Modelul Entitate-Asociere (EA)

• Cursul nr. 4 se concentrează pe modelul entitate-asociere (EA).
• Sunt descrise elementele modelului EA, extensiile acestuia, caracteristicile elementelor, criteriile de modelare, transformarea diagramelor EA în MR.

Modelul Entitate-Asociere (EA)

• Este un model de date utilizat în proiectarea conceptuală de nivel înalt a bazelor de date.
• Poate fi transformat în model relațional prin aplicarea unor reguli specifice.
• Modelul EA este o abordare grafică a proiectării bazelor de date, adoptată datorită simplității și expresivității sale.
• A fost introdus de P.P. Chen în 1976 și a fost utilizat de diverse sisteme CASE (Computer-Aided Software Engineering).
• Înainte de aceste metodologii, se pornea de la tabele și dependențe, ajungându-se la schema bazei de date dorite prin normalizare.
• Abordarea bottom-up este dificilă în cazul bazelor de date complexe.
• Utilizarea modelului EA reduce probabilitatea apariției anomaliilor în exploatarea aplicațiilor.
• Permite găsirea unor căi moderne de proiectare a bazelor de date.
• Este intuitiv și simplu, dar și flexibil, având variante create prin abstractizări și generalizări ulterioare.
• Extensiile modelului EA permit modelarea cerințelor de secretizare, elaborarea documentației, ușurarea comunicării și proiectarea bazelor de date complexe.
• Prin aplicarea modelului EA, se obține o diagramă entitate-asociere care poate fi translatată în modelul de date utilizat de sistemul de gestiune a bazei de date.
• Este independent de modelele folosite de sistemele de gestiune a bazelor de date.
• Există algoritmi stabiliți pentru transformarea din modelul EA în alte modele.
• Rezultatul modelării este o diagramă ce definește datele stocate și interdependențele.
• Proiectarea se poate face modular, diagramele parțiale fiind apoi integrate. Este ușor de înțeles și interpretat.

Elementele Modelului EA

• Reprezintă structura bazelor de date prin entități, atribute ale entităților și asocieri între entități.
• Entitățile modelează clase de obiecte concrete sau abstracte cu existență independentă, identificabile unic.
• Entitățile definesc obiecte sau evenimente cu importanță informațională, iar membrii claselor sunt instanțe.
• Exemple de entități includ Studenți, Produse și Facturi.
• Entitățile pot fi independente (tari) sau dependente (slabe), fiind un obiect generic ce reprezintă mulțimea tuturor instanțelor sale.
• Entitățile independente au existență independentă de alte entități.
• Entitățile dependente își justifică existența doar în prezența unei alte entități (tata). Notele sunt dependente de existența unui student în facultate.

Atributele

• Modelează proprietăți atomice distincte ale entităților, fiind semnificative pentru aplicația respectivă.
• Entitatea STUDENTI poate avea atribute ca Matricol, Nume, CNP și Grupa.
• Caracteristici ca Talia nu sunt luate în considerare.
• Atributele pot fi de identificare sau de descriere.
• Cele de identificare permit identificarea unică a instanțelor unei entități (ex., Matricol la Studenți).
• Cele de descriere (descriptori) specifică informații suplimentare despre instanțe.

Asocierile

• Modelează interdependențele dintre clasele de obiecte reprezentate prin entități.
• Între Studenți și Facultăți poate exista asocierea Înscris_la.
• În crearea diagramei, se iau în considerare doar interdependențele necesare aplicației. Nu se vor lua in considerare alte tipuri de asocieri.
• Entitățile se reprezintă prin dreptunghiuri (linie dublă pentru cele slabe).
• Atributele se reprezintă prin cercuri sau ovale conectate la entitate cu un segment de dreaptă.
• Atributele de identificare sunt subliniate.
• Asocierile se reprezintă prin romburi (pentru două entități) sau poligoane regulate (pentru mai multe entități), conectate prin segmente de dreaptă.

Extensii ale Modelului Entitate-Asociere

• Sunt motivate de limitările modelului clasic în modelarea caracteristicilor subclaselor.
• Se adaugă ierarhia de generalizare și ierarhia de incluziune.
• Ierarhia de generalizare partitionează instantele unei entitati in n subclase diferite.
• Ierarhia de incluziune permite clasarea unora dintre instantele unei entitati in k subclase ce nu reprezinta o partitie in sens matematic.
• O entitate Ek este o submultime a entitatii E daca Ek este inclusa in E, adica fiecare instanta a lui Ex este de asemenea o instanta a lui E.
• Un exemplu de incluziune consta in definirea in cadrul entitatii ANGAJATI a unor subclase modelate prin entitatile INGINERI, ECONOMISTI si COLABORATORI.
• În ierarhia de incluziune, entitățile fiu pot să nu fie disjuncte, iar reuniunea lor poate să nu acopere întreaga entitate tată.
• O entitate E este generalizarea entitatilor E1, E2, ..., En daca orice instanta a lui E este de asemenea instanta in una, si numai una, dintre entitatile E1, E2, ..., En.
• Un exemplu de generalizare este clasarea instantelor entitatii ANGAJATI in subclasele BARBATI si FEMEI.
• Entitățile fiu reprezintă o partiție a entității tată (E₁ ∪ E₂ ∪...∪ Eₙ = E). Intersecția dintre Eᵢ și Eⱼ este mulțimea vidă pentru orice i diferit de j din intervalul 1..n.
• Ierarhiile de incluziune și generalizare se folosesc doar dacă subclasele necesită stocarea unor informații suplimentare specifice.
• Se prezintă un exemplu cu o bază de date de personal unde trebuie specificat numărul de copii ai fiecărui angajat.
• Se poate adăuga un atribut Numar_copii la entitatea ANGAJATI.
• Se poate crea o entitate suplimentară COPII, aflată într-o relație de incluziune cu entitatea ANGAJATI.
• Varianta a doua este preferabilă dacă este nevoie de informații suplimentare despre copii sau dacă numărul angajaților cu date specifice este mic. Permite o economie de spațiu pe disc.

Caracteristici ale Elementelor Modelului

• Asocierile au caracteristici care aduc informatii suplimentare, cum ar fi Gradul asocierii.
• Gradul asocierii este o valoare numerică întreagă, reprezentând numărul de entități participante.
• Asocierile de grad 1, 2 și 3 se numesc unare, binare și ternare.
• Un exemplu este o bază de date cu studenți, proiecte, calculatoare și facultăți, unde unii studenți au un tutor.

Asocieri specifice

• Asocierea Tutor este unară, implicând doar entitatea STUDENTI și indicând tutorul fiecărui student.
• Asocierea Înscris_la este binară, implicând STUDENTI și FACULTATI, indicând facultatea studentului.
• Asocierea Alocare este ternară, implicând STUDENTI, PROIECTE și CALCULATOARE, modelând resursele alocate (ore de lucru).
• Se prezintă un exemplu de asociere de grad mai mare ca trei, orarul unui an de studiu.
• Sunt implicate GRUPE (cod unic), SALI (indicativ alfanumeric), ORE (triplet: Zi, De la ora, La ora), ACTIVITATE (curs, seminar, proiect) și PROFESOR (titular).
• Modelarea presupune stocarea și a altor informații despre ele.
• Diagrama EA modelează programarea activităților didactice efectuate de profesori pe intervale orare, în săli și grupe.

Conectivitatea Asocierii

• Este specifică fiecărei ramuri și poate fi unu sau multi.
• Se determină alegând o entitate E, fixând o entitate F și determinând câte instanțe din F se pot conecta cu o instanță din E.
• Dacă se poate conecta cel mult o instanță, ramura este unu, altfel, este multi. Verificarea se face în ambele sensuri.
• Asocierea Tutor poate fi unu-unu sau multi-unu.
• Asocierea Înscris_la poate fi multi-unu sau multi-multi.
• Se analizează ramurile STUDENTI (multi), PROIECTE (unu) și CALCULATOARE (unu). Deci, asocierea Alocare este multi-unu-unu.
• Aceeași asociere poate avea conectivități diferite în cazuri diferite.

Obligativitatea Asocierii

• Se determină pentru fiecare ramură și poate fi obligatorie sau opțională.
• Se alege o ramură spre o entitate E, se fixează o entitate F și se verifică dacă este obligatoriu să existe o instanță a Entitatii E asociată cu o instanță din F. Raspunsul poate fi doar da sau nu.
• Dacă da, ramura este obligatorie, altfel, este opțională.
• În exemplul anterior, ramurile Tutor și Alocare sunt optionale, Inscris_la este obligatorie.
• Reprezentarea grafică implică linie continuă pentru ramurile obligatorii și linie întreruptă pentru cele opționale.
• Obligativitatea se modelează pentru definirea unui criteriu de integritate. Atributele tabelelor relaționale pot avea sau nu valori nule.

Atributele Asocierilor

• Uneori, o informație descriptivă este asociată mai multor clase de obiecte.
• În acest caz, aceasta va fi modelată ca un atribut al asocierii dintre entitățile respective.
• Se prezintă exemplul asocierii A_absolvit (multi-multi) între STUDENTI și FACULTATI.
• Informații precum anul absolvirii, media și specializarea nu pot fi conectate nici la STUDENTI, nici la FACULTATI, ci descriu asocierea lor.
• Toate atributele unei asocieri sunt atribute descriptive, fără identificator.
• Rolul: unei asocieri pornesc mai multe ramuri catre aceeasi entitate, fiecareia dintre acestea i se poate asocia un rol.
• Rolul arata semnificatiile pe care le are aceeasi entitate in cadrul asocierii respective.
• În cazul asocierii Tutor (tutor și discipol), ce arată instanțe diferite ale aceleiași entități având roluri diferite.

Criterii de Modelare

• Deși definițiile sunt simple, clasificarea informațiilor poate fi dificilă.
• Pentru sediile unei bănci, Orase pot fi entitate distinctă sau atribut descriptiv al entitatii SEDII.
• Entitățile au informații descriptive, atributele nu.
• Dacă există informații descriptive despre o clasă de obiecte, va fi modelată ca entitate. Dacă este nevoie doar de identificator, va fi modelată ca atribut.
• Dacă pentru un oraș este necesară stocarea judetului, a străzilor, etc., va fi o entitate. Dacă este nevoie doar de nume, va fi un atribut al altei entități.
• Atributele multivalorice vor fi reclasificate ca entități.
• Dacă la o valoare a unui identificator corespund mai multe valori ale unui descriptor, acesta va fi clasat ca entitate.
• Într-o bază de date cu bănci, dacă se stochează doar bănci cu un singur sediu, Localitate este atribut al entității BANCI.
• Reclasificarea se aplică adesea relațiilor multi-unu.

Integrarea Vederilor

• În cazul proiectării bazelor de date complexe, activitatea se desfășoară uneori de către mai multe colective simultan, fiecare modelând o porțiune distinctă a bazei de date.
• Fiecare colectiv modelează o porțiune distinctă a bazei de date. Diagramele rezultate sunt integrate, redundantele și inconsistentele sunt eliminate.

Transformarea Diagramelor EA în MR

• transformarea asocierilor unare si binare unu-unu si multi-unu vor imbogati atributele descriptive ale uneia dintre cele doua scheme rezultate din entitatile asociate, cu cheia celeilalte scheme.
• In cazul asocierilor multi-unu, identificatorul entitatii unu se adauga in entitatea multi.
• se poate alege schema in care se face adaugarea se poate face dupa doua criterii: In schema cu cele mai putine tupluri sau in filiatia naturala dintre cele doua entitati.
• in cazul asocierilor unare si binare la schema de relatie se ataseaza una sau doua dependente functionale primare.
• Transformarea asocierilor unare si binare multi-multi si a celor de grad mai mare decat doi: Fiecare asociere binara multi-multi si fiecare asociere cu grad mai mare decat doi se transforma intr-o schema de relatie.

Bibliografie

• Florin Radulescu, Rezumatul bibliografiei in domeniu (materialul de studiu cursul nr. 4)
• Florin Radulescu, Alexandru Boicea, Baze de date online, Editura Oamenilor de Stiinta din Romania, 2011
• Alexandru Boicea, Baze de date – Note de curs, Universitatea Politehnica din Bucuresti
• Alexandru Boicea, Oracle SQL, SQL*Plus, Editura Printech, 2007
• Mircea Stelian Petrescu, Baze de date I, Baze de date II – Note de curs