Модель «сутність – зв’язок». Основні поняття моделі «сутність – зв’язок»: сутності, зв’язки, атрибути та їх класифікація.

Модель «сутність-зв'язок» (ER-модель) (англ. Entity-relationship model або entity-relationship diagram) — модель даних, яка дозволяє описувати концептуальні схеми за допомогою узагальнених конструкцій блоків. ER-модель — це мета-модель даних, тобто засіб опису моделей даних. Існує ряд моделей для представлення знань, але одним з найзручніших інструментів уніфікованого представлення даних, незалежного від програмного забезпечення що його реалізує, є модель «сутність-зв'язок». Важливим є той факт, що з моделі «сутність-зв'язок» можуть бути породжені всі існуючі моделі даних (ієрархічна, мережева, реляційна, об'єктна), тому вона є найзагальнішою.

Модель сутність-зв'язок є результатом систематичного процесу, який описує та визначає деяку предметну область. Вона не визначає сам процес, а лише візуалізує його. Дані представлені у вигляді компонентів (сутностей), які пов'язані між собою певними зв'язками, які виражають залежності і вимоги між ними, такі як: одна будівля може бути розділена на нуль або більше квартир, але одна квартира може бути розташована лише в одній будівлі. Сутності можуть мати різні властивості (атрибути), які характеризують їх. Діаграми, створені для представлення цих сутностей, атрибутів і зв'язків графічно, називають сутність-зв'язок діаграмами.

ER-модель зазвичай реалізується в вигляді баз даних. У разі реляційної бази даних, в якій зберігаються дані в таблицях, кожен рядок кожної таблиці являє собою один екземпляр сутності. Деякі поля даних в цих таблицях вказують на індекси в інших таблицях. Такі поля є покажчиками фізичної реалізації зв'язків між сутностями.

Історія створення

Модель сутність-зв'язок була запропонована в 1976 Пітером Пін-Шен Ченом, американським професором комп'ютерних наук в університеті штату Луїзіана. Насправді, Чен не придумував цієї моделі самотужки, він взяв ідеї з попередніх робіт наприклад, А. Брауна та інших. Але Чен зробив дуже багато для формалізації та популярності ERM, а також для її проникнення в літературу.

Модель «сутність-зв'язок»

Коли ми говоримо про сутність, ми зазвичай говоримо про деякий аспект реального світу, який можна виділити поміж інших аспектів. Сутність — це збірне поняття, деяка абстракція реально існуючого об'єкта, процесу, явища чи деякого уявлення про об'єкт. Хоча термін сутність найбільш вживаний, потрібно розрізняти поняття типу сутності та екземпляру сутності. Поняття тип сутності відноситься до набору однорідних особистостей, предметів, подій або ідей, виступаючих як ціле. Екземпляр сутності відноситься до конкретної речі в наборі. Наприклад, типом сутності може бути МІСТО, а екземпляром — Київ, Львів і т. д.

Виділяють три види сутностей: стрижнева, асоціативна (асоціація) і характеристична (характеристика):

Стрижнева (сильна) сутність — незалежна від інших сутність. Стрижнева сутність не може бути асоціацією, характеристикою чи позначенням. Асоціативна сутність (або асоціація) виражає собою зв'язок «багато до багатьох» між двома сутностями. Є цілком самостійною сутністю. Наприклад, між сутностями ЧОЛОВІК і ЖІНКА існує асоціативний зв'язок, висловлюваний асоціативної сутністю ШЛЮБ. Характеристичну сутність ще називають слабкою сутністю. Вона пов'язана з більш сильною сутністю зв'язками «один до багатьох» і «один до одного». Характеристична сутність описує або уточнює іншу сутність. Вона повністю залежить від неї і зникає зі зникненням останньої. Наприклад, сутність Зарплата є характеристикою конкретних працівників підприємства і не може в такому контексті існувати самостійно — при видаленні екземпляра сутності Працівника повинні бути видалені і екземпляри сутності Зарплата, пов'язані з видаленим працівником. Позначення це така сутність, з якої інші сутності пов'язані за принципом «багато до одного» або «один до одного». Позначення, на відміну характеристики є самостійною сутністю. Наприклад, сутність Факультет позначає приналежність студента до даного підрозділу інституту, але є цілком самостійною. При моделюванні прийнято виражати (іменувати) сутність іменником або іменником з прикметником, що характеризує його, а зв'язок дієсловом, що поєднує два чи більше іменників.

Сутності та зв'язки можуть мати свої атрибути. Наприклад, сутність громадянин має атрибут номер паспорту, а зв'язок має між сутностями гравець та аккаунт володіє атрибутом останній вхід.

Кожна сутність (якщо це не слабка сутність) має мати мінімальний набір унікальних атрибутів, що зветься первинним ключем.

Нотація Пітера Чена

Сутності відображуються у вигляді прямокутнків, зв'язки у вигляді ромбів. Якщо сутність бере участь у відносинах, вони пов'язані линією. Якщо відносини не є обов'язковими, то лінія пунктирна. Атрибути позначаються в вигляді овалів і пов'язані з однією сутністю або зв'язком. Овал похідних атрибутів зображується пунктирним контуром.

Crow's Foot

Нотація «вороняча лапка» Дана нотація була запропонована Гордоном Еверестом (англ. Gordon Everest) під назвою Inverted Arrow («обернена стрілка»), однак частіше за все цю нотацію називають Crow's Foot («вороняча лапка»), або ж Fork («виделка»).

Згідно даної нотації, сутність подається у вигляді прямокутника, де сутність виражається іменником. Ім'я сутності має бути унікальним в рамках однієї моделі.

Зв'язок зображується лінією, яка пов'язує дві сутності, що беруть участь у відношенні. Ступінь кінця зв'язку вказується графічно, множинність зв'язку зображується у вигляді «виделки» на кінці зв'язку. Модальність зв'язку так само зображується графічно — необов'язковість зв'язку позначається кружком на кінці зв'язку.

Атрибути сутності записуються усередині прямокутника, що зображує сутність і виражаються іменником в однині (можливо, з уточнюючими словами). Серед атрибутів виділяється ключ сутності — ненадлишковий набір атрибутів, значення яких в сукупності є унікальними для кожного екземпляра сутності.