Концептуальная модель предметной области

Концептуальная модель предметной области

или модель «Сущность - связь»

В основе ER-модели лежат следующие базовые понятия:

• Сущность ,с помощью которой моделируется класс однотипных объектов. Сущность имеет имя, уникальное в пределах моделируемой системы.

Так как сущность соответствует некоторому классу однотипных объектов, то предполагается, что в системе существует множество экземпляров данной сущности.

• Объект , которому соответствует понятие сущности, имеет свой набор  атрибутов —  характеристик, определяющих свойства данного представителя класса.

• Например , у сущности Сотрудник может быть следующий набор атрибутов: Табельный номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Количество детей, Наличие родственников за границей.

• Набор атрибутов, однозначно идентифицирующий конкретный  экземпляр сущности , называют ключевым .

• Для сущности Сотрудник ключевым будет атрибут Табельный номер, поскольку для всех сотрудников данного предприятия табельные номера будут различны. Экземпляром сущности Сотрудник будет описание конкретного сотрудника предприятия.
• Одно из общепринятых графических обозначений сущности — прямоугольник, в верхней части которого записано имя сущности, а ниже перечисляются атрибуты, причем ключевые атрибуты помечаются, например, подчеркиванием или специальным шрифтом.

• Между сущностями могут быть установлены  связи , показывающие, каким образом сущности соотносятся или взаимодействуют между собой.
• Связь может существовать между двумя разными сущностями или между сущностью и ей же самой  ( рекурсивная связь ) .Она показывает, как связаны экземпляры сущностей между собой.
• Если связь устанавливается между двумя сущностями, то она определяет взаимосвязь между экземплярами одной и другой сущности.
• Например , если у нас есть связь между сущностью "Студент" и сущностью "Преподаватель" и эта связь — руководство дипломными проектами, то каждый студент имеет только одного руководителя, но один и тот же преподаватель может руководить множеством студентов-дипломников. Поэтому это будет связь "один-ко-многим" (1:М), один со стороны "Преподаватель" и многие со стороны "Студент" 

В разных нотациях  мощность связи  изображается по-разному.

В нашем примере мы используем нотацию CASE, здесь множественность изображается путем разделения линии связи на 3. Связь имеет общее имя "Дипломное проектирование" и имеет имена ролей со стороны обеих сущностей.

Со стороны студента эта роль называется "Пишет диплом под руководством", со стороны преподавателя эта связь называется " Руководит "

Связи делятся на три типа по множественности:  один-к-одному  (1:1),  один-ко-многим  (1:M),  многие-ко-многим  (M:M).

Связь один-к-одному означает, что экземпляр одной сущности связан только с одним экземпляром другой сущности.

Связь 1: M означает, что один  экземпляр сущности , расположенный слева по связи, может быть связан с несколькими экземплярами сущности, расположенными справа по связи.

Связь "один-к-одному" (1:1) означает, что один экземпляр одной сущности связан только с одним экземпляром другой сущности.

Связь "многие-ко-многим" (M:M) означает, что один экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй сущности, и наоборот, один экземпляр второй сущности может быть связан с несколькими экземплярами первой сущности.

Например, если мы рассмотрим связь типа "Изучает" между сущностями "Студент" и "Дисциплина", то это связь типа "многие-ко-многим" (M:M), потому что каждый студент может изучать несколько дисциплин, но и каждая дисциплина изучается множеством студентов.

Между двумя сущностями может быть задано сколько угодно связей с разными смысловыми нагрузками.

Например, между двумя сущностями "Студент" и "Преподаватель" можно установить две смысловые связи, одна —"Дипломное проектирование", а вторая может быть условно названа "Лекции", и она определяет, лекции каких преподавателей слушает данный студент и каким студентам данный преподаватель читает лекции. Это связь типа  многие-ко-многим .

Связь любого из этих типов может быть  обязательной ,если в данной связи должен участвовать каждый  экземпляр сущности и необязательной —  если не каждый  экземпляр сущности  должен участвовать в данной связи.

При этом связь может быть обязательной с одной стороны  и  необязательной с другой стороны .

Обязательность связи тоже по-разному обозначается в разных нотациях. Здесь в примере необязательность связи обозначается пустым кружочком на конце связи, а обязательность перпендикулярной линией, перечеркивающей связь.

Кружочек означает, что ни один экземпляр не может участвовать в этой связи.

А перпендикуляр интерпретируется как то, что по крайней мере один  экземпляр сущности  участвует в этой связи.

Рассмотрим для этого ранее приведенный пример связи "Дипломное проектирование". На нашем рисунке эта связь интерпретируется как необязательная с двух сторон. Но на самом деле каждый студент, который пишет диплом, должен иметь своего руководителя дипломного проектирования, но, с другой стороны, не каждый преподаватель должен вести дипломное проектирование. Поэтому в данной смысловой постановке изображение этой связи изменится и будет выглядеть таким, как представлено на рисунке .

В ER-модели допускается принцип категоризации сущностей. Это значит, что существует понятие  подтипа сущности , то есть сущность может быть представлена в виде двух или более своих подтипов —  сущностей , каждая из которых может иметь общие атрибуты и отношения и/или атрибуты и отношения, которые определяются однажды на верхнем уровне и наследуются на нижнем уровне. Все подтипы одной сущности рассматриваются как взаимоисключающие, и при разделении сущности на подтипы она должна быть представлена в виде полного набора взаимоисключающих подтипов.

Если на уровне анализа не удается выявить полный перечень подтипов, то вводится специальный подтип , называемый условно ПРОЧИЕ , который в дальнейшем может быть уточнен. В реальных системах бывает достаточно ввести подтипизацию на двух-трех уровнях.

• Сущность, на основе которой строятся подтипы, называется  супертипом .
• Любой экземпляр  супертипа  должен относиться к конкретному подтипу.
• Для графического изображения принципа категоризации или типизации сущности вводится специальный графический элемент, называемый  узел-дискриминатор ,в данной нотации  он изображается в виде полукруга, выпуклой стороной обращенного к суперсущности. Эта сторона соединяется направленной стрелкой с суперсущностью, а к диаметру этого круга стрелками подсоединяются подтипы данной сущности. 

• Каждый тест в некоторой системе тестирования является либо тестом проверки знаний языка  SQL , либо некоторой аналитической задачей, которая выполняется с использованием заранее написанных Java-апплетов, либо тестом по некоторой области знаний, состоящим из набора вопросов и набора ответов, предлагаемых к каждому вопросу.
• В результате построения модели  предметной области  в виде набора сущностей и связей получаем связный  граф . В полученном графе необходимо избегать циклических связей — они выявляют некорректность модели.