Описание связей между объектами

Помимо связи между объектом и его свойствами в ИЛМ фиксируются связи между объектами разных классов. Различают типы связей «один к одному» (1:1), «один ко многим» (1: N), «многие к одному» (N:) и «многие ко многим» (N: М). тип связи называют также степенью связи.

Кроме степени связи в ИЛМ для характеристики связи между объектами разных классов надо указывать так называемый класс принадлежности. Класс принадлежности показывает, должен или не должен объект одного класса участвовать в связи с каким-либо объектом другого класса. Класс принадлежности объекта должен быть либо обязательным, либо необязательным.

Если все объекты данного класса должны участвовать в связи, то класс принадлежности для этих объектов называется обязательным. Если некоторые объекты данного класса могут не участвовать в связи, то класс принадлежности называется необязательным.

В ИЛМ связи между объектами с учетом степени связи и класса принадлежности описываются с помощью ER-диаграмм, впервые предложенных Ченом (Chen Р. Р. S.) в 1979 г., называемых также диаграммами «сущность — связь» или «объект — связь» (ER — первые буквы английских слов Entity (сущность, объект) и Relationship (связь)).

Предположим, что предметной областью является кафедра института, преподаватели которой читают дисциплины, имеющиеся в учебном плане.

Двумя главными классами объектов, или сущностями, представляющими интерес, являются ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и КУРС. Эти две сущности соотносятся с помощью связи ЧИТАЕТ, что позволяет сказать:

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ЧИТАЕТ КУРС Связь ЧИТАЕТ, существующая между указанными сущностями, может быть представлена двумя способами. На рис. 6.5 связь сущностей представлена с помощью диаграммы ERэкземпляров. На диаграмме показано, какой конкретно курс читает каждый преподаватель, причем каждый преподаватель идентифицируется номером преподавателя (НП), а каждый курс — номером курса (НК).

Рис. 6.5. Пример диаграммы ER-экзсмпляров.

Рис. 6.6. Пример диаграммы ER-типа.

На рис. 6.6 связь сущностей представлена диаграммой ER-типа.

Приведенные примеры диаграмм отражают степень связи и класс принадлежности объектов, или сущностей, а именно: степень связи объектов, или сущностей, 1: 1, а классы принадлежности обеих сущностей необязательные.

При изображении диаграмм используется термины «сущность», «связь» и «атрибут», которые были определены в разд. 1.5.

На диаграмме ER-экземпляров (см. рис. 6.5) названия всех сущностей помещены над экземплярами этих сущностей, и в названиях использованы прописные буквы, в то время как каждый экземпляр сущности идентифицируется значением атрибута. Так, КУРС является сущностью, а К1 — конкретным экземпляром сущности.

Связь также именуется, и ее название, составленное из прописных букв, размещается над экземплярами связи, при этом экземпляр каждой отдельной связи задается линией между теми двумя экземплярами сущностей, которые эта связь соединяет. Экземпляр связи между К1 и ПЗ, например, означает, что преподаватель с номером ПЗ читает курс с номером К1.

Атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации экземпляра сущности, называется ключом сущности.

Каждый экземпляр связи однозначно определяется набором ключей сущностей, соединяемых этой связью.

На диаграмме ER-типа (см. рис. 6.6) сущности представляются в виде прямоугольников, а связи — в виде ромбов. Ниже каждой сущности размещается подчеркнутый атрибут или набор атрибутов, являющийся ключом сущности для этой сущности. Цифры «1» рядом с сущностями указывают степень связи 1:1, а точки на линиях, соединяющих ромб с прямоугольниками, обозначают необязательный класс принадлежности.

Можно рекомендовать более простой способ изображения связи на диаграмме ER-типа, учитывающий степень связи сущностей: вместо ромба используется двусторонняя стрелка, соединяющая сущности, а название связи записывается над стрелкой или не указывается. На рис. 6.7 приведены возможные способы изображения связей, соответствующие различным степеням связи.

Рис. 6.7. Альтернативные способы изображения связей сущностей с учетом степеней связи.

Диаграммы, изображенные на рис. 6.5 и 6.6, соответствуют случаю, когда каждый преподаватель читает не более одного курса, и каждый курс читается не более чем одним преподавателем, т. е. допускается наличие преподавателей, не читающих курсы, и курсов, не читаемых вовсе. Таким образом, ни один преподаватель не должен читать более одного курса, и ни один курс не должен читаться более чем одним преподавателем.

Диаграмма ER-типа, изображенная на рис. 6.8, а, соответствует случаю, когда каждый преподаватель читает только один курс, а каждый курс читается не более чем одним преподавателем. Поскольку все преподаватели участвуют в чтении какого-либо курса, т. е. связаны с каким-либо курсом, то класс принадлежит сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ является обязательным и этот факт отмечается точкой в блоке, смежном с прямоугольником сущности.

Диаграмма ER-типа, изображенная на рис. 6.8, б, соответствует случаю, когда каждый преподаватель читает не более одного курса (т.е. 1 или 0 курсов), а каждый курс читается только одним преподавателем.

Диаграмма ER-типа, изображенная на рис. 6.8, в, соответствует случаю, когда каждый преподаватель читает только один курс и каждый курс читается только одним преподавателем.

Рис. 6.8 Диаграммы ER-типа для случая степени связи 1 :1 и различных классов принадлежности

Во всех четырех случаях степень связи равна 1:1, а сочетание классов принадлежности сущностей различается.

11а диаграммах ER-типа непосредственно под каждой сущностью выписывается и выделяется подчеркиванием ключ этой сущности: НП (номер преподавателя) для сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и НК (номер курса) для сущности КУРС. Точки, расположенные вслед за каждым из этих атрибутов, указывают на то, что никакие другие атрибуты, сущности не могут быть частью ее ключа.

Помимо рассмотренных случаев организации чтения курсов преподавателями возможны и другие, например:

• 1) каждый преподаватель может читать одновременно несколько курсов, но каждый курс читается не более чем одним преподавателем;
• 2) каждый преподаватель читает не более одного курса, но каждый курс может читаться сразу несколькими преподавателями;
• 3) каждый преподаватель может читать несколько курсов (в частности, ни одного курса) и каждый курс может читаться несколькими преподавателями (в частности, ни одним преподавателем).

Этим случаям соответствуют степени связи l:N, N: i, N: M и различные сочетания классов принадлежности сущностей. На рис. 6.9—6.11 приведены диаграммы ER-типа, отражающие все возможные случаи организации чтения курсов преподавателями.

Рис. 6.9. Диаграммы ER-типа для случая степени связи 1 : N Рис. 6.10. Диаграмма ER-типа для случая степени связи N: 1 Рис. 6.11. Диаграмма ER-типа для случая степени связи N: М.