Преобразование инфологической модели в реляционную модель

Инфологическая модель (ER-модель) используется на ранних стадиях разработки проекта.

Для ER-модели существует алгоритм однозначного преобразования ее в реляционную модель данных.

Рассмотрим правила преобразования ER-модели в реляционную.

1. Каждой сущности ставится в соответствие отношение (таблица) реляционной модели данных.

2. Каждый атрибут сущности становится атрибутом соответствующего отношения (столбцом таблицы). Для каждого атрибута задается конкретный допустимый в СУБД тип данных и обязательность или необязательность данного атрибута (то есть допустимость или недопустимость NULL значений для него).

Рис. 1. Преобразование сущности СОТРУДНИК к отношению EMPLOYEE

3. Первичный ключ сущности становится PRIMARY KEY соответствующего отношения. Атрибуты, входящие в первичный ключ отношения, автоматически получают свойство обязательности (NOT NULL).

4. В каждое отношение, соответствующее подчиненной сущности, добавляется набор атрибутов основной сущности, являющейся первичным ключом основной сущности. В отношении, соответствующем подчиненной сущности, этот набор атрибутов становится внешним ключом (FOREING KEY).

5. Для моделирования необязательного типа связи на физическом уровне у атрибутов, соответствующих внешнему ключу, устанавливается свойство допустимости неопределенных значений (признак NULL). При обязательном типе связи атрибуты получают свойство отсутствия неопределенных значений (признак NOT NULL).

6. Для отражения категоризации сущностей при переходе к реляционной модели
для каждого подтипа и для супертипа создаются свои отдельные отношения. Кроме того, для возможности переходов к подтипам от супертипа необходимо в супертип включить идентификатор связи.

7. Дополнительно при описании отношения между типом и подтипами необходимо указать тип дискриминатора. Дискриминатор может быть взаимоисключающим (M/E, mutually exclusive) или нет. Если установлен данный тип дискриминатора, то это значит, что один экземпляр сущности супертипа связан только с одним экземпляром сущности подтипа и для каждого экземпляра сущности супертипа существует потомок. Кроме того, необходимо указать для второго способа, наследуется ли только идентификатор супертипа в подтипы или наследуются все атрибуты супертипа.

8. Если мы зададим наследование только идентификатора, то мы получим следующее преобразование (см. рис. 3 и 4).

Рис. 3. Исходная модель взаимосвязи супертипа и подтипов

Рис. 4. Результирующая модель с наследованием только идентификатора суперсущности.

9. Разрешение связей типа "многие-ко-многим". Так как в реляционной модели данных поддерживаются между отношениями только связи типа "один-ко-многим", а в ER-модели допустимы связи "многие-ко-многим", то необходим специальный механизм преобразования, который позволит отразить множественные связи, неспецифические для реляционной модели, с помощью допустимых для нее категорий. Это делается введением специального дополнительного связующего отношения, которое связано с каждым исходным связью "один-ко-многим", атрибутами этого отношения являются первичные ключи связываемых отношений. Так, например, в схеме "Библиотека" присутствует связь такого типа между сущностью "Книги" и "Системный каталог". Для разрешения этой неспецифической связи при переходе к реляционной модели должно быть введено специальное дополнительное отношение, которое имеет всего два атрибута: ISBN (шифр книги) и KOD (код области знаний). При этом каждый из атрибутов нового отношения является внешним ключом (FOREING KEY), а вместе они образуют первичный ключ (PRIMARY KEY) новой связующей сущности. На рис. 5 представлена реляционная модель, соответствующая представленной ранее инфологической модели "Библиотека".

Рис. 5. Реляционная схема "Библиотека"

Реляционная алгебра

Напомним, что алгеброй называется множество объектов с заданной на нем совокупностью операций, замкнутых относительно этого множества, называемого основным множеством.

Основным множеством в реляционной алгебре является множество отношений. Всего Э. Ф. Коддом было предложено 8 операций. В общем это множество избыточное, так как одни операции могут быть представлены через другие, однако множество операций выбрано из соображений максимального удобства при реализации произвольных запросов к БД. Все множество операций можно разделить на две группы: теоретико-множественные операции и специальные операции. В первую группу входят 4 операции. Три первые теоретико-множественные операции являются бинарными, то есть в них участвуют два отношения и они требуют эквивалентных схем исходных отношений.