Построение моделей в ERwin. Общие принципы работы в erwin Инструменты для создания модели в ERwin

Лабораторная работа №4. Определение связей между сущностями в ERwin

Как отмечалось в упражнении 3, для построения логической модели дан - ных, прежде всего, необходимо определить набор сущностей и задать связи меж- ду ними. На упражнении 3 была создана диаграмма, содержащая четыре сущно - сти (рисунок 4.1). Методику определения связи между ними мы рассмотрим на текущем упражнении.

https://pandia.ru/text/78/177/images/image002_182.gif" width="123" height="128 src=">ется генерируемая по умолчанию глагольная фраза - «R/1» (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Неидентифицирующая связь

Шаг 3. Перейдите на уровень атрибутов и обратите внимание на то, что у сущно- сти «Учебное место» добавился атрибут первичного ключа от сущности «Класс» и помечен буквами «FK». Говорят, что атрибут «мигрировал», a FK (foreign key) означает, что атрибут является частью внешнего ключа (рисунок 4.3). Для иден - тифицирующей связи внешний ключ всегда входит в первичный ключ дочерней

сущности, для неидентифицирующей не входит.

Рисунок 4.3 - Миграция атрибутов

Шаг 4. Назначьте связи глагольную фразу. Для этого выделите связь, щелкнув по ней указателем мыши, затем нажмите правую кнопку мыши и в контекстном ме - ню выберите пункт «Relationship Properties… » (свойства отношений).

Общий вид окна редактора связей показан на рисунке 4.4.

Базы данных" href="/text/category/bazi_dannih/" rel="bookmark">базы данных . В нашем примере, так как при анализе предметной области мы выяснили, что учебное место не может существовать отдельно от класса, установите этот пе - реключатель в позицию «No Nulls». Тем самым накладывается условие, что у су- ществующего экземпляра рабочего места всегда должна быть ссылка на класс, в который оно входит.

Закладка «Definition» (определение).

На этой странице вводится определение связи. Текст определения связи, как и в случае сущности, зависит от стандартов, принятых на предприятии, и должен об - легчать восприятие модели.

Закладка «Rolename» (Имя роли)

Имя роли (rolename) - это дополнительная характеристика, которая может при-

сваиваться мигрирующему атрибуту первичного ключа (рисунок 4.5).

https://pandia.ru/text/78/177/images/image006_79.gif" width="358" height="221 src=">

Рисунок 4.6 – Контекстное меню диаграммы для отображения мигрирующих атрибутов сущностей

Закладка «RI Actions» (Установки ссылочной целостности)

Закладка предназначена для задания параметров ссылочной целостности проек-

тируемой базы данных (рисунок 4.7).

Установки ссылочной целостности - это логические конструкции, которые вы- ражают бизнес-правила использования данных. Они определяют, какие действия должна выполнить СУБД при удалении, вставке или изменении строки таблицы (экземпляра сущности). Заданные таким образом действия могут использоваться впоследствии при автоматической генерации триггеров , поддерживающих цело - стность данных

Существуют следующие виды действий или правил, определяемых в логической модели:

1 RESTRICT - запрет удаления, вставки или изменения экземпляра сущности

2 CASCADE - при удалении экземпляра родительской сущности удаление всех экземпляров дочерней сущности, ссылающихся на удаляемый роди- тельский экземпляр.

3 SET NULL - при удалении экземпляра родительской сущности атрибутам внешнего ключа всех экземпляров дочерней сущности, присваивается зна - чение NULL.

4 SET DEFAULT - то же самое, что и в предыдущем случае, только вместо значения NULL присваивается значение по умолчанию.

5 NONE - никаких действий не предпринимается.

Рисунок 4.7 – Закладка «RI Actions» (Установки ссылочной целостности)

Эти правила задаются на вставку, удаление и изменение экземпляра как родитель - ской, так и дочерней сущности. Таким образом, каждая связь должна обладать на - бором из шести правил, которые вводятся в поля, объединенные общим заголов - ком «RI Actions». При добавлении связи в диаграмму ERwin по умолчанию уста - навливает для нее набор правил, которые можно редактировать в диалоге «Model Properties» (Свойства модели) на вкладке «RI Defaults»(рисунок 4.8), вызываю-

щемся путем выбора из главного меню команды «Model» Server» и, далее, подко-

манды «Model Properties» (рисунок 4.9).

https://pandia.ru/text/78/177/images/image009_57.gif" width="227" height="289 src=">

Рисунок 4.9 – Порядок вызова диалогового окна «Model Properties»

Правила, присваиваемые связи по умолчанию, можно изменить, выбрав нужное значение из выпадающего списка (см. рисунок 4.8). При нажатии на кнопку «Re - bind» (переназначить) новые установки умолчаний переносятся в текущую мо-

дель, если же просто выйти из диалога, не делая переназначения, то измененные установки будут влиять только на новые модели.

Каждый тип связи имеет, в зависимости от вида действия, свой набор допустимых правил, приведенный в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Набор допустимых правил для различных типов связей

действия	Тип связи (Relationship Type)
Идентифици-	Неидентифици- рующая (Non- Identifying, Nulls	Неидентифици- рующая (Non- Identifying, No	ная связь
(удаление дочернего объекта)			CASCADE, NONE SET NULL,	CASCADE, NONE SET DEFAULT
(вставка дочернего объекта)			CASCADE, NONE SET NULL,	CASCADE, NONE SET DEFAULT
(изменение дочернего объекта)			CASCADE, NONE SET NULL, SET DE - FAULT	CASCADE, N6NE SET
(удаление родитель - ского объ- екта)			CASCADE, NONE SET	CASCADE, NONE SET
(вставка родитель - ского объ- екта)			CASCADE, NONE SET NULL,	CASCADE. NONE SET DEFAULT
(изменение родитель - ского объ - екта)			CASCADE, NONE SET	CASCADE, NONE SET

Установки для связи «Класс - Учебное место», присвоенные по умолчанию, за - прещают вставку и изменение экземпляра дочерней сущности, а также удаление и изменение родительской сущности. Это означает, что не допускается удаление

или изменение класса, если в нем имеются учебные места, а также ввод учебного места без указания класса или со ссылкой на несуществующий класс. Тем самым мы выполнили условие, по которому учебное место может существовать только в составе класса.

Закладка «UDP» (Параметры устанавливаемые пользователем)

Закладка - UDP, как и у предыдущих объектов диаграммы, позволяет присвоить связи свой набор пользовательских свойств.

Итак, мы создали неидентифицнрующую связь между сущностями «Класс» и

«Учебное место» с условием «No Nulls». Очевидно, связь того же типа должна существовать между сущностями «Тип оборудования» и «Единица оборудова- ния», так как единица оборудования обязательно должна иметь тип. Внесите эту связь в диаграмму, выполнив те же действия, что и в предыдущем случае. Вызо - вите редактор связей и измените глагольную фразу на «описывает», остальные установки связи оставьте неизменными. Обратите внимание, что атрибут «код ти- па оборудования» мигрировал в состав неключевых атрибутов сущности «Учеб- ное место» (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10 – Атрибут «код типа оборудования» мигрировал в состав неключевых атрибутов сущности «Учебное место»

Рассмотрим теперь связь между сущностями «Учебное место» и «Единица обору- дования». Как мы выяснили при обследовании предметной области, единицы оборудования образуют некий фонд комплектующих, часть из которых установ - лена в учебные места. Другая часть комплектующих может находиться на складе, быть неисправной и дожидаться списания и т. п., то есть существовать отдельно от учебного места. Таким образом, сущности «Учебное место» и «Единица обо- рудования» не зависят друг от друга, и должны быть ассоциированы неиден - тифицирующей связью.

Шаг 5. Выберите неидентифицирующую связь в палитре инструментов и внесите ее в диаграмму, выбрав «Учебное место» в качестве родительской сущности, а

«Единицу оборудования» - дочерней. В редакторе связи измените глагольную фразу «Parent-to-Child» на «состоит из». Неидентифицирующая связь имеет две разновидности - допускающая значения NULL (Nulls Allowed) и не допускающая (No Nulls). По умолчанию выбирается разновидность «Nulls Allowed», оставьте это без изменений. Такая установка означает, что у экземпляра сущности «Едини - ца оборудования» поля внешнего ключа могут иметь нулевое значение, то есть

отсутствовать указание на экземпляр «Учебного места». Таким образом, единица оборудования может существовать «сама по себе».

После установки связей диаграмма на уровне сущностей будет иметь вид, пока-

https://pandia.ru/text/78/177/images/image012_32.gif" width="556" height="327 src=">ние связей, показанное на рисунке 4.12.

Рисунок 4.12 - Изображение связей в нотации IDEF1X

Помимо типа связи, на диаграмме могут отображаться и установки ссылочной це-

лостности - для этого необходимо выбрать в контекстном меню диаграммы пункт

«Relationship Display» и подпункт «Referential Integrity» (Шаг 6. ).

Алфавит" href="/text/category/alfavit/" rel="bookmark">алфавит- ные группы, разделенные символом двоеточия «:». Первый символ обозначает действие, к которому относится правило целостности: D - удаление (delete), I - вставка (insert), U - изменение (update).

Вторая группа обозначает правило: R - RESTRICT, С - CASCADE, SN - SET NULL, SD - SET DEFAULT. Таким образом, запрет удаления обозначается D:R, а установка NULL при изменении - U:SN. Обозначения проставляются у родитель- ского или дочернего конца связи, в зависимости от того, к какой сущности они относятся. С включенными установками ссылочной целостности диаграмма вы-

глядит так, как показано на рисунке 4.14.

Рисунок 4.14 - ER-диаграмма с включенными установками ссылочной целостности

На диаграмме теперь определена одна из объектных областей, которых мы выде - лили четыре - материальное обеспечение процесса обучения. Рассмотрим другие объектные области на последующих упражнениях.

Шаг 7. На вкладке «Уровень сущностей» сохраните модель, например, под име-

нем Lab_4_Petrov. er1.

Шаг 8. Выполните индивидуальное задание по определению связей между сущ-

ностями в ERwin для указанной предметной области (см. таблица 3.4).

1. Результаты выполнения шагов 1 – 7 программы занятия.

2. Результаты выполнения индивидуального задания.

Контрольные вопросы

1. Как различают зависимые и независимые сущности на диаграмме ERwin?

2. Какая связь между сущностями называется неидентифицирующей?

3. Что такое физическая и логическая модель данных?

4. Какая связь между сущностями называется идентифицирующей?

5. Поясните смысл утверждения о том, что некоторый атрибут «мигрировал»?

6. Что обозначает символика «FK» на диаграмме ERwin?

7. Какими возможностями обладает редактора связей?

8. Каково изображение связей в нотации IDEF1X?

9. Как производится обозначение ссылочной целостности на диаграмме

10.Какие связи между сущностями были использованы при выполнении инди-

видуального задания?

Связь является логическим соотношением между сущностями. Каждая связь должна именоваться глаголом или глагольной фразой. Имя связи выражает некоторое ограничение или бизнес-правило и облегчает чтение диаграммы. По умолчанию имя связи на диаграмме не показывается. На логическом уровне можно установить идентифицирующую связь "один-ко-многим", связь "многие-ко-многим" и неидентифицирующую связь "один-ко-многим". Связь - это понятие логического уровня, которому соответствует внешний ключ на физическом уровне. В ERwin связи представлены пятью основными элементами информации:

● тип связи (идентифицирующая, неидентифицирующая, полная/неполная категория, неспецифическая связь);

● родительская сущность;

● дочерняя (зависимая) сущность;

● мощность связи (cardinality);

● допустимость пустых (null) значений.

В IDEFIX различают зависимые и независимые сущности. Тип сущности определяется ее связью с другими сущностями. Идентифицирующая связь устанавливается между независимой (родительской) и зависимой (дочерней) сущностями. Зависимая сущность изображается прямоугольником со скругленными углами. При установлении идентифицирующей связи атрибуты первичного ключа родительской сущности автоматически переносятся в состав первичного ключа дочерней сущности. Эта операция дополнения атрибутов дочерней сущности при создании связи называется миграцией атрибутов. В дочерней сущности новые атрибуты помечаются как внешний ключ - FK.

При установлении неидентифицирующей связи дочерняя сущность остается независимой, а атрибуты первичного ключа родительской сущности входят в состав неключевых атрибутов дочерней сущности. Неидентифицирующая связь служит для связывания независимых сущностей. Для определения связей ERwin выбирается тип связи, затем мышью указывается родительская и дочерняя сущность. Идентифицирующая связь изображается сплошной линией; не идентифицирующая - пунктирной линией. Линии заканчиваются точкой со стороны дочерней сущности.

Мощность связей (Cardinality) - служит для обозначения отношения числа экземпляров родительской сущности к числу экземпляров дочерней.

Различают четыре типа сущности:

· общий случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0, 1 или много экземпляров дочерней сущности; не помечается каким-либо символом;

· символом Р помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 1 или много экземпляров дочерней сущности (исключено нулевое значение);

· символом Z помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0 или 1 экземпляр дочерней сущности (исключены множественные значения);

· цифрой помечается случай точного соответствия, когда одному экземпляру родительской сущности соответствует заранее заданное число экземпляров дочерней сущности.

· допустимость пустых (NULL) значений в не идентифицирующих связях ERwin изображает пустым ромбиком на дуге связи со стороны родительской сущности.

Имя связи на логическом уровне представляет собой глагол, связывающий сущности. Физическое имя связи (которое может отличаться от логического) для ERWin означает имя ограничения или индекса. Для отображения имени связи выберите опцию в меню: Format/Relationship Display/Verb phrase.

Некоторые сущности определяют целую категорию объектов одного типа. В ERwin в таком случае создается сущность для определения категории и для каждого элемента категории, а затем вводится для них связь категоризации. Родительская сущность категории называется супертипом, а дочерние - подтипом.

Например, сущность «входящий документ» может быть как запросом, так и распоряжением. Первые и вторые имеют различные, частично пересекающиеся наборы атрибутов (минимальное пересечение подтипов составляет первичный ключ). Общая часть этих атрибутов, включая первичный ключ, помещается в сущность-супертип «входящий документ». Различная часть (например, данные о содержании, отправителе) помещается в сущности-подтипы.

В сущности-супертипе вводится атрибут-дискриминатор, позволяющий различать конкретные экземпляры сущности - подтипа.

В зависимости от того, все ли возможные сущности-подтипы включены в модель, категорийная связь является полной или неполной.

Рисунок 1.4 - Пример неполного множества категорий

Рисунок 1.5 - Пример полного множества категорий

3. Сущность может быть общей сущностью в любом количестве отношений категоризации.

4. Атрибуты первичного ключа сущности-категории должны совпадать с атрибутами первичного ключа общей сущности.

5. Все экземпляры сущности-категории имеют одно и то же значение дискриминатора, и все экземпляры других категорий должны иметь другие значения дискриминатора (см. рис. 4 и рис.5).

Роли.

Имя роли (функциональное имя) – это синоним атрибута внешнего ключа, который показывает, какую роль играет атрибут в дочерней сущности. По умолчанию в списке атрибутов показываются только имя роли. Для отображения полного имени атрибута (как функционального имени, так и имени роли) следует в контекстном меню выбрать пункт Format/ Entity Display и затем включить опцию Rolename/Attribute. Полное имя показывается как функциональное имя и базовое имя, разделенные точкой. Имя роли задается на вкладке Rolename диалогового окна Relationship. Это окно вызывается двойным щелчком мыши по линии связи.

Обязательным является применение имен ролей в том случае, когда два или более атрибутов одной сущности определены по одной и той же области, т.е. они имеют одинаковую область значений, но разный смысл.

Представления.

Представления (view), или, как их иногда называют, временные или производные таблицы, представляют собой объекты БД, данные в которых не хранятся постоянно, как в таблице, а формируются динамически при обращении к представлению. Представление не может существовать само по себе, а определяется только в терминах одной или нескольких таблиц. Применение представлений позволяет разработчику БД обеспечить каждому пользователю или группе пользователей свой взгляд на данные, что решает проблемы простоты использования и безопасности данных.

Возможны две точки зрения на информационную модель и, соответственно, два уровня модели. Первый - логический уровень (точка зрения пользователя) означает прямое отображение фактов из реальной жизни. Например, люди, столы, отделы, собаки и компьютеры являются реальными объектами. Они именуются на естественном языке, с любыми разделителями слов (пробелы, запятые и т.д.). На физическом уровне модели рассматривается использование конкретной СУБД, определяются типы данных (например, целое или вещественное число), индексы для таблиц.

ERwin предоставляет возможности создавать и управлять этими двумя различными уровнями представления одной диаграммы (модели), равно как и иметь много вариантов отображения на каждом уровне. Термин "логический уровень" в ERwin соответствует концептуальной модели.

Этапы построения информационной модели:

· определение сущностей;

· определение зависимостей между сущностями;

· задание первичных и альтернативных ключей;

· определение атрибутов сущностей;

· приведение модели к требуемому уровню нормальной формы;

· переход к физическому описанию модели: назначение соответствий имя сущности - имя таблицы, атрибут сущности - атрибут таблицы;

· задание триггеров, процедур и ограничений;

· генерация базы данных.

Erwin создает визуальное представление (модель данных) для решаемой задачи. Это представление может использоваться для детального анализа, уточнения и распространения документации, необходимой в цикле разработки. Однако ERwin далеко не только инструмент для рисования. ERwin автоматически создает базу данных (таблицы, индексы, хранимые процедуры, триггеры для обеспечения ссылочной целостности и другие объекты, необходимые для управления данными).

Создание сущности.

Для внесения сущности в модель необходимо щелкнуть по кнопке сущности на панели инструментов (Erwin Toolbox) , затем - по тому месту на диаграмме, где необходимо расположить новую сущность. Щелкнув правой кнопкой мыши по сущности и выбрав из всплывающего меню пункт Entity Editor, можно вызвать диалог Entity Editor, в котором определяются имя, описание и комментарии сущности.

Каждая сущность должна быть полностью определена с помощью текстового описания в закладке Definition. Эти определения полезны как на логическом уровне, поскольку позволяют понять, что это за объект, так и на физическом уровне, поскольку их можно экспортировать как часть схемы и использовать в реальной БД (CREATE COMMENT on entity_name). Закладки Note, Note2, Note3, UDP (User Defined Properties - Свойства, определенные пользователем) служат для внесения дополнительных комментариев и определений к сущности.

В закладке Icon каждой сущности можно поставить в соответствие изображение, которое будет отображаться в режиме просмотра модели на уровне иконок и изображение, которое будет отображаться на всех других уровнях.

Закладка UDP диалога Entity Editor служит для определения свойств, определяемых пользователем (User - Defined Properties). При нажатии на кнопку этой закладки вызывается диалог User - Defined Property Editor (также вызывается из меню Edit/UDPs). В нем необходимо указать вид объекта, для которого заводится UDP (диаграмма в целом, сущность, атрибут и т.д.) и тип данных. Для внесения нового свойства следует щелкнуть в таблице по кнопке и внести имя, тип данных, значение по умолчанию и определение.

Создание атрибутов

Для описания атрибутов следует, щелкнув правой кнопкой по сущности, выбрать в появившемся меню пункт Attribute Editor. Появится диалог Attribute Editor.

Если щелкнуть по кнопке New, то в появившемся диалоге New Attribute можно указать имя атрибута, имя соответствующей ему в физической модели колонки и домен. Домен атрибута будет использоваться при определении типа колонки на уровне физической модели.

Для атрибутов первичного ключа в закладке General диалога Attribute Editor необходимо сделать пометку в окне выбора Primary Key.

Закладки Definition, Note и UDP несут те же функции, что и при определении сущности, но на уровне атрибутов.

Для большей наглядности диаграммы каждый атрибут можно связать с иконкой. Это можно сделать при помощи списка выбора Icon в закладке General.

Очень важно дать атрибуту правильное имя. Атрибуты должны именоваться в единственном числе и иметь четкое смысловое значение.

Согласно синтаксису IDEF1X, имя атрибута должно быть уникальным в рамках модели (а не только в рамках сущности!). По умолчанию при попытке внесения уже существующего имени атрибута ERwin переименовывает его. Например, если атрибут Комментарий уже существует в модели, другой атрибут (в другой сущности) будет назван Комментарий/2, затем Комментарий/3 и т.д.

При переносе атрибутов внутри и между сущностями можно воспользоваться техникой drag&drop, выбрав кнопку в палитре инструментов.

Создание связи.

В палитре инструментов кнопка соответствует идентифицирующей связи, кнопка связи многие-ко-многим и кнопка соответствует неидентифицирующей связи. Для редактирования свойств связи следует щелкнуть правой кнопкой мыши по связи и выбрать на контекстном меню пункт Relationship Editor.

В закладке General появившегося диалога можно задать мощность, имя и тип связи.

Мощность связи (Cardinality) - служит для обозначения отношения числа экземпляров родительской сущности к числу экземпляров дочерней.

Различают четыре типа мощности:

общий случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0, 1 или много экземпляров дочерней сущности, не помечается каким-либо символом;

символом P помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 1 или много экземпляров дочерней сущности (исключено нулевое значение);

символом Z помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0 или 1 экземпляр дочерней сущности (исключены множественные значения);

цифрой помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствует заранее заданное число экземпляров дочерней сущности.

По умолчанию символ, обозначающий мощность связи, не показывается на диаграмме. Для отображения имени следует в контекстном меню, которое появляется, если щелкнуть правой кнопкой мыши по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели, выбрать пункт Display Options/Relationship и затем включить опцию Cardinality.

Тип связи (идентифицирующая/неидентифицирующая).

В IDEF1X различают зависимые и независимые сущности. Тип сущности определяется ее связью с другими сущностями. Идентифицирующая связь устанавливается между независимой (родительский конец связи) и зависимой (дочерний конец связи) сущностями. Когда рисуется идентифицирующая связь, ERwin автоматически преобразует дочернюю связь в зависимую. Зависимая сущность изображается прямоугольником со скругленными углами.

Экземпляр зависимой сущности определяется только через отношение к родительской сущности. При установлении идентифицирующей связи атрибуты первичного ключа родительской сущности автоматически переносятся в состав первичного ключа дочерней сущности. Эта операция дополнения атрибутов дочерней сущности при создании связи называется миграцией атрибутов. В дочерней сущности новые атрибуты помечаются как внешние ключи - (FK).

При установлении неидентифицирующей связи дочерняя сущность остается независимой, а атрибуты первичного ключа родительской сущности мигрируют в состав неключевых компонентов дочерней. Неидентифицирующая связь служит для связи независимых сущностей.

Идентифицирующая связь показывается на диаграмме сплошной линией с жирной точкой на дочернем конце связи, неидентифицирующая - пунктирной.

Для неидентифицирующей связи можно указать обязательность (Nulls в закладке General диалога Relationship Editor). В случае обязательной связи (No Nulls) при генерации схемы БД атрибут внешнего ключа получит признак NOT NULL, несмотря на то, что внешний ключ не войдет в состав первичного ключа дочерней сущности. В случае необязательной связи (Nulls Allowed) внешний ключ может принимать значение NULL. Необязательная неидентифицирующая связь помечается прозрачным ромбом со стороны родительской сущности

Имя связи (Verb Phrase) - фраза, характеризующая отношение между родительской и дочерней сущностями. Для связи один-ко-многим идентифицирующей или неидентифицирующей достаточно указать имя, характеризующей отношение от родительской к дочерней сущности (Parent-to-Child). Для связи многие-ко-многим следует указывать имена как Parent-to-Child, так и Child-to-Parent. Для отображения имени следует в контекстном меню, которое появляется, если щелкнуть правой кнопкой мыши по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели, выбрать пункт Display Options/Relationship и затем включить опцию Verb Phrase.

Имя роли или функциональное имя (Rolename) - это синоним атрибута внешнего ключа, который показывает, какую роль играет атрибут в дочерней сущности. Задать имя роли можно в закладке Rolename/RI Actions диалога Relationship Editor.

Рис.1. Имена ролей внешних ключей

В примере, приведенном на рис. 1, в сущности Сотрудник внешний ключ Номер отдела имеет имя роли "Где работает", которое показывает, какую роль играет этот атрибут в сущности. По умолчанию в списке атрибутов показывается только имя роли. Для отображения полного имени атрибута (как функционального имени, так и имени роли) следует в контекстном меню, которое появляется, если щелкнуть правой кнопкой мыши по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели, выбрать пункт Display Options/Entities и затем включить опцию Rolename/Attribute. Полное имя показывается как функциональное имя и базовое имя, разделенные точкой (рис. 1).

Обязательным является применение имен ролей в том случае, когда два или более атрибутов одной сущности определены по одной и той же области, т.е. они имеют одну и ту же область значений, но разный смысл.

Рис.2. Случай обязательности имен ролей

На рис.2 сущность Продажа валюты содержит информацию об акте обмена валюты, в котором участвуют две валюты - проданная и купленная. Информация о валютах содержится в сущности Валюта. Следовательно, сущности Продажа валюты и Валюта должны быть связаны дважды, и первичный ключ - Номер валюты должен дважды мигрировать в сущность Валюта в качестве внешнего ключа. Необходимо различать эти атрибуты, которые содержат информацию о номере проданной и купленной валюты (имеют разный смысл), но ссылаются на одну и ту же сущность Валюта (имеют общую область значений). В примере на рис.2 атрибуты получили имена ролей Проданная и Купленная.

Другим примером обязательного применения имен ролей являются рекурсивные связи, когда одна и та же сущность является и родительской и дочерней одновременно.

Правила ссылочной целостности (Referential Integrity (RI)) - логические конструкции, которые выражают бизнес-правила использования данных и представляют собой правила вставки, замены и удаления. Задать правила ссылочной целостности можно в закладке Rolename/RI Actions диалога Relationship Editor.

При генерации схемы БД на основе опций логической модели будут сгенерированы правила декларативной ссылочной целостности, которые должны быть предписаны для каждой связи, и триггеры, обеспечивающие ссылочную целостность.

Рис.3. Миграция имен ролей

На рис.3 существует идентифицирующая связь между сущностями Команда и Игрок. Что будет, если удалить команду? Экземпляр сущности Игрок не может существовать без команды (атрибут первичного ключа В какой команде играет. Номер команды не может принимать значение NULL), следовательно нужно либо запретить удаление команды, пока в ней числится хотя бы один игрок, либо удалять вместе с командой и всех ее игроков. Такие правила удаления (Parent Delete) называются Parent Restrict (ограничение) и Parent Cascade (каскад). Сущности Игрок и Гол, в свою очередь, тоже связаны идентифицирующей связью и, если на удаление игрока наложено правило каскадного удаления всех записей о его голах, то при удалении команды будут удалены все игроки команды и все голы, забитые этими игроками.

Связь многие-ко-многим возможна только на уровне логической модели данных. Такая связь обозначается сплошной линией с двумя точками на концах. Для внесения связи следует сначала нажать на кнопку в палитре инструментов (ERwin Toolbox), а затем по очереди щелкнуть по обеим связанным сущностям.

Связь многие-ко-многим должна именоваться (Verb Phrase) двумя фразами - в обе стороны. Это облегчает чтение диаграммы.

Создание ключей.

Каждый экземпляр сущности должен быть уникален и отличаться от других атрибутов.

Первичный ключ (primary key) - это атрибут или группа атрибутов, однозначно идентифицирующие экземпляр сущности. Атрибуты первичного ключа на диаграмме не требуют специального обозначения - это те атрибуты, которые находятся в списке атрибутов выше горизонтальной линии. При внесении нового атрибута в диалоге Attribute Editor для того, чтобы сделать его атрибутом первичного ключа, нужно включить флажок Primary Key в нижней части закладки General. На диаграмме ключевой атрибут можно внести в состав первичного ключа, воспользовавшись режимом переноса атрибутов (кнопка в палитре инструментов).

В одной сущности может оказаться несколько атрибутов или наборов атрибутов, претендующих на роль первичного ключа. Такие претенденты называются потенциальными ключами (candidate key).

Ключи могут быть сложными, т.е. содержащими несколько атрибутов. Сложные первичные ключи не требуют специального обозначения - это список атрибутов выше горизонтальной линии. При выборе первичного ключа предпочтение должно отдаваться более простым ключам, т.е. ключам, содержащим меньшее количество атрибутов.

Многие сущности имеют только один потенциальный ключ. Такой ключ становится первичным. Некоторые сущности могут иметь более одного возможного ключа. Тогда один из них становится первичным, а остальные - альтернативными ключами.

Альтернативный ключ (Alternative Key) - это потенциальный ключ, не ставший первичным.

Каждому ключу соответствует индекс, имя которого также присваивается автоматически. Имена ключа и индекса при желании можно изменить вручную.

На диаграмме атрибуты альтернативных ключей обозначаются как (Akn.m.), где n - порядковый номер ключа, m - порядковый номер атрибута в ключе. Когда альтернативный ключ содержит несколько атрибутов, (Akn.m.) ставится после каждого.

Рис.4. Сущность "Сотрудник" с отображением ключей

Внешние ключи (Foreign Key) создаются автоматически, когда связь соединяет сущности: связи образуют ссылку на атрибуты первичного ключа в дочерней сущности и эти атрибуты образуют внешний ключ в дочерней сущности (миграция ключа). Атрибуты внешнего ключа обозначаются символом (FK) после своего имени (рис.4). Атрибуты внешнего ключа Где работает.Номер отдела ("Где работает" - имя роли) сущности Сотрудник является атрибутом первичного ключа (PK) в сущности Отдел.

Зависимая сущность может иметь один и тот же ключ из нескольких родительских сущностей. Сущность может также получить один и тот же внешний ключ несколько раз от одного и того же родителя через несколько разных связей. Когда ERwin обнаруживает одно из этих событий, он распознает, что два атрибута одинаковы, и помещает атрибуты внешнего ключа в зависимой сущности только один раз. Это комбинирование или объединение идентичных атрибутов называется унификацией.

Есть случаи, когда унификация нежелательна. Например, когда два атрибута имеют одинаковые имена, но на самом деле они отличаются по смыслу, и необходимо, что бы это отличие отражалось в диаграмме. В этом случае необходимо использовать имена ролей внешнего ключа (рис.2).

Домены.

Домен можно определить как совокупность значений, из которых берутся значения атрибутов. Каждый атрибут может быть определен только на одном домене, но на каждом домене может быть определено множество атрибутов. В понятие домена входит не только тип данных, но и область значений данных. Например, домен "Возраст" можно определить как положительное целое число и определить атрибут Возраст сотрудника как принадлежащий этому домену.

В ERwin домен может быть определен только один раз и использоваться как в логической, так и в физической модели.

На логическом уровне домены можно описать без конкретных физических свойств. На физическом уровне они получают специфические свойства, которые можно изменить вручную. Так, домен "Возраст" может иметь на логическом уровне тип Number, на физическом уровне домену будет присвоен тип INTEGER.

Для создания домена в логической модели служит диалог Domain Dictionary Editor. Его можно вызвать из меню Edit/Domain Dictionary по кнопке, расположенной в верхней левой части закладки General диалога Attribute Editor. Для создания нового домена в диалоге Domain Dictionary Editor следует:

· щелкнуть по кнопке New. Появляется диалог New Domain;

· выбрать родительский домен из списка Domain Parent. Новый домен можно создать на основе уже созданного пользователем домена, либо на основе изначально существующего. По умолчанию Erwin имеет четыре предопределенных доменов (String, Number, Blob, Datetime). Новый домен наследует все свойства родительского домена. Эти свойства в дальнейшем можно переопределить;

· набрать имя домена в поле Logical Name. Можно также указать имя домена на физическом уровне в поле Physical Name. Если физическое имя не указано, по умолчанию оно принимает значение логического имени;

· щелкнуть по кнопке OK;

В диалоге Domain Dictionary Editor можно связать домен с иконкой, с которой он будет отображаться в списке доменов (Domain Icon), иконкой, с которой атрибут, определенный на домене будет отображаться в модели (Icon Inherited by Attribute).

Каждый домен может быть описан в закладке Definition, снабжен комментарием в закладке Note или свойством определенным пользователем в закладке UDP.

ERwin имеет специальный инструмент, который значительно облегчает создание новых атрибутов в модели, используя описание доменов, - Independent Attribute Browser. Этот диалог вызывается (и скрывается) по горячему ключу CTRL+B. С его помощью можно выбрать в списке домен и по методу drag&drop перенести его в какую-либо сущность. В ней будет создан новый атрибут с именем, которое следует задать в окне Name Inherited by Attribute диалога Domain Dictionary Editor. Если значение поля не задано, по умолчанию принимается имя домена.

На физическом уровне диалог Domain Dictionary Editor позволяет редактировать физические свойства домена. Имя этой закладки зависит от выбранного сервера БД. На ней можно задать конкретный тип данных, соответствующих домену, правила присвоения NULL - значений, правила валидации (правила проверки допустимых значений) и задания значения по умолчанию. Правила валидации и значения по умолчанию должны быть предварительно описаны и именованы. Для вызова диалогов редактирования правил валидации и значений по умолчанию служат кнопки справа от соответствующего списка выбора (Valid и Default).

Функции других закладок диалога Domain Dictionary Editor:

General. Задание родительского домена (Domain Parent) и имени, присваиваемого колонке при ее создании с помощью Independent Column Browser. С помощью опции Phisical Only домен можно определить только на уровне физической модели.

Comment. Внесение комментария к атрибуту.

UDP . Свойства, определяемые пользователем.

Visual Basic - PowerBuilder. Задание специальных свойств домена для кодогенерации клиентского приложения.

Задание на выполнение.

На основе ранее созданной функциональной модели и описания предметной области создать логическую модель с использованием пакета ERwin.

Лабораторная работа № 7.
Основы работы в Erwin. Подготовка физической модели данных для генерации БД

1. Цель работы: освоение принципов подготовки физической модели данных для генерации системного каталога БД.

Лабораторна рОбота №3. Моделирование баз данных средствами Erwin

Цель работы – приобретение студентами практических навыков создания логических и физических моделей данных с помощью CASE – средств разработки информационных систем.

Основные сведения

Система ERwin поддерживает прямое и обратное моделирование баз данных. При прямом моделировании схема базы данных описывается в прямом виде с использованием диаграммы сущность-связь. Сущности на диаграмме представляются прямоугольниками. Каждый прямоугольник может иметь различные визуальные атрибуты. Каждой сущности должно быть присвоено уникальное имя. Имена сущностей необходимо задавать в единственном числе. Это определяется тем, что система всегда оперирует отдельными экземплярами сущности. При этом отдельные экземпляры сущности рассматриваются как объекты, а сущности – как класс объектов. Если сущности были описаны при моделировании в BPwin, то их можно просто импортировать в ERwin. Пример диаграммы с созданными сущностями приведен на рисунке.

Рисунок 4 - Пример диаграммы с созданными сущностями

Построение моделей в ERwin

Этапы построения информационной модели.

определение сущностей;
определение зависимостей между сущностями;
задание первичных и альтернативных ключей;
определение атрибутов сущностей;
приведение модели к требуемому уровню нормальной формы;
переход к физическому описанию модели: назначение соответствий имя сущности - имя таблицы, атрибут сущности - атрибут таблицы;
задание триггеров, процедур и ограничений;
генерация базы данных.

Создание сущности.

Каждая сущность должна быть полностью определена с помощью текстового описания в закладке Definition. Эти определения полезны как на логическом уровне, поскольку позволяют понять, что это за объект, так и на физическом уровне, поскольку их можно экспортировать как часть схемы и использовать в реальной БД (CREATE COMMENT on entity_name ). Закладки Note, Note2, Note3, UDP (User Defined Properties - Свойства, определенные пользователем) служат для внесения дополнительных комментариев и определений к сущности.

Создание атрибутов.

Следующий этап создания модели состоит в задании атрибутов для каждой сущности. При задании типа атрибута имеется возможность использовать домены. Домен – это абстрактный пользовательский тип, который присваивается любому физическому типу данных. При этом каждый домен может иметь свои значения по умолчанию и правила проверки вводимых данных. ERwin предоставляет возможность документировать все действия по созданию собственных типов данных. С использованием концепции домена обеспечивается переносимость базы данных на различные аппаратные платформы.

Рисунок 5 - Создание нового домена	Рисунок 6 - Указание свойств нового домена

Рисунок 7 - Значение по умолчанию для нового домена

Рисунок 8 - Использование домена для указания типа данных атрибуту.

Для атрибутов первичного ключа в закладке General диалога Attribute Editor необходимо сделать пометку в окне выбора Primary Key.
Закладки Definition, Note и UDP несут те же функции, что и при определении сущности, но на уровне атрибутов.

Для создания новой связи следует выбрать идентифицирующую или неидентифицирующую связь в палитре инструментов (ERwin Toolbox), щелкнуть сначала по родительской, а затем по дочерней сущности.
В палитре инструментов кнопка соответствует идентифицирующей связи, кнопка связи многие-ко-многим и кнопка соответствует неидентифицирующей связи. Для редактирования свойств связи следует щелкнуть правой кнопкой мыши по связи и выбрать на контекстном меню пункт Relationship Editor.

В закладке General появившегося диалога можно задать мощность, имя и тип связи.

Мощность связи (Cardinality) - служит для обозначения отношения числа экземпляров родительской сущности к числу экземпляров дочерней.
Различают четыре типа мощности:

· общий случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0, 1 или много экземпляров дочерней сущности, не помечается каким-либо символом;

· символом P помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 1 или много экземпляров дочерней сущности (исключено нулевое значение);

· цифрой помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствует заранее заданное число экземпляров дочерней сущности.

Тип связи (идентифицирующая/неидентифицирующая).

Создание ключей.

Каждый экземпляр сущности должен быть уникален и отличаться от других атрибутов.

Альтернативный ключ (Alternative Key) - это потенциальный ключ, не ставший первичным.

Связи на диаграмме представляются линиями, идущими от одной сущности (таблицы) к другой. Каждой связи присваивается уникальное имя. Связанные таблицы разделяют на родительские и дочерние. Родительские таблицы отображаются прямоугольниками с прямыми углами, дочерние – со скругленными.

После указания всем атрибутам формата данных необходимо созданную логическую модель преобразовать в физическую. Для этого необходимо в Tools выбрать Derive New Model , где в качестве Target Databases выберите ODBC/Generic (для использования в СУБД MySQL) см. Рисунок 9. Наша модель (см Рисунок 4) будет преобразована к виду см.Рисунок 11.

Рисунок 9 - Преобразование логической модели в физическую

Рисунок 10 - Физическая модель с указанием формата данных.

Рисунок 11 - Генерация кода SQL

Задание

1. Выполните построение диаграммы с заданными сущностями (прямое моделирование) для заданной предметной области.

2. Задайте атрибуты для каждой определенной сущности. При задании атрибутов используйте домены.

3. Введите связи между сущностями. Присвойте связям уникальные имена.

4. Используя СУБД MYSQL, решите прямую генерацию базы данных для проектируемой информационной.

5. Отчет должен содержать концептуальную модель и физическую базу данных в СУБД MYSQL.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит различие логического и физического уровней представления моделей данных с помощью ERwin?

2. В чем различие между моделями данных, представленных в форме диаграммы сущность-связь, на основе ключей и в виде полной атрибутивной модели?

3. Какие основные компоненты содержат модели данных, представленные по методологии IDEF1X?

Перечень типов данных, поддерживаемых СУБД необходимо уточнить у производителя

6. Моделирование в ERwin

Место ERwin в информационном моделировании
Процесс построения информационной модели состоит из следующих шагов:

определение сущностей;
определение зависимостей между сущностями;
задание первичных и альтернативных ключей;
определение атрибутов сущностей;
приведение модели к требуемому уровню нормальной формы;
переход к физическому описанию модели: назначение соответствий имя сущности - имя таблицы, атрибут сущности - атрибут таблицы; задание триггеров, процедур и ограничений;
генерация базы данных.

ERwin создает визуальное представление (модель данных) для решаемой задачи. Это представление может использоваться для детального анализа, уточнения и распространения как части документации, необходимой в цикле разработки. Однако ERwin далеко не только инструмент для рисования. ERwin автоматически создает базу данных (таблицы, индексы, хранимые процедуры, триггеры для обеспечения ссылочной целостности и другие объекты, необходимые для управления данными).

Отображение логического и физического уровня модели данных в ERwin

В ERwin существуют два уровня представления и моделирования - логический и физический. Логический уровень означает прямое отображение фактов из реальной жизни. Например, люди, столы, отделы, собаки и компьютеры являются реальными объектами. Они именуются на естественном языке, с любыми разделителями слов (пробелы, запятые и т.д.). На логическом уровне не рассматривается использование конкретной СУБД, не определяются типы данных (например, целое или вещественное число) и не определяются индексы для таблиц.
Целевая СУБД, имена объектов и типы данных, индексы составляют второй (физический) уровень модели ERwin.
ERwin предоставляет возможности создавать и управлять этими двумя различными уровнями представления одной диаграммы (модели), равно как и иметь много вариантов отображения на каждом уровне.

Компоненты диаграммы ERwin и основные виды представлений диаграммы

Диаграмма ERwin строится из трех основных блоков - сущностей, атрибутов и связей. Если рассматривать диаграмму как графическое представление правил предметной области, то сущности являются существительными, а связи - глаголами.
Выбор между логическим и физическим уровнем отображения осуществляется через линейку инструментов или меню. Внутри каждого из этих уровней есть следующие режимы отображения:

Режим "сущности" - внутри прямоугольников отображается имя сущности (для логической модели) или имя таблицы (для физического представления модели); служит для удобства обзора большой диаграммы или размещения прямоугольников сущностей на диаграмме.
Режим "определение сущности" служит для презентации диаграммы другим людям.
Режим "атрибуты". При переходе от предметной области к модели требуется вводить информацию о том, что составляет сущность. Эта информация вводится путем задания атрибутов (на физическом уровне - колонок таблиц). В этом режиме прямоугольник-сущность делится линией на две части - в верхней части отображаются атрибуты (колонки), составляющие первичный ключ, а в нижней - остальные атрибуты. Этот режим является основным при проектировании на логическом и физическом уровнях.
Режим "первичные ключи" - внутри прямоугольников - сущностей показываются только атрибуты/колонки, составляющие первичный ключ.
Режим "пиктограммы". Для презентационных целей каждой таблице может быть поставлена в соответствие пиктограмма (bitmap).
Режим "показ глагольной фразы". На дугах связей показываются глагольные фразы, связывающие сущности (для логического уровня) или имена внешних ключей (для физического уровня).

Диаграмма может занимать более чем один экран и более чем один лист при печати. Для обзора модели предусмотрены, кроме прокруток экрана, режимы уменьшения/увеличения изображения, отображение всей модели, отображение выделенной части модели.

Инструменты для создания модели в ERwin

Основные инструменты создания модели доступны как из меню, так и через окно инструментов. С их помощью создаются независимые и зависимые сущности, идентифицирующие и неидентифицирующие связи, полные и неполные категории, неспецифические связи и текстовые элементы.
Нажатием мыши над сущностью производится вход в один из многочисленных редакторов ERwin:

редакторы, связанные с сущностью в целом (определение сущности, дополнительная информация, триггеры, индексы, характеристики таблицы, хранимые процедуры, связанные с таблицей);
редакторы атрибутов (определение атрибутов, колонки таблицы в физическом представлении модели, репозитарий средства 4GL, например, расширенные атрибуты в PowerBuilder).

Идентификация сущностей. Сущности в ERwin

На диаграмме сущность изображается прямоугольником. В зависимости от режима представления диаграммы прямоугольник может содержать имя сущности, ее описание, список ее атрибутов и другие сведения.
Горизонтальная линия прямоугольника разделяет атрибуты сущности на два набора - атрибуты, составляющие первичный ключ в верхней части и прочие (не входящие в первичных ключ) в нижней части.
Сущность представляет собой множество реальных или абстрактных объектов, например, люди, места, события, факты, которые имеют общие характеристики. Сущность - это логическое понятие. Сущности соответствует таблица в реальной СУБД. В ERwin сущность визуально представляет три основных вида информации:

атрибуты, составляющие первичный ключ;
неключевые атрибуты;
тип сущности (независимая/зависимая).

Первичный ключ - это атрибут или набор атрибутов, уникально идентифицирующий экземпляр сущности. Если несколько наборов атрибутов могут уникально идентифицировать сущность, то выбор одного из них осуществляется разработчиком на основании анализа предметной области.
Для каждого первичного ключа ERwin создает при генерации структуры БД уникальный индекс.
Экземпляры независимой сущности могут быть уникально идентифицированы без определения ее связей с другими сущностями; зависимая сущность, наоборот, не может быть уникально идентифицирована без определения ее связей с другими сущностями. Зависимая сущность отображается в ERwin прямоугольником с закругленными углами.

Связи (relationships) в ERwin

Связь - это функциональная зависимость между двумя сущностями (в частности, возможна связь сущности с самой собой). Например, важно знать фамилию сотрудника, и не менее важно знать, в каком отделе он работает. Таким образом, между сущностями "отдел" и "сотрудник" существует связь "состоит из" (отдел состоит из сотрудников). Связь - это понятие логического уровня, которому соответствует внешний ключ на физическом уровне. В ERwin связи представлены пятью основными элементами информации:

тип связи (идентифицирующая, неидентифицирующая, полная/неполная категория, неспецифическая связь);
родительская сущность;
дочерняя (зависимая) сущность;
мощность связи (cardinality);
допустимость пустых (null) значений.

Связь называется идентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется через ее связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в первичный ключ дочерней сущности. Дочерняя сущность при идентифицирующей связи всегда является зависимой.
Связь называется неидентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется иначе, чем через связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в состав неключевых атрибутов дочерней сущности.
Для определения связей ERwin выбирается тип связи, затем мышью указывается родительская и дочерняя сущность. Идентифицирующая связь изображается сплошной линией; неидентифицирующая - пунктирной линией. Линии заканчиваются точкой со стороны дочерней сущности.
При определении связи происходит миграция атрибутов первичного ключа родительской сущности в соответствующую область атрибутов дочерней сущности. Поэтому такие атрибуты не вводятся вручную.
Атрибуты первичного ключа родительской сущности по умолчанию мигрируют со своими именами. ERwin позволяет ввести для них роли, т.е. новые имена, под которыми мигрирующие атрибуты будут представлены в дочерней сущности. В случае неоднократной миграции атрибута такое переименование необходимо. Например, сущность "посредническая сделка" имеет атрибут "код предприятия-продавца" и "код предприятия-покупателя". В данном случае первичный ключ сущности "предприятие" ("код предприятия") имеет две роли в дочерней сущности.
На физическом уровне имя роли - это имя колонки внешнего ключа в дочерней таблице.
Мощность связи представляет собой отношение количества экземпляров родительской сущности к соответствующему количеству экземпляров дочерней сущности. Для любой связи, кроме неспецифической, эта связь записывается как 1:n.
ERwin в соответствии с методологией IDEF1X предоставляет 4 варианта для n, которые изображаются дополнительным символом у дочерней сущности: ноль, один или больше (по умолчанию); ноль или один; ровно N, где N - конкретное число.
Допустимость пустых (NULL) значений в неидентифицирующих связей ERwin изображает пустым ромбиком на дуге связи со стороны родительской сущности.
Обозначения мощности соответственно ноль, один или больше, один или больше, ноль или один в нотации IE приведены на рис. 1.

Рис.1. Обозначения мощности связи в нотации IE

Имя связи на логическом уровне представляет собой "глагол", связывающий сущности. Физическое имя связи (которое может отличаться от логического) для ERwin означает имя ограничения (constraint) или индекса.

Графическое редактирование модели

Тематические материалы: