Model dijagrama odnosa entiteta (ER) s primjerom DBMS-a

Što je ER dijagram?

Dijagram entiteta i odnosa (ER) moćan je vizualni alat za dizajniranje struktura relacijskih baza podataka. Prvi ga je predložio Peter Chen 1976. godine, a pruža konceptualnu osnovu modeliranja koja precizno definira entitete, atribute, odnose i njihove kardinalnosti. Ovaj vodič pokriva sve, od osnovnih koncepata do naprednih tehnika, pomažući vam da savladate dizajn sheme baze podataka.

ER dijagrami sadrže različite simbole koji koriste pravokutnike za predstavljanje entiteta, ovale za definiranje atributa i oblike dijamanata za predstavljanje odnosa.

Na prvi pogled, ER dijagram izgleda vrlo slično dijagramu toka. Međutim, ER dijagram uključuje mnoge specijalizirane simbole, a njihova značenja čine ovaj model jedinstvenim. Svrha ER dijagrama je predstavljanje infrastrukture okvira entiteta.

Povijest ER modela

Peter Chen je predložio ER dijagram 1976. godine u svom ključnom radu „Model entiteta i odnosa: Prema jedinstvenom prikazu podataka“. Njegov je cilj bio stvoriti jedinstvenu konvenciju koja bi se mogla koristiti i za relacijske baze podataka i za mreže. Chen je zamislio ER model kao konceptualni pristup modeliranju koji bi premostio jaz između zahtjeva stvarnog svijeta i tehničke implementacije baze podataka.

Od tada se ER model razvijao s raznim sustavima notacije, uključujući Chen notaciju (izvornu), Crow's Foot notaciju (popularnu u modernim alatima) i pristupe temeljene na UML-u. Unatoč tim varijacijama, temeljni koncepti ostaju dosljedni u svim implementacijama.

Zašto koristiti ER dijagrame?

ER dijagrami pružaju brojne prednosti za dizajn i razvoj baza podataka:

• Vizualna komunikacija: Pružaju jasan vizualni prikaz koji mogu razumjeti i tehnički i netehnički dionici.
• Nacrt za razvoj: Oni točno pokazuju kako bi se tablice trebale povezivati ​​i koja će polja svaka tablica sadržavati.
• Spremno za prijevod: ER dijagrami se mogu izravno prevesti u relacijske tablice, što vam omogućuje brzu izgradnju baza podataka.
• Sprečavanje grešaka: Pomažu u prepoznavanju nedostataka u dizajnu i redundancija prije implementacije, štedeći vrijeme i resurse.
• Dokumentacija: Oni služe kao trajna dokumentacija koja pomaže novim članovima tima da razumiju arhitekturu sustava.
• Analiza sustava: Pomažu u identificiranju svih entiteta koji postoje u sustavu i odnosa među njima.

Komponente ER dijagrama

Svaki ER dijagram izgrađen je od tri ključne komponente: entiteta, atributa i odnosa. Razumijevanje svake komponente i načina na koji one međusobno djeluju ključno je za stvaranje učinkovitih dizajna baza podataka.

Primjeri ER dijagrama

Na primjer, u sveučilišnoj bazi podataka možemo imati entitete za studente, tečajeve i predavače. Entitet student može imati atribute poput broja upisa, imena i ID-a odjela. Mogu imati odnose s tečajevima i predavačima.

entiteti

Entitet predstavlja bilo koji objekt iz stvarnog svijeta - živi ili neživi - koji se može jasno identificirati i o kojem se podaci mogu pohraniti. To može biti fizička stvar, činjenica o poduzeću ili događaj koji se događa u stvarnom svijetu. Entiteti mogu uključivati ​​ljude, mjesta, objekte, događaje ili koncepte.

Primjeri entiteta po kategorijama:

• Osoba: Zaposlenik, student, pacijent, kupac
• Mjesto: Trgovina, zgrada, ured, skladište
• Objekt: Stroj, proizvod, automobil, knjiga
• Događaj: Prodaja, registracija, obnova, transakcija
• Koncept: Račun, Tečaj, Odjel, Projekt

Skup entiteta

Skup entiteta je skupina sličnih entiteta koji dijele zajedničke atribute. Na primjer, svi studenti na sveučilištu tvore skup entiteta "Student". Entiteti su u ER dijagramima predstavljeni pravokutnicima, s nazivom entiteta napisanim unutra.

Entiteti su predstavljeni svojim svojstvima, koja se nazivaju i atributima. Svi atributi imaju svoje zasebne vrijednosti. Na primjer, studentski entitet može imati ime, dob i razred kao atribute.

Jaki entiteti u odnosu na slabe entitete

Entiteti se klasificiraju kao jaki ili slabi na temelju njihove sposobnosti samostalnog postojanja. Razumijevanje ove razlike ključno je za pravilan dizajn baze podataka.

Jaki entitet ima svoj primarni ključ i može postojati neovisno. Na primjer, entitet "Student" može se jedinstveno identificirati pomoću Student_ID-a bez ovisnosti o bilo kojem drugom entitetu.

Slab entitet nema vlastiti primarni ključ i ovisi o jakom entitetu (nazvanom entitet vlasnik) za svoju identifikaciju. Koristi djelomični ključ (diskriminator) u kombinaciji s primarnim ključem vlasnika kako bi se postigla jedinstvenost. Na primjer, u bankarskom sustavu, entitet „Transakcija“ ovisi o entitetu „Račun“ - sam broj transakcije nije jedinstven u cijeloj bazi podataka, ali u kombinaciji s brojem računa postaje jedinstven.

Snažan entitet	Slab entitet
Ima svoj primarni ključ	Nema primarni ključ; koristi parcijalni ključ
Predstavljen jednim pravokutnikom	Predstavljen dvostrukim pravokutnikom
Primarni ključ je podcrtan punom linijom	Djelomični ključ je podcrtan isprekidanom linijom
Može postojati neovisno	Ovisi o vlasništvu entiteta za postojanje
Povezano s vezom s jednim dijamantom	Povezano s dvostrukim dijamantom (identifikacijski odnos)
Primjer: Student, Zaposlenik, Proizvod	Primjer: Transakcija, Ovisno, Stavka_narudžbe

Odnos

Odnos predstavlja povezanost između dva ili više entiteta. Odnosi se obično identificiraju pomoću glagola ili glagolskih fraza koje opisuju kako entiteti međusobno djeluju. U ER dijagramima odnosi su prikazani pomoću oblika dijamanta. Primjer: Tom radi na odjelu za kemiju.

Entiteti sudjeluju u odnosima. Često možemo identificirati odnose s glagolima ili glagolskim izrazima.

Primjeri:

• Prisustvujete ovom predavanju
• Ja držim predavanje
• Student pohađa predavanje
• Predavač drži predavanje

Značajke

Atribut je svojstvo ili karakteristika koja opisuje entitet ili odnos. Atributi pružaju detaljne informacije koje svaku instancu entiteta čine jedinstvenom i smislenom. U ER dijagramima atributi su predstavljeni pomoću ovala (elipsa) povezanih s njihovim roditeljskim entitetom linijom.

Na primjer, entitet Student može imati atribute kao što su ID_studenta, Ime, Datum_rođenja, E-pošta i Broj_telefona.

Vrste atributa

Vrsta atributa	Description	Primjer
Jednostavno (Atomic)	Ne može se dalje podijeliti na manje komponente	Broj telefona, OIB, e-pošta
Mješavina	Može se podijeliti na manje podatribute	Puno ime (ime, srednje ime, prezime), adresa (ulica, grad, poštanski broj)
Izveden	Vrijednost se izračunava iz drugih atributa; ne pohranjuje se izravno	Dob (izvedena iz datuma rođenja), Ukupna cijena
Viševrijednosno	Može sadržavati više vrijednosti za jedan entitet	Telefon Numbers, E-mail adrese, Vještine
Ključni atribut	Jedinstveno identificira svaku instancu entiteta (primarni ključ)	ID_studenta, ID_zaposlenika, ISBN

Savjet za ključeve: U ER dijagramima, ključni atributi su prikazani s podcrtanim nazivima. Izvedeni atributi su prikazani isprekidanim ovalima, a viševrijednosni atributi su prikazani dvostrukim ovalima.

Kardinalnost (vrste odnosa)

Kardinalnost definira numerička ograničenja odnosa - točnije, koliko instanci jednog entiteta može biti povezano s instancama drugog entiteta. Razumijevanje kardinalnosti ključno je za dizajniranje učinkovitih struktura baze podataka.

1. Jedan na jedan (1:1)

Jedan entitet iz skupa A može biti povezan s najviše jednim entitetom iz skupa B i obrnuto.

Primjer: Jednom studentu je dodijeljen točno jedan studentski ID, a svaki studentski ID pripada točno jednom studentu.

2. Jedan-prema-više (1:N)

Jedan entitet iz skupa A može biti povezan s više entiteta iz skupa B, ali svaki entitet u skupu B povezan je samo s jednim entitetom u skupu A.

Primjer: Jedan razred sastoji se od više učenika.

3. Više-na-jedan (N:1)

Više entiteta iz skupa A može biti povezano s jednim entitetom iz skupa B.

Na primjer, mnogo učenika pripada istom razredu.

4. Mnogi-prema-mnogima (M:N)

Više entiteta iz skupa A može biti povezano s više entiteta iz skupa B i obrnuto.

Na primjer, studenti kao grupa povezani su s više članova fakulteta, a članovi fakulteta mogu biti povezani s više studenata.

Simboli i oznake ER dijagrama

ER dijagrami koriste standardizirane simbole za predstavljanje različitih komponenti. Iako postoji nekoliko sustava notacije, dva najkorištenija su Chenova notacija i notacija Crow's Foot.

Chenova notacija

Chenova notacija, koju je razvio Peter Chen 1976. godine, koristi geometrijske oblike za predstavljanje različitih elemenata:

Simbol	Ime	predstavlja
Pravokutnik	Entitetska	Snažan entitet (npr. Student, Proizvod)
Double Pravokutnik	Slab entitet	Entitet ovisan o drugom (npr. transakcija)
Elipsa/Oval	Atribut	Svojstvo entiteta (npr. naziv, ID)
Double elipsa	Viševrijednosni atribut	Atribut s više vrijednosti (npr. Telefon Numbers)
Isprekidana elipsa	Izvedeni atribut	Izračunata vrijednost (npr. dob od datuma rođenja)
Dijamant	Odnos	Povezanost između entiteta (npr. upisa)
Double Dijamant	Utvrđivanje odnosa	Odnos sa slabim entitetom
Linija	Veza	Povezuje komponente zajedno
Podcrtani tekst	Glavni ključ	Jedinstveni identifikator za entitet

Notacija vrane noge

Notacija "crow's Foot" (također poznata kao IE notacija) češće se koristi u modernim alatima za dizajn baza podataka. Koristi različite završetke redaka za predstavljanje kardinalnosti i posebno je učinkovita za prikaz strane "mnogo" u odnosima.

Simbol Description	Značenje
Jedna okomita crta (|)	Obavezno Jedan (točno jedan)
Krug s linijom (O|)	Neobavezno Jedan (nula ili jedan)
Vranina stopala s linijom (>|)	Obavezno Mnogo (jedan ili više)
Vranina stopala s krugom (>O)	Neobavezno Mnogo (nula ili više)

Chen notacija u odnosu na Crow's Foot: Kada koristiti koju

Aspekt	Chenova notacija	Notacija vrane noge
Najbolje za	Konceptualno modeliranje, akademska upotreba	Fizičko/logičko modeliranje, upotreba u industriji
Prikaz atributa	Vizualno prikazuje sve atribute	Navodi atribute unutar okvira entiteta
kardinalnost	Koristi brojeve (1, N, M)	Koristi vizualne simbole
Složenost	Može postati pretrpano	Kompaktniji i čišći
Podrška za alate	Ograničena podrška za moderne alate	Široko podržano u alatima

Kako stvoriti dijagram odnosa entiteta (ERD)

U ovom vodiču za ER dijagram (ERD) naučit ćemo kako izraditi ER dijagram. Slijede koraci za izradu ER dijagrama:

Proučimo ih pomoću primjera dijagrama odnosa entiteta:

Na sveučilištu se student upisuje na tečajeve. Student mora biti dodijeljen barem jednom tečaju. Svaki tečaj predaje jedan profesor. Kako bi se održala kvaliteta nastave, profesor može održati samo jedan tečaj.

Korak 1) Identifikacija entiteta

Imamo tri entiteta:

• student
• Tečaj
• Profesor

Korak 2) Identifikacija odnosa

Imamo sljedeća dva odnosa:

• Učenik je dodijeljena tečaj
• Profesor donosi tečaj

Korak 3) Identifikacija kardinalnosti

Iz opisa problema znamo da:

• Student može biti dodijeljen višekratnik tečajevi
• Profesor može predavati samo jedan tečaj

Korak 4) Identificirajte atribute

Morate proučiti datoteke, obrasce, izvješća i podatke koje organizacija trenutno održava kako biste identificirali atribute. Također možete provesti intervjue s raznim dionicima kako biste identificirali entitete. U početku je važno identificirati atribute bez njihovog mapiranja na određeni entitet.

Nakon što imate popis atributa, morate ih mapirati na identificirane entitete. Osigurajte da je atribut uparen s točno jednim entitetom. Ako mislite da bi atribut trebao pripadati više od jednog entiteta, upotrijebite modifikator kako biste ga učinili jedinstvenim.

Nakon što je mapiranje gotovo, identificirajte primarne ključeve. Ako jedinstveni ključ nije lako dostupan, izradite ga.

Entitetska	Glavni ključ	Atribut
student	Studentska iskaznica	Ime studenta
Profesor	ID_zaposlenika	Ime Profesora
Tečaj	ID_tečaja	Naziv tečaja

Za entitet kolegija, atributi mogu biti Trajanje, Bodovi, Zadaci itd. Radi jednostavnosti, razmotrili smo samo jedan atribut.

Korak 5) Izradite ERD

Moderniji prikaz primjera dijagrama entiteta i odnosa:

Najbolje prakse za učinkovite ER dijagrame

Slijedite ove smjernice za izradu jasnih, održivih i učinkovitih ER dijagrama:

• Uklonite redundanciju: Uklonite duplicirane entitete, atribute ili odnose.
• Koristite jasne konvencije imenovanja: Koristite dosljedna, opisna imena. Izbjegavajte kratice.
• Provjeri u skladu sa zahtjevima: Osigurajte da dijagram podržava sve potrebe za pohranom podataka.
• Neka bude jednostavno: Izradite više dijagrama na različitim razinama umjesto jednog pretrpanog dijagrama.
• Koristite boju štedljivo: Dosljedno koristite boje za isticanje kategorija.
• Pretpostavke dokumenta: Uključite bilješke koje objašnjavaju pretpostavke o poslovnim pravilima.
• Revpogled sa zainteresiranim stranama: Neka poslovni korisnici i tehnički tim pregledaju dijagram.
• Kontrola verzija: Održavajte verzije kako se dizajn razvija.

ER dijagrami u odnosu na UML dijagrame klasa

Iako se i ER dijagrami i UML dijagrami klasa koriste za modeliranje podataka, oni služe različitim svrhama i kontekstima. Razumijevanje kada koristiti koji od njih važno je za učinkovit dizajn sustava.

Aspekt	ER dijagram	UML dijagram klasa
Glavna svrha	Dizajn baze podataka	Dizajn softvera/objekta
fokus	Podaci i odnosi	Objekti, metode i ponašanja
Metode/Operama	Nije podržano	Potpuna podrška
Nasljeđivanje	Ograničeno (samo u EER-u)	Potpuna podrška
Uporaba u industriji	Administratori baza podataka, analitičari podataka	Razvojni inženjeri softvera, arhitekti

Pitanja i odgovori