, f.eks. Peter har en Løn der står i Ansat og et Pnr og et der står i objekt-orienteret subklasse (til sammenligning) en entitet er repræsenteret i netop én subklasse, f.eks hvis Peter er ansat, så er han repræsenteret ved en forekomst i Ansat subklassen har arvet egenskaber fra dens superklasser, f.eks. Peter har en Løn, et Pnr og et der alle står i Ansat (de to sidste er arvet fra ) Løn Ansat Studerende Pnr isa isa Ansat Studerende Status Peter Troels Andreasen 17

18 Subklasse Multibel nedarvning, eksempel: Pnr Ansat Studerende isa isa Hjælpelærer Løn Multibel nedarvning strengt taget en overflødig konstruktion bruges derfor normalt ikke giver potentielt konflikter hvis f.eks. samme attribut forekommer i flere superklasser Ansat Studerende isa isa Hjælpelærer Status Troels Andreasen 18

19 Subklasse opdelingstype nogle ER-notationer skelner subklasser på: disjunkte overlappende isa isa f.eks. denne notation: hvor d = disjunkt og man KAN IKKE både være ansat og studerende o = overlappende man KAN GODT være ansat og studerende Ansat alternative notationer (IKKE fra bogen): Studerende d o Ansat Studerende Ansat Studerende Troels Andreasen 19

20 Modellering af begrænsninger: nøgle Nøgle Entydige attributter for entitetstypen Udvælges blandt eksisterende attributter, eller Opfindes Notation ved understregning kun een nøgle kan noteres (men evt.bestående af flere attributter) Pnr Eksempel Pnr nøgle i hvad med nøgle i Ansat, Studerende? isa isa Eksempel på fler-attribut-nøgle??? Løn Ansat Studerende Status Troels Andreasen 20

21 Modellering af begrænsninger Referenciel integritet netop en refereret entitet skal eksistere (det man refererer til skal eksistere) ER, notation: Studerende Læser Fag andre notationer findes Praktisk betydning: Studerende Fag opret Check at - Fag eksisterer slet - Check at Studerende ikke eksisterer Troels Andreasen 21

22 Modellering af begrænsninger Mulighederne for at notere f.eks. mutiplicitet varierer meget denne har et meget brugt alternativ hvor mange til mange bliver Studerende Læser Fag n 1 Studerende Læser Fag n m Studerende Læser Fag kan yderligere detaljeres med min:max (begge veje) 0:n 1:2 Studerende Læser Fag så hvad bliver referenciel integritet til med min:max??? Troels Andreasen 22

23 Modellering af begrænsninger med min:max: vil referenciel integritet Studerende Læser Fag blive til mens bliver til 0:n 1:1 Studerende Læser Fag Studerende Læser Fag 0:n 0:1 Studerende Læser Fag Troels Andreasen 23

24 Svag entitetstype Svag entitetstype E entitetstype, der ikke er identificeret igennem egne attributter låner nøgle igennem sammenhæng til anden entitetstype F E S F N F bidrager til E med nøglen i F (altså N er attribut i E) lån kan være transitive Eksempel, (EU s person-register) (Pnr kun entydigt lokalt pr. land): Pnr Lnr Borger-i Land Troels Andreasen 24

25 Svag entitetstype Svag i flere led (transitivt lån af nøgle) G bidrager til F med nøglen i G (altså N er attribut i F) F bidrager til E med nøglen i F (altså N er attribut i E) E S1 F S2 G N Svag i flere retninger ved flere svage sammenhænge: flere lånte nøgler N1 F S1 E S2 G N2 altså N1 og N2 er attributter i E Troels Andreasen 25

26 Svag entitetstype, eksempel Svag i flere led, eksempel Domæne bidrager med dnavn til nøglen i Server Server bidrager med snavn til nøglen i Mailbruger troels bnavn homer snavn ruc.dk dnavn Mailbruger S1 Server S2 Domæne Fornavn Efternavn Troels Andreasen Troels Andreasen 26

27 Principper for design At designe (modellere) handler om At praktisere sund fornuft Skemaer skal give mening Hus Dan skemaer således at det er enkelt at forklare denne mening Studerende Antal vinduer Hus Antal vinduer Fag Minimer redundans Undgå at introducere unødig redundans Studerende hører-til Hus Troels Andreasen 27

28 Principper for design Simpelt er bedst sammenlign dette Pnr Nr Studerende Følger Studium Består-af Fag med dette Pnr Nr Studerende Studerer Fag Troels Andreasen 28

29 Principper for design Attribut eller entitetstype baseret på individuelt skøn dog ofte oplagt Dan entitetstype for et "fænomen" når det har flere egenskaber end blot (f.eks.) et navn, såsom: ikke-nøgle attribut eller sammenhæng til andre entitetstyper eller det er mange-siden af en mange-til-en sammenhæng Troels Andreasen 29

30 Principper for design Hus berettiget som entitet har behov for ikke-nøgle attributten fag Studerende berettiget som entitet der er mange pr. forekomst af entiteten Hus Fag Studerende hører-til Hus Troels Andreasen 30