ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ: το E-R µοντέλο. Κωνσταντίνος Ταραµπάνης Καθηγητής γρ

ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ: το E-R µοντέλο Κωνσταντίνος Ταραµπάνης Καθηγητής γρ. 307 891-578 kat@uom.gr

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται περιγραφή εργαλείων και τεχνικών µοντελοποίησης δεδοµένων. Ειδικότερα: Γίνεται περιγραφή του µοντέλου δεδοµένων οντοτήτων-σχέσεων (entity-relationship data model). Επίσης, γίνεται περιγραφή του IDEF1X µοντέλου που αποτελεί την περισσότερο πρόσφατη έκδοση του µοντέλου E-R. Με την κατανόηση των µοντέλων και εργαλείων αυτών, µπορεί στη συνέχεια να επεξηγηθεί η χρήση τους. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 2

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ (ENTITY-RELATIONSHIP MODEL) ΚΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΛΛΑΓΕΣ ΤΟΥ Το µοντέλο οντοτήτων-σχέσεων (entity-relationship model) αποτελεί ένα σύνολο από έννοιες και σύµβολα γραφικών που µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την δηµιουργία εννοιολογικών σχηµάτων. Το µοντέλο E-R δηµοσιεύθηκε από τον Peter Chen το 1976. Στην εργασία αυτή ο Chen καθόρισε τα βασικά στοιχεία του µοντέλου. Επεκτάσεις στο βασικό µοντέλο προστέθηκαν στη συνέχεια δηµιουργώντας το λεγόµενο επαυξηµένο µοντέλο E-R (extended E- R model) και το οποίο χρησιµοποιείται σήµερα. Το επαυξηµένο E-R µοντέλο έχει υιοθετηθεί ευρέως από τις κοινότητες της µοντελοποίησης δεδοµένων και των βάσεων δεδοµένων. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 3

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ (ENTITY- RELATIONSHIP MODEL) ΚΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΛΛΑΓΕΣ ΤΟΥ υστυχώς όµως χρησιµοποιούνται διαφορετικές εκδόσεις του µοντέλου αυτού. Μια τέτοια έκδοση ονοµαζόµενη Information Engineering ή IE αναπτύχθηκε από τον James Martin το 1990. Επειδή όµως δεν χρησιµοποιείται ιδιαίτερα σήµερα και έτσι δεν θα αναλυθεί. Το 1993, ανακοινώθηκε µια άλλη έκδοση του µοντέλου E-R ως εθνικό πρότυπο στις Η.Π.Α. Η έκδοση αυτή ονοµάζεται IDEF1X (Integrated Definition 1, Extended). Το πρότυπο αυτό περιλαµβάνει τις βασικές ιδέες του µοντέλου E-R, αλλά όµως χρησιµοποιεί διαφορετικά γραφικά σύµβολα. Το IDEF1X περιλαµβάνει στοιχεία για την αναπαράσταση τόσο εννοιολογικών όσο και εσωτερικών σχηµάτων, και προβλέπει τεχνικές για τον µετασχηµατισµό του ενός στο άλλο. Επίσης πρόσφατα η αντικειµενοστραφής µεθοδολογία ανάπτυξης που ονοµάζεται UML (unified modeling language) υιοθέτησε και αυτή το µοντέλο E-R, εισήγαγε όµως τα δικά της σύµβολα και πρόσθεσε αντικειµενοστραφή χαρακτηριστικά. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 4

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ (ENTITY- RELATIONSHIP MODEL) ΚΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΛΛΑΓΕΣ ΤΟΥ Έτσι συνοψίζοντας, έχουν δηµιουργηθεί: το αρχικό µοντέλο E-R το επαυξηµένο µοντέλο E-R ηέκδοσηie η έκδοση IDEF1X του εθνικού προτύπου των Η.Π.Α. ηέκδοσητηςuml Τα περισσότερα προϊόντα µοντελοποίησης δεδοµένων σήµερα, όπως το ERWin και το Visio, χρησιµοποιούν το µοντέλο IDEF1X. Με αποτέλεσµα η έκδοση IDEF1X να αποτελεί την περισσότερο χρησιµοποιούµενη έκδοση, περισσότερο και από αυτή του επαυξηµένου µοντέλου E-R. Τα τελευταία όµως χρόνια ενισχύεται η ανάπτυξη αντικειµενοστραφών συστηµάτων και ο αντικειµενοστραφής προγραµµατισµός, µε αποτέλεσµα να αυξάνει και η χρήση της UML. Όµως η UML σχεδιάσθηκε πρωταρχικά για την µοντελοποίηση διαδικασιών και προγραµµάτων. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 5

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ (ENTITY- RELATIONSHIP MODEL) ΚΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΛΛΑΓΕΣ ΤΟΥ Στο παρόν, θα παρουσιασθεί αρχικά το επαυξηµένο µοντέλο E-R, στην συνέχεια αναλύεται η έκδοση IDEF1X 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 6

ΤΟ ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ- ΣΧΕΣΕΩΝ (EXTENDED ENTITY-RELATIONSHIP MODEL) Τα βασικά στοιχεία όλων των εκδόσεων του E-R µοντέλου είναι οι οντότητες (entities), τα γνωρίσµατα (attributes) και οι σχέσεις (relationships). Οντότητες (Entities) Η οντότητα είναι κάτι που µπορεί να αναγνωρισθεί στο περιβάλλον εργασίας του χρήστη, κάτι που ο χρήστης επιθυµεί να παρακολουθήσει. Οι οντότητες ενός συγκεκριµένου τύπου οµαδοποιούνται σε κλάσεις οντοτήτων (entity classes). Έτσι γίνεται διάκριση µεταξύ της κλάσης οντοτήτων και της περίπτωσης οντοτήτων (entity instance) που αποτελεί την αναπαράσταση µιας συγκεκριµένης οντότητας. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 7

ΤΟ ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ- ΣΧΕΣΕΩΝ (EXTENDED ENTITY-RELATIONSHIP MODEL) Σχήµα: Database Processing, Kroenke 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 8

ΤΟ ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ- ΣΧΕΣΕΩΝ (EXTENDED ENTITY-RELATIONSHIP MODEL) Γνωρίσµατα (Attributes) Οι οντότητες έχουν γνωρίσµατα που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά µιας οντότητας. Το µοντέλο E-R υποθέτει ότι η κάθε κλάση οντότητας έχει τα ίδια γνωρίσµατα. Ο αρχικός ορισµός του µοντέλου E-R περιλάµβανε σύνθετα γνωρίσµατα (composite attributes) και γνωρίσµατα πολλαπλών τιµών (multi-value attributes). Όπως θα αναλυθεί αργότερα, τα περισσότερα µοντέλα E-R απαιτούν τα γνωρίσµατα πολλαπλών τιµών να µετασχηµατισθούν σε οντότητες. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 9

ΤΟ ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ- ΣΧΕΣΕΩΝ (EXTENDED ENTITY-RELATIONSHIP MODEL) Οι περιπτώσεις οντοτήτων έχουν προσδιοριστικό της ταυτότητας τους (identifier) το οποίο αποτελείται από γνωρίσµατα που δίδουν ταυτότητα στις περιπτώσεις οντοτήτων. αποτελείται από ένα ή περισσότερα γνωρίσµατα της οντότητας. Προσδιοριστικά που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα γνωρίσµατα ονοµάζονται σύνθετα προσδιοριστικά. Το προσδιοριστικό µπορεί να είναι είτε µοναδικό ή όχι. Εάν είναι µοναδικό τότε η τιµή του προσδιοριστικού προσδιορίζει µία και µόνη περίπτωση της οντότητας. Εάν δεν είναι µοναδικό το προσδιοριστικό τότε µια τιµή του προσδιοριστικού µπορεί να αντιστοιχεί σε ένα σύνολο περιπτώσεων της οντότητας. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 11

ΤΟ ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ- ΣΧΕΣΕΩΝ (EXTENDED ENTITY-RELATIONSHIP MODEL) Σχέσεις (Relationships) Οι οντότητες µπορούν να σχετίζονται µεταξύ τους µε σχέσεις (relationships). Το µοντέλο E-R περιλαµβάνει κλάσεις σχέσεων και περιπτώσεις σχέσεων. Οι κλάσεις σχέσεων συσχετίζουν µεταξύ τους κλάσεις οντοτήτων, και οι σχέσεις περιπτώσεων συσχετίζουν µεταξύ τους περιπτώσεις οντοτήτων. Οι σχέσεις µπορούν να έχουν γνωρίσµατα. Μια σχέση µπορεί να συσχετίζει πολλές κλάσεις οντοτήτων. Ο αριθµός των κλάσεων οντοτήτων που σχετίζονται σε µια σχέση ονοµάζεται ο βαθµός (degree) της σχέσης. Σχέσεις µε βαθµό δύο είναι πολύ συχνές και συχνά αναφέρονται ως δυαδικές σχέσεις. Οι δυαδικές σχέσεις ονοµάζονται σχέσεις has-a σχέσεις διότι η µια οντότητα έχει µια σχέση µε µια άλλη. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 12

ΤΟ ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ- ΣΧΕΣΕΩΝ (EXTENDED ENTITY-RELATIONSHIP MODEL) Υπάρχουν τρεις τύποι δυαδικών σχέσεων: ησχέση1:1 (ένα προς ένα) Για τη σχέση αυτή µια περίπτωση της µιας οντότητας σχετίζεται µε µια περίπτωση της άλλης οντότητας. η σχέση 1:Ν (ένα προς πολλά) Για τη σχέση αυτή µια περίπτωση της µιας οντότητας σχετίζεται µε πολλές εν γένει περιπτώσεις της άλλης οντότητας. Η σχέση αυτή είναι ασύµµετρη και έτσι η θέση του 1 και του Ν έχει σηµασία η σχέση Ν:Μ (σχέση πολλά προς πολλά) Για τη σχέση αυτή µια περίπτωση της µιας οντότητας σχετίζεται µε πολλές εν γένει περιπτώσεις της άλλης οντότητας, και αντίστροφα, µια περίπτωση της άλλης οντότητας σχετίζεται µε πολλές εν γένει περιπτώσεις της πρώτης οντότητας. Η παραπάνω κατηγοριοποίηση δηλώνει τον µέγιστο αριθµό των οντοτήτων που µπορούν να λάβουν µέρος στο ένα µέρος της σχέσης. Αυτοί οι περιορισµοί ονοµάζονται ο µέγιστος πληθάριθµος της σχέσης (maximum cardinality). 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 14

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Τα σχεδιαγράµµατα στα σχήµατα ονοµάζονται διαγράµµατα E-R. Στο αρχικό και στο επαυξηµένο µοντέλο E-R, οι οντότητες απεικονίζονται µε ορθογώνια, οι σχέσεις µε ρόµβους, και ο µέγιστος πληθάριθµος της σχέσης σηµειώνεται µέσα στον ρόµβο. Το όνοµα της οντότητας σηµειώνεται µέσα στο ορθογώνιο, και το όνοµα της σχέσης κοντά στον ρόµβο. Οι άλλες παραλλαγές του µοντέλου E-R χρησιµοποιούν άλλα σύµβολα όπως θα δούµε. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 16

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Πέραν του µέγιστου πληθάριθµου απεικονίζεται και ο ελάχιστος πληθάριθµος, δηλαδή ο ελάχιστος αριθµός των οντοτήτων που πρέπει να λάβουν µέρος στο ένα µέρος της σχέσης. Ένας τρόπος για να δηλωθεί ο ελάχιστος πληθάριθµος είναι µε ένα ευθύγραµµο τµήµα που τέµνει την γραµµή της σχέσης στην περίπτωση που είναι υποχρεωτική η συµµετοχή της οντότητας στην σχέση, ενώ µε έναοβάλπουτέµνει την γραµµή της σχέσης στην περίπτωση που είναι προαιρετική η συµµετοχή της οντότητας στην σχέση. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 17

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Σχήµα: Database Processing, Kroenke 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 18

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Μπορεί να υπάρχει σχέση µεταξύ οντοτήτων της ίδιας κλάσης. Σχέσεις τέτοιες ονοµάζονται αναδροµικές. Σε κάποιες εκδόσεις των διαγραµµάτων E-R τα γνωρίσµατα απεικονίζονται µε ελλείψεις και συνδέονται µε την οντότητα ή τη σχέση στην οποία ανήκουν. Σε άλλες εκδόσεις απεικονίζονται διαφορετικά όπως θα δούµε έτσιώστενακαταλαµβάνεται λιγότερος χώρος. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 19

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Ασθενείς οντότητες (Weak entities) Στο µοντέλο E-R ορίζεται ένας ειδικός τύπος οντότητας που ονοµάζεται ασθενής οντότητα. Ασθενείς ονοµάζονται εκείνες οι οντότητες που δεν µπορούν να υπάρξουν στη βάση δεδοµένων αν δεν συνυπάρχει ένας άλλος τύπος οντότητας επίσης στη βάση δεδοµένων. Οι οντότητες που δεν είναι ασθενείς ονοµάζονται ισχυρές οντότητες (strong entities). Οι ασθενείς οντότητες απεικονίζονται µε στρογγυλεµένες τις γωνίες του ορθογωνίου της οντότητας. Επίσης, η σχέση από την οποία εξαρτάται η ύπαρξη της ασθενούς οντότητας απεικονίζεται µε ρόµβο µε στρογγυλεµένες γωνίες. Σε κάποια άλλα διαγράµµατα E-R οι ασθενείς οντότητες απεικονίζονται µε ορθογώνια µε διπλό περίγραµµα και οι σχέσεις που τις ορίζουν µε ρόµβο µε διπλό και πάλι περίγραµµα. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 21

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Το µοντέλο E-R περιλαµβάνει και µια ειδική κατηγορία ασθενούς οντότητας την οντότητα µε εξαρτηµένη ταυτότητα (ID-dependent entity). Σε αυτή τη κατηγορία οντοτήτων το προσδιοριστικό αποτελείται από το προσδιοριστικό µιαςάλληςοντότητας. Η ύπαρξη τέτοιων οντοτήτων µε εξαρτηµένη ταυτότητα είναι συχνή. Για να είναι ασθενής µια οντότητα πρέπει και εννοιολογικά να εξαρτάται η ύπαρξη της (existentdependent) από µια άλλη οντότητα. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 24

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Αναπαράσταση γνωρισµάτων µε πολλαπλές τιµές µε τη βοήθεια οντοτήτων µε εξαρτηµένη ταυτότητα Τα γνωρίσµατα µε πολλαπλές τιµές αναπαρίστανται στα µοντέλα E-R µε την δηµιουργία νέων οντοτήτων µε εξαρτηµένη ταυτότητα και την συσχέτιση τους µέσω µιας σχέσης ένα-προς-πολλά µε την αρχική οντότητα που είχε το γνώρισµα µε τις πολλαπλές τιµές. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 25

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Οντότητες υποκατηγοριών Μια οντότητα υποκατηγορίας είναι µια οντότητα που αποτελεί µια ειδική περίπτωση µιας άλλης οντότητας που ονοµάζεται οντότητα υπερκατηγορίας. Η σχέση µεταξύ µια υπερκατηγορίας και της υποκατηγορίας της ονοµάζεται σχέση IS-A. Οντότητες µε µια σχέση IS-A µεταξύ τους έχουν το ίδιο προσδιοριστικό διότι απεικονίζουν διαφορετικές όψεις του ίδιου πράγµατος. Η υπερκατηγορία και οι υποκατηγορίες της αναπαριστούν διαφορετικές όψεις της ίδιας οντότητας. Τα επιπλέον στοιχεία που έχουν νόηµα µόνον για τις υποκατηγορίες αποθηκεύονται σε αυτές. Η σχέση υπερκατηγορίας και υποκατηγορίας υποδηλώνεται µε το σύµβολο δίπλα στην γραµµή της σχέσης. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 27

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ-ΣΧΕΣΕΩΝ Οντότητες υποκατηγοριών Η περίπτωση κατά την οποία η κάθε περίπτωση της υπερκατηγορίας πρέπει να έχει µια και µόνον µια περίπτωση υποκατηγορίας απεικονίζεται µε ένα τόξο που τέµνει όλες τις γραµµές σχέσεων µεταξύ της υπερκατηγορίας και των υποκατηγοριών της και δίπλα στο τόξο αναγράφεται ο αριθµός 1. Στην περίπτωση αυτή δηλαδή οι υποκατηγορίες είναι αµοιβαία αποκλειόµενες (mutually exclusive) και η ύπαρξη µιας από αυτές είναι απαραίτητη. Οι σχέσεις αυτές µεταξύ υπερκατηγορίας και υποκατηγοριών ονοµάζονται ιεραρχίες γενίκευσης (generalization hierarchies) και έχουν το ειδικό χαρακτηριστικό που ονοµάζεται κληρονοµικότητα (inheritance). Η κληρονοµικότητα σηµαίνει ότι οι οντότητες των υποκατηγοριών κληρονοµούν γνωρίσµατα της υπερκατηγορίας. Οι υποκατηγορίες χρησιµοποιούνται στην µοντελοποίηση δεδοµένων έτσι ώστε να αποφεύγονται περιπτώσεις κατά τις οποίες ορισµένα γνωρίσµατα παίρνουν την τιµή null. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 31

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X ΗέκδοσηIDEF1X του µοντέλου E-R ανακοινώθηκε ως εθνικό πρότυπο στις Η.Π.Α. το 1993. Το πρότυπο βασίσθηκε σε προηγούµενη εργασία που έγινε από τον Αµερικανικό στρατό στα µέσα της δεκαετίας του 80. Το µοντέλο IDEF1X βασίζεται στο µοντέλο E-R αλλά το επεκτείνει για να µπορεί να απεικονίσει τόσο εννοιολογικά όσο και εσωτερικά σχήµατα. Επίσης, υποθέτει ότι θα δηµιουργηθεί µια σχεσιακή βάση δεδοµένων. Το µοντέλο IDEF1X περιλαµβάνει οντότητες, σχέσεις, και γνωρίσµατα αλλά τα καθορίζει λεπτοµερέστερα µε ειδικότερη ορολογία. Επίσης, το µοντέλο IDEF1X περιλαµβάνει την έννοια του πεδίου ορισµού (domain) που δεν είχε προβλεφθεί στο επαυξηµένο µοντέλο E-R. Τέλος, το µοντέλο IDEF1X άλλαξε τα γραφικά σύµβολα, αφαιρώντας τον ρόµβο και προσθέτοντας νέα σύµβολα για κατηγορίες, µια δική της παραλλαγή για τις ιεραρχίες γενίκευσης και τις υποκατηγορίες. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 33

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Σχήµα: Database Processing, Kroenke 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 34

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Οντότητες στο µοντέλο IDEF1X Οι οντότητες στο µοντέλο IDEF1X είναι το ίδιο µε τις οντότητες στο επαυξηµένο µοντέλο E-R. Όπως και στο επαυξηµένο µοντέλο E-R, οι οντότητες απεικονίζονται µε ορθογώνιαµε ορθές ή στρογγυλεµένες γωνίες. Οι οντότητες µε στρογγυλεµένες γωνίες έχουν λίγο διαφορετική σηµασία στο µοντέλο IDEF1X όπως θα επεξηγηθεί παρακάτω. Οι οντότητες στο µοντέλο IDEF1X µπορούν να απεικονισθούν χωρίς γνωρίσµατα, µόνο µε τα γνωρίσµατα του πρωτεύοντος κλειδιού (προσδιοριστικό µε µοναδικότητα που έχει επιλεγεί για την ταυτοποίηση της οντότητας) τους ή µε όλαταγνωρίσµατα. Όταν οι οντότητες απεικονίζονται µε όλα τους τα γνωρίσµατα, τότε αυτά διαχωρίζονται σε δύο µέρη:» στο πάνω µέρος που περιλαµβάνει τα γνωρίσµατα του πρωτεύοντος κλειδιού της οντότητας και» στο κάτω µέρος που περιέχει όλα τα υπόλοιπα γνωρίσµατα. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 35

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Οντότητες στο µοντέλο IDEF1X Επειδή το µοντέλο IDEF1X µπορεί να χρησιµοποιηθεί τόσο για την απεικόνιση του εννοιολογικού όσο και του εσωτερικού σχήµατος, προβλέπονται δυνατότητες για την απεικόνιση των ξένων κλειδιών. Εργαλεία µοντελοποίησης δεδοµένων επιτρέπουν την εµφάνιση αλλά και την αποµάκρυνση των ξένων κλειδιών κατά περίπτωση. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 36

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Σχέσεις στο µοντέλο IDEF1X Το µοντέλο IDEF1X έχει τέσσερις τύπους σχέσεων Μη ορίζουσα σχέση σύνδεσης (non-identifying connection relationship) Ορίζουσα σχέση σύνδεσης (identifying connection relationship) Μη συγκεκριµένη σχέση (non-specific relationship) Σχέση κατηγοριοποίησης (categorization relationship) 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 40

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Μη ορίζουσα σχέση σύνδεσης (non-identifying connection relationship) Οι µη ορίζουσες σχέσεις σύνδεσης είναι σχέσεις ένα-προς-ένα ή ένα-προςπολλά µεταξύ δύο οντοτήτων χωρίς εξάρτηση ταυτότητας οι οποίες στο µοντέλο IDEF1X ονοµάζονται µη οριζόµενες οντότητες (non-identifying entities). Σχέσεις σύνδεσης στο µοντέλο IDEF1X ονοµάζονται οι σχέσεις has-a του επαυξηµένου E-R µοντέλου. Σύµφωνα µε το µοντέλο IDEF1X οι µη ορίζουσες σχέσεις απεικονίζονται µε διακεκοµµένη γραµµή. Στην περίπτωση σχέσης ένα-προς-πολλά, η πλευρά του ενός λέγεται γονέας της σχέσης, ενώ η πλευρά των πολλών ονοµάζεται παιδί της σχέσης. Η πλευρά των πολλών απεικονίζεται µε ένα µαυρισµένο µικρό κύκλο δίπλα στην οντότητα του παιδιού. Στην περίπτωση σχέσης ένα-προς-ένα µπορεί να θεωρηθεί γονέας της σχέσης οποιαδήποτε από τις δύο οντότητες, αλλά στο µοντέλο IDEF1X πρέπει να επιλεγεί µια από αυτές. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 41

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Μη ορίζουσα σχέση σύνδεσης (non-identifying connection relationship) Για την απεικόνιση µιας µη ορίζουσας σχέσης µε υποχρεωτικό γονέα και προαιρετικό παιδί χρησιµοποιείται η διακεκοµµένη γραµµή µε το µικρό µαυρισµένο κύκλο δίπλα στο παιδί. Αν και το παιδί είναι υποχρεωτικό τότε προστίθεται το γράµµα P (positive) δίπλα στον µικρό µαυρισµένο κύκλο. Εάν ο γονέας είναι προαιρετικός προστίθεται ένας ρόµβος δίπλα στο ορθογώνιο του γονέα. Μία σχέση ένα-προς-ένα απεικονίζεται µε την πρόσθεση είτε του αριθµού 1 ήτουγράµµατος Ζ (zero) δίπλα στο µικρό µαυρισµένο κύκλο του παιδιού της σχέσης ανάλογα εάν απαιτείται ακριβώς ένα παιδί ή αν επιτρέπεται ή 0 ή 1 παιδί αντίστοιχα. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 43

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Ορίζουσα σχέση σύνδεσης (identifying connection relationship) είναι ίδιες µε τις σχέσεις µε εξάρτηση ταυτότητας στο επαυξηµένο µοντέλο E-R. Το προσδιοριστικό του γονέα είναι πάντοτε µέρος του προσδιοριστικού του παιδιού. Το ξένο κλειδί υποδηλώνεται µε τααρχικάfk (foreign key). Οι ορίζουσες σχέσεις απεικονίζονται µε συνεχείς γραµµές, και οι οντότητες-παιδιά µιας ορίζουσας σχέσης απεικονίζονται µε ορθογώνια µε στρογγυλεµένες γωνίες. εν µπορεί να υπάρχει ρόµβος στην πλευρά του γονέα µιας ορίζουσας σχέσης διότι τα παιδιά µιας ορίζουσας σχέσης πάντοτε χρειάζονται γονέα. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 44

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Ορίζουσα σχέση σύνδεσης (identifying connection relationship) Το µοντέλο IDEF1X δεν προβλέπει ιδιαίτερο τρόπο απεικόνισης ασθενούς οντότητας πέραν των περιπτώσεων που αυτή είναι και οντότητα µε εξαρτηµένη ταυτότητα. Εάν δεν είναι, το µόνο που µπορεί να απεικονισθεί είναι ότι ο ελάχιστος πληθάριθµος του γονέα είναι 1, γράφοντας το 1 δίπλα στην οντότηταγονέα επάνω στην γραµµή της σχέσης. Έτσι στο επαυξηµένο µοντέλο E-R οι στρογγυλεµένες γωνίες στην οντότητα υποδηλώνει ότι είναι ασθενής, δηλαδή εννοιολογικά εξαρτώµενη από µια άλλη οντότητα αλλά όχι κατά ανάγκη και οντότητα µε εξαρτηµένη ταυτότητα. Στο µοντέλο IDEF1X µπορούν να απεικονισθούν µε ιδιαίτερο τρόπο µόνον οι ασθενείς οντότητες µε εξαρτηµένη ταυτότητα, και όχι οι απλώς εννοιολογικά εξαρτώµενες οντότητες χωρίς όµως εξαρτηµένη ταυτότητα. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 46

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Μη συγκεκριµένη σχέση (non-specific relationship) είναι απλώς µια σχέση πολλά-προς-πολλά. απεικονίζονται µε το µαυρισµένο µικρό κύκλο και στα δύο άκρα της συνεχούς γραµµής της σχέσης. Στο µοντέλο IDEF1X δεν υπάρχει τρόπος απεικόνισης των ελάχιστων πληθαρίθµων µιας µη συγκεκριµένης σχέσης. Οι µη συγκεκριµένες σχέσεις δεν αντιµετωπίζονται µε πληρότητα στο µοντέλο IDEF1X αλλά µε τρόπο παρόµοιο µε τις µη ορίζουσες σχέσεις σύνδεσης. Αυτό γίνεται γιατί οι σχέσεις αυτές δεν µπορούν να απεικονισθούν ως έχουν στο σχεσιακό µοντέλο. Όπως θα αναλυθεί παρακάτω, µια µη συγκεκριµένη σχέση µετασχηµατίζονται σε δύο σχέσεις ένα-προς-πολλά για να µπορεί να γίνει ο χειρισµός τους σε µια σχεσιακή βάση δεδοµένων. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 47

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Σχέση κατηγοριοποίησης (categorization relationship) αποτελούν ειδική περίπτωση των σχέσεων γενίκευσης και υποκατηγοριών του επαυξηµένου µοντέλου E-R. είναι µια σχέση µεταξύ µιας γενικής οντότητας (generic entity) και µιας άλλης οντότητας που ονοµάζεται οντότητα κατηγορίας (category entity). Οι οντότητες κατηγορίας συγκεντρώνονται σε οµάδες κατηγοριοποίησης (category cluster). Οι οµάδες κατηγοριοποίησης απεικονίζονται µε ένα γεµισµένο κύκλο επάνω σε δύο µικρά ευθύγραµµα τµήµατα. Οι σχέσεις κατηγοριοποίησης είναι σχέσεις IS-A και συνεπώς το πρωτεύον κλειδί των οντοτήτων κατηγορίας είναι το ίδιο µε τοπρωτεύονκλειδίτης γενικής οντότητας. Γιααυτότολόγοστιςοντότητεςκατηγορίαςδεναπεικονίζεταιτοπρωτεύονκλειδί τους. Στο µοντέλο IDEF1X οι οντότητες σε µια οµάδα κατηγοριοποίησης είναι αµοιβαία αποκλειόµενες. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 50

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Σχέση κατηγοριοποίησης (categorization relationship) οι οµάδες κατηγοριοποίησης έχουν ένα διακρίνον γνώρισµα που είναι ένα γνώρισµα της γενικής οντότητας που υποδηλώνει την οντότητα κατηγορίας στην οποία ανήκει η περίπτωση της γενικής οντότητας. Υπάρχουν δύο τύποι οµάδων κατηγοριοποίησης: οι πλήρεις και οι µη πλήρεις. Σε µια πλήρη οµάδα κατηγοριοποίησης, κάθε δυνατή κατηγορία της οµάδας απεικονίζεται. Οι πλήρεις οµάδες κατηγοριοποίησης αναπαρίστανται µε δύο οριζόντια ευθύγραµµα τµήµατα µε κενόµεταξύ τους µε το ένα να εφάπτεται του κύκλου. Στις µη πλήρεις οµάδες κατηγοριοποίησης δεν απεικονίζεται κάθε δυνατή κατηγορία της οµάδας και αναπαρίστανται µε ένα και µόνο ευθύγραµµο τµήµα που εφάπτεται του κύκλου. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 53

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Σχέση κατηγοριοποίησης (categorization relationship) Όλες οι οντότητες κατηγορίας έχουν εξάρτηση ύπαρξης από την γενική οντότητα, και έτσι ο ελάχιστος πληθάριθµος από την οντότητα κατηγορίας προς την γενική οντότητα είναι πάντα ένα και έτσι δεν απεικονίζεται στο διάγραµµα. Επίσης, ο πληθάριθµος των σχέσεων από την γενική οντότητα προς τις οντότητες κατηγορίας είναι πάντα µηδέν ή ένα. Μια οντότητα µπορεί να έχει σχέση µε δύο ή περισσότερες οντότητες κατηγορίας από διαφορετικές οµάδες κατηγοριοποίησης. Συµπερασµατικά το µοντέλο IDEF1X ορίζει πιο συγκεκριµένα τις σχέσεις γενίκευσης και υποκατηγοριών του επαυξηµένου µοντέλου E-R καθιστώντας τις έτσι περισσότερο χρήσιµες. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 54

Ονόµατα σχέσεων ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X Στο µοντέλο IDEF1X µπορούν να δοθούν ονόµατα στις σχέσεις εκτός των σχέσεων κατηγορίας. Συνήθως το όνοµα αποτελείται από ένα ρήµα ή έναν ρηµατικό τύπο εκφρασµένο από τη σκοπιά του γονέα της σχέσης ακολουθούµενο από µια πλάγια γραµµή (/) και στη συνέχεια το ρήµα ήτονρηµατικό τύπο εκφρασµένο από τη σκοπιά του παιδιού της σχέσης. Συνήθως το ρήµα ή ο ρηµατικός τύπος εκφρασµένος από τη σκοπιά του παιδιού είναι ο ίδιος µε αυτόν από τη σκοπιά του γονέα απλώς στην παθητική φωνή. Είναι ιδιαίτερα σηµαντικό να δίδονται ονόµατα στις σχέσεις µεταξύ οντοτήτων όταν δύο ή περισσότερες σχέσεις υπάρχουν µεταξύ των ίδιων οντοτήτων. Τα ονόµατα των σχέσεων πρέπει να είναι µοναδικά µόνο µεταξύ των ίδιων οντοτήτων. ηλαδή, µπορεί να χρησιµοποιηθεί το ίδιο όνοµα σεσχέσηµεταξύ άλλων οντοτήτων. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 55

ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IDEF1X IDEF1X και προϊόντα µοντελοποίησης δεδοµένων Υπάρχει ένα πλήθος προϊόντων λογισµικού για την µοντελοποίηση δεδοµένων. Για παράδειγµα το ERWin είναι ένα τέτοιο προϊόν της εταιρείας Computer Associates. Επίσης, το Visio της Microsoft έχει φόρµα (template) για βάσεις δεδοµένων που µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την δηµιουργία είτε επαυξηµένων µοντέλων E-R ή µοντέλων IDEF1X. Καθώς το ERWin έχει κατασκευασθεί από την αρχή για µοντελοποίηση δεδοµένων είναι ένα εύχρηστο προϊόν για το σκοπό αυτό. Μπορεί κανείς να φορτώσει τα συγκεκριµένα προγράµµατα για δοκιµή από τους δικτυακούς τόπους των εταιρειών, το ERWin από το www.ca.com και το Visio από το www.microsoft.com. Ένα άλλο τέτοιο προϊόν είναι το Designer/2000 της Oracle. 2003-2004 Βάσεις εδοµένων - Μάθηµα 2 58