Varlık İlişkisi Veri Modeli

Varlık ilişkisi (ER) veri modeli 35 yılı aşkın bir süredir kullanılmaktadır. Oldukça soyut olduğu ve tartışılması ve açıklanması kolay olduğu için veritabanlarıyla kullanım için veri modellemeye çok uygundur. ER modelleri kolayca ilişkilere çevrilebilir. ER şeması olarak da adlandırılan ER modelleri, ER diyagramları ile temsil edilir.

ER modellemesi iki kavrama dayanmaktadır:

Belirli bilgileri (verileri) tutan tablolar olarak tanımlanan varlıklar
Varlıklar arasındaki ilişkiler veya etkileşimler olarak tanımlanan ilişkiler

İşte bu iki kavramın bir ER veri modelinde nasıl birleştirilebileceğine dair bir örnek: Prof. Ba (varlık) Veritabanı Sistemleri dersini (varlık) vermektedir (ilişki).

Bu bölümün geri kalanında, ER modeli kavramlarını göstermek için COMPANY veritabanı adı verilen örnek bir veritabanı kullanacağız. Bu veri tabanı çalışanlar, departmanlar ve projeler hakkında bilgiler içerir. Dikkat edilmesi gereken önemli noktalar şunlardır:

Şirkette çeşitli departmanlar bulunmaktadır. Her departmanın kendine özgü bir kimliği, bir adı, ofisin yeri ve departmanı yöneten belirli bir çalışanı vardır.
Bir departman, her birinin benzersiz bir adı, benzersiz bir numarası ve bütçesi olan bir dizi projeyi kontrol eder.
Her çalışanın bir adı, kimlik numarası, adresi, maaşı ve doğum tarihi vardır. Bir çalışan bir departmana atanır ancak birkaç projeye katılabilir. Her projede çalışanın başlangıç tarihini kaydetmemiz gerekir. Ayrıca her çalışanın doğrudan amirini de bilmemiz gerekir.
Her çalışan için bakmakla yükümlü olduğu kişilerin kaydını tutmak istiyoruz. Her bakmakla yükümlü olunan kişinin bir adı, doğum tarihi ve çalışanla ilişkisi vardır.

Varlık, Varlık Kümesi ve Varlık Türü

Bir varlık, gerçek dünyada diğer nesnelerden ayırt edilebilen bağımsız bir varoluşa sahip bir nesnedir. Bir varlık şunlar olabilir:

Fiziksel varlığı olan bir nesne (örneğin, bir öğretim görevlisi, bir öğrenci, bir araba)
Kavramsal varlığı olan bir nesne (örneğin, bir kurs, bir iş, bir pozisyon)

Varlıklar güçlerine göre sınıflandırılabilir. Bir varlık, tabloları varoluşa bağlıysa zayıf olarak kabul edilir.

Yani, başka bir varlıkla ilişkisi olmadan var olamaz
Birincil anahtarı, ana varlığın birincil anahtarından türetilir
- COMPANY veritabanındaki Spouse tablosu zayıf bir varlıktır çünkü birincil anahtarı Employee tablosuna bağlıdır. Karşılık gelen bir çalışan kaydı olmadan, eş kaydı mevcut olmayacaktır.

Bir varlık, ilgili tüm varlıklardan ayrı olarak var olabiliyorsa güçlü olarak kabul edilir.

Çekirdekler güçlü varlıklardır.
Yabancı anahtarı olmayan bir tablo veya null içerebilen bir yabancı anahtar içeren bir tablo güçlü bir varlıktır

Bilinmesi gereken bir diğer terim de benzer varlıkların bir koleksiyonunu tanımlayan varlık türüdür.

Varlık kümesi, belirli bir zaman noktasında bir varlık türündeki varlıkların bir koleksiyonudur. Bir varlık ilişki diyagramında (ERD), bir varlık türü bir kutu içindeki bir adla temsil edilir. Örneğin, aşağıdaki şekilde varlık türü EMPLOYEE'dir.

Şekil; EMPLOYEE varlık türüne sahip ERD.

Varoluş bağımlılığı

Bir varlığın mevcut olması ilgili varlığın mevcut olmasına bağlıdır. Zorunlu bir yabancı anahtara (yani, null olamayan bir yabancı anahtar özniteliğine) sahipse varlığa bağımlıdır. Örneğin, COMPANY veritabanında bir Spouse varlığı Employee varlığına bağlıdır.

Varlık Türleri

Ayrıca bağımsız varlıklar, bağımlı varlıklar ve karakteristik varlıklar dahil olmak üzere farklı varlık türlerine aşina olmalısınız. Bunlar aşağıda açıklanmıştır.

Bağımsız varlıklar

Çekirdek olarak da adlandırılan bağımsız varlıklar, veritabanının belkemiğidir. Diğer tablolar bunlara dayanır. Çekirdekler aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Bunlar bir veritabanının yapı taşlarıdır.
Birincil anahtar basit veya bileşik olabilir.
Birincil anahtar yabancı anahtar değildir.
Varlıkları için başka bir varlığa bağlı değildirler.

COMPANY veritabanımıza geri dönecek olursak, bağımsız varlık örnekleri arasında Müşteri tablosu, Çalışan tablosu veya Ürün tablosu yer alır.

Bağımlı varlıklar

Türetilmiş varlıklar olarak da adlandırılan bağımlı varlıklar, anlamları için diğer tablolara bağlıdır. Bu varlıklar aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Bağımlı varlıklar iki çekirdeği birbirine bağlamak için kullanılır.
Varlıklarının iki veya daha fazla tabloya bağlı olduğu söylenir.
Çoktan çoka ilişkiler en az iki yabancı anahtarlı ilişkisel tablolar haline gelir.
Başka öznitelikler de içerebilirler.
Yabancı anahtar, ilişkili her tabloyu tanımlar.
Birincil anahtar için üç seçenek vardır:
1. Benzersizse ilişkili tabloların yabancı anahtarlarının bir bileşimini kullanın
2. Yabancı anahtarların ve niteleyici sütunun bir bileşimini kullanın
3. Yeni bir basit birincil anahtar oluşturun

Karakteristik varlıklar

Karakteristik varlıklar başka bir tablo hakkında daha fazla bilgi sağlar. Bu varlıklar aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Çok değerli öznitelikleri temsil ederler.
Diğer varlıkları tanımlarlar.
Genellikle bire çok ilişkiye sahiptirler.
Yabancı anahtar, karakterize edilen tabloyu daha fazla tanımlamak için kullanılır.
Birincil anahtar için seçenekler aşağıdaki gibidir:
1. Yabancı anahtar artı bir niteleyici sütun bileşimi kullanın
2. Yeni bir basit birincil anahtar oluşturun. COMPANY veritabanında bunlar şunları içerebilir:
  - Employee (EID, Ad, Adres, Yaş, Maaş) - EID basit birincil anahtardır.
  - EmployeePhone (EID, Telefon) - EID, bileşik birincil anahtarın parçasıdır. Burada, EID aynı zamanda bir yabancı anahtardır.

Öznitelikler

Her bir varlık bir dizi öznitelikle tanımlanır (örneğin, Çalışan = (İsim, Adres, Doğum Tarihi (Yaş), Maaş).

Her özniteliğin bir adı vardır ve bir varlık ve yasal değerlerin bir etki alanı ile ilişkilendirilir. Ancak, öznitelik alanı ile ilgili bilgiler ERD üzerinde sunulmaz.

Aşağıdaki şekilde gösterilen varlık ilişki diyagramında, her bir nitelik, içinde bir isim bulunan bir oval şekil ile temsil edilir.

Şekil; Bir ERD'de özniteliklerin nasıl temsil edildiği.

Öznitelik Türleri

Aşina olmanız gereken birkaç tür öznitelik vardır. Bunlardan bazıları olduğu gibi bırakılmalıdır, ancak bazılarının ilişkisel modelde temsil edilmesini kolaylaştırmak için ayarlanması gerekir. Bu ilk bölümde öznitelik türleri tartışılacaktır. Daha sonra öznitelikleri ilişkisel modele doğru bir şekilde uyacak şekilde düzeltmeyi tartışacağız.

Basit öznitelikler

Basit öznitelikler atomik değer alanlarından alınan özniteliklerdir; bunlara tek değerli öznitelikler de denir. COMPANY veritabanında bunun bir örneği şöyle olabilir: İsim = {John} ; Yaş = {23}

Bileşik öznitelikler

Bileşik öznitelikler, bir öznitelik hiyerarşisinden oluşan özniteliklerdir. Veritabanı örneğimizi kullanarak ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, Adres Numara, Sokak ve Semtten oluşabilir. Dolayısıyla bu, → Adres = {59 + 'Meek Street' + 'Kingsford'} şeklinde yazılacaktır.

Şekil; Bileşik özniteliklere bir örnek.

Çok değerli öznitelikler

Çok değerli öznitelikler, her varlık için bir dizi değere sahip olan özniteliklerdir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi, COMPANY veritabanından çok değerli bir öznitelik örneği, bir çalışanın dereceleridir: BSc, MIT, PhD.

Şekil; Çok değerli bir öznitelik örneği.

Türetilmiş öznitelikler

Türetilmiş öznitelikler, diğer özniteliklerden hesaplanan değerleri içeren özniteliklerdir. Bunun bir örneği aşağıdaki şekilde görülebilir. Yaş, Doğum Tarihi özniteliğinden türetilebilir. Bu durumda, Doğum tarihi fiziksel olarak veritabanına kaydedilen depolanmış bir öznitelik olarak adlandırılır.

Şekil; Türetilmiş bir öznitelik örneği.

Anahtarlar

Bir varlık üzerindeki önemli bir kısıtlama anahtardır. Anahtar, değerleri bir varlık kümesindeki tek bir varlığı benzersiz bir şekilde tanımlamak için kullanılabilen bir öznitelik veya bir grup özniteliktir.

Anahtar Türleri

Çeşitli anahtar türleri vardır. Bunlar aşağıda açıklanmıştır.

Aday anahtarı

Aday anahtar, benzersiz ve minimal olan basit veya bileşik bir anahtardır. Benzersizdir çünkü bir tablodaki hiçbir iki satır herhangi bir zamanda aynı değere sahip olamaz. Minimaldir çünkü benzersizliğe ulaşmak için her sütun gereklidir.

COMPANY veritabanı örneğimizden, varlık Employee (EID, Ad, Soyad, SIN, Adres, Telefon, Doğum Tarihi, Maaş, DepartmanID) ise, olası aday anahtarlar şunlardır:

EID, SIN
Adı ve Soyadı - şirkette aynı isimde başka kimse olmadığını varsayarak
Soyadı ve Departman Kimliği - aynı soyadına sahip iki kişinin aynı departmanda çalışmadığını varsayarak

Bileşik anahtar

Bileşik anahtar iki veya daha fazla öznitelikten oluşur, ancak minimum düzeyde olmalıdır.

Aday anahtar bölümündeki örneği kullanarak, olası bileşik anahtarlar şunlardır:

Adı ve Soyadı - şirkette aynı isimde başka kimse olmadığını varsayarak
Soyadı ve Departman Kimliği - aynı soyadına sahip iki kişinin aynı departmanda çalışmadığını varsayarak

Birincil anahtar

Birincil anahtar, veritabanı tasarımcısı tarafından tüm varlık kümesi için bir tanımlama mekanizması olarak kullanılmak üzere seçilen bir aday anahtardır. Bir tablodaki çiftleri benzersiz bir şekilde tanımlamalı ve null olmamalıdır. Birincil anahtar, ER modelinde özniteliğin altı çizilerek belirtilir.

Bir aday anahtar, bir tablodaki tuple'ları benzersiz bir şekilde tanımlamak için tasarımcı tarafından seçilir. Null olmamalıdır.
Veritabanı tasarımcısı tarafından tüm varlık kümesi için bir tanımlama mekanizması olarak kullanılmak üzere bir anahtar seçilir. Bu, birincil anahtar olarak adlandırılır. Bu anahtar, ER modelinde özniteliğin altı çizilerek belirtilir.

Aşağıdaki örnekte, EID birincil anahtardır:

Employee(EID, Ad, Soyad, SIN, Adres, Telefon, Doğum Tarihi, Maaş, DepartmanID)

İkincil anahtar

İkincil anahtar, kesinlikle geri alma amacıyla kullanılan bir özniteliktir (bileşik olabilir), örneğin: Telefon ve Soyadı.

Alternatif anahtar

Alternatif anahtarlar, birincil anahtar olarak seçilmeyen tüm aday anahtarlardır.

Yabancı anahtar

Bir yabancı anahtar (FK), bir tablodaki bir özniteliği başka bir tablodaki birincil anahtarı referans alan VEYA null olabilen bir özniteliktir. Hem yabancı hem de birincil anahtarlar aynı veri türünde olmalıdır.

Aşağıdaki COMPANY veritabanı örneğinde, DepartmentID yabancı anahtardır:

Employee(EID, Ad, Soyad, SIN, Adres, Telefon, Doğum Tarihi, Maaş, DepartmanID)

Null'lar

Null, veri türünden bağımsız olarak bilinmeyen ya da uygulanamaz anlamına gelen özel bir semboldür. Sıfır veya boş anlamına gelmez. Null'ın özellikleri şunları içerir:

Veri girişi yok
Birincil anahtarda izin verilmez
Diğer özelliklerde kaçınılmalıdır
Temsil edebilir
- Bilinmeyen bir öznitelik değeri
- Bilinen ancak eksik olan bir öznitelik değeri
- "Uygulanamaz" koşulu
COUNT, AVERAGE ve SUM gibi fonksiyonlar kullanıldığında sorun yaratabilir
İlişkisel tablolar birbirine bağlandığında mantıksal sorunlar yaratabilir

NOT: Bir karşılaştırma işleminin sonucu, bağımsız değişkenlerden biri null olduğunda null olur. Bağımsız değişkenlerden biri null olduğunda aritmetik işlemin sonucu null olur (null'ları yok sayan işlevler hariç).

Null'un nasıl kullanılabileceğine dair örnek

Null'un nasıl kullanılabileceğine dair bir örnek izlemek için aşağıdaki şekildeki Maaş tablosunu (Salary_tbl) kullanın.

Şekil; A. Watt tarafından hazırlanan null örneği için maaş tablosu.

Başlamak için, Satış bölümünde (jobName sütunu altında) maaş artı komisyonu 30.000'den fazla olan tüm çalışanları (emp#) bulun.

SELECT emp# FROM Salary_tbl
WHERE jobName = Sales AND
(commission + salary) > 30.000 -> E10 ve E12

Bu sonuç, komisyon sütunundaki boş değer nedeniyle E13'ü içermez. Null değerine sahip satırın dahil edildiğinden emin olmak için tek tek alanlara bakmamız gerekir. E13 çalışanı için komisyon ve maaş eklendiğinde sonuç null değer olacaktır. Çözüm aşağıda gösterilmiştir.

SELECT emp# FROM Salary_tbl
WHERE jobName = Sales AND
(commission > 30000 OR
salary > 30000 OR
(commission + salary) > 30,000 –>E10 and E12 and E13

İlişkiler

İlişkiler, tabloları bir arada tutan yapıştırıcıdır. Tablolar arasında ilgili bilgileri bağlamak için kullanılırlar. İlişki gücü, ilgili bir varlığın birincil anahtarının nasıl tanımlandığına dayanır. İlgili kuruluşun birincil anahtarı ana kuruluşun birincil anahtar bileşenini içermiyorsa zayıf veya tanımlayıcı olmayan bir ilişki mevcuttur. Şirket veritabanı örnekleri şunları içerir:

Müşteri(CustID, CustName)
Sipariş(OrderID, CustID, Tarih)

İlgili kuruluşun birincil anahtarı ana kuruluşun birincil anahtar bileşenini içeriyorsa güçlü veya tanımlayıcı bir ilişki mevcuttur. Örnekler şunları içerir:

Kurs(CrsCode, DeptCode, Açıklama)
Sınıf(CrsCode, Section, ClassTime…)

İlişki Türleri

Aşağıda çeşitli ilişki türlerinin açıklamaları yer almaktadır.

Birden çoğa (1:M) ilişki

Birden çoğa (1:M) ilişki, herhangi bir ilişkisel veritabanı tasarımında norm olmalıdır ve tüm ilişkisel veritabanı ortamlarında bulunur. Örneğin, bir departmanın çok sayıda çalışanı vardır. Aşağıdaki şekil bu çalışanlardan birinin departmanla olan ilişkisini göstermektedir.

Şekil; Birden çoğa ilişki örneği.

Bire bir (1:1) ilişki

Bire bir (1:1) ilişki, bir varlığın yalnızca bir başka varlıkla olan ilişkisidir ve bunun tersi de geçerlidir. Herhangi bir ilişkisel veritabanı tasarımında nadir olmalıdır. Aslında, iki varlığın aslında aynı tabloya ait olduğunu gösterebilir.

COMPANY veritabanından bir örnek, bir çalışanın bir eşle ve bir eşin bir çalışanla ilişkilendirilmesidir.

Çoktan çoğa (M:N) ilişkiler

Çoktan çoğa bir ilişki için aşağıdaki noktaları göz önünde bulundurun:

İlişkisel modelde bu şekilde uygulanamaz.
İki 1:M ilişkisine dönüştürülebilir.
Bir dizi 1:M ilişki üretmek için parçalanarak uygulanabilir.
Bileşik bir varlığın uygulanmasını içerir.
İki veya daha fazla 1:M ilişkisi oluşturur.
Bileşik varlık tablosu en azından orijinal tabloların birincil anahtarlarını içermelidir.
Bağlantı tablosu yabancı anahtar değerlerinin birden fazla oluşumunu içerir.
Gerektiğinde ek öznitelikler atanabilir.
Bileşik bir varlık veya köprü varlık oluşturarak M:N ilişkisinin doğasında bulunan sorunlardan kaçınabilir. Örneğin, bir çalışan birçok proje üzerinde çalışabilir VEYA bir proje, iş kurallarına bağlı olarak üzerinde çalışan birçok çalışana sahip olabilir. Ya da bir öğrencinin birçok sınıfı olabilir ve bir sınıf birçok öğrenciyi barındırabilir.

Aşağıdaki şekil, bir çalışanın farklı projeler için farklı başlangıç tarihlerine sahip olduğu M:N ilişkisinin başka bir yönünü göstermektedir. Bu nedenle, EID, Code ve StartDate'i içeren bir JOIN tablosuna ihtiyacımız var.

Şekil; Çalışanın farklı projeler için farklı başlangıç tarihlerine sahip olduğu örnek.

Bir M:N ikili ilişki türünü eşleme örneği

Her bir M:N ikili ilişki için iki ilişki tanımlayın.
A ve B, R'ye katılan iki varlık türünü temsil eder.
R'yi temsil etmek için yeni bir S ilişkisi oluşturun.
S'nin A ve B'nin PK'larını içermesi gerekir. Bunlar birlikte S tablosundaki PK olabilir VEYA bunlar yeni R tablosundaki başka bir basit öznitelikle birlikte PK olabilir.
Birincil anahtarların (A ve B) kombinasyonu S'nin birincil anahtarını oluşturacaktır.

Tekil ilişki (özyinelemeli)

Özyinelemeli olarak da adlandırılan bir tekli ilişki, aynı varlık kümesinin oluşumları arasında bir ilişkinin var olduğu bir ilişkidir. Bu ilişkide, birincil ve yabancı anahtarlar aynıdır, ancak farklı rollere sahip iki varlığı temsil ederler. Bir örnek için aşağıdaki şekle bakın.

Tekli ilişkideki bazı varlıklar için, aynı varlık kümesinin birincil anahtarına atıfta bulunan ayrı bir sütun oluşturulabilir.

Şekil; Tek değişkenli ilişki örneği.

Üçlü İlişkiler

Üçlü ilişki, üç tablo arasında çoktan çoğa ilişkileri içeren bir ilişki türüdür.

Üçlü ilişki türünü eşleme örneği için aşağıdaki şekle bakın. N-ary'nin bir ilişkide birden fazla tablo anlamına geldiğini unutmayın. (N = çok sayıda olduğunu unutmayın.)

Her n-ary (> 2) ilişki için, ilişkiyi temsil edecek yeni bir ilişki oluşturun.
Yeni ilişkinin birincil anahtarı; N (birçok) tarafı tutan katılımcı varlıkların birincil anahtarlarının bir kombinasyonudur.
Çoğu n-ary ilişki durumunda, tüm katılımcı kuruluşlar bir çok tarafa sahiptir.

Şekil; Üçlü ilişki örneği.

Alıştırmalar

1. ER modellemesi hangi iki kavrama dayanmaktadır?

2. Aşağıdaki şekildeki veritabanı iki tablodan oluşmaktadır. Bu şekli 2.1 ila 2.5 arasındaki soruları yanıtlamak için kullanın.

Şekil; Soru 2 için Yönetmen ve Oyun tabloları, A. Watt.

—2.1. Her tablo için birincil anahtarı tanımlayın.
—2.2. PLAY tablosundaki yabancı anahtarı tanımlayın.
—2.3. Her iki tablodaki aday anahtarları belirleyin.
—2.4. ER modelini çizin.
—2.5. PLAY tablosu referans bütünlüğü sergiliyor mu? Neden ya da neden değil?

3. Aşağıdaki terimleri tanımlayın (bunlardan bazıları için interneti kullanmanız gerekebilir):
—Şema
—host dili
—veri alt dili
—veri tanımlama dili
—tekil ilişki
—yabancı anahtar
—sanal ilişki
—bağlanabilirlik
—kompozit anahtar
—bağlantı tablosu

4. RRE Trucking Company veritabanı aşağıdaki şekildeki üç tabloyu içermektedir. 4.1 ila 4.5 arasındaki soruları yanıtlamak için aşağıdaki şekli kullanın.

Şekil;Soru 4 için Kamyon, Taban ve Tip tabloları, A. Watt.

—4.1. Her tablo için birincil ve yabancı anahtar(lar)ı tanımlayın.
—4.2. TRUCK tablosu varlık ve referans bütünlüğü sergiliyor mu? Neden ya da neden değil? Cevabınızı açıklayın.
—4.3. TRUCK ve BASE tabloları arasında ne tür bir ilişki vardır?
—4.4. TRUCK tablosu kaç varlık içerir?
—4.5. TRUCK tablosu aday anahtar(lar)ını tanımlayın.

Şekil; Soru 5 için Customer ve BookOrders tabloları, A. Watt.

5. Yukarıdaki şekildeki iki tablodan oluşan veritabanını kullandığınızı varsayalım. 5.1 ila 5.6 arasındaki soruları yanıtlamak için yukarıdaki şekli kullanın.
—5.1. Her tablodaki birincil anahtarı tanımlayın.
—5.2. BookOrders tablosundaki yabancı anahtarı tanımlayın.
—5.3. Her iki tabloda da herhangi bir aday anahtar var mı?
—5.4. ER modelini çizin.
—5.5. BookOrders tablosu referans bütünlüğü sergiliyor mu? Neden ya da neden değil?
—5.6. Tablolar gereksiz veri içeriyor mu? Eğer öyleyse hangi tablo(lar) ve gereksiz veri nedir?

6. Aşağıdaki şekildeki öğrenci tablosuna bakarak, olası tüm aday anahtarları listeleyin. Bunları neden seçtiniz?

Şekil; Soru 6 için öğrenci tablosu, A. Watt tarafından.

Şekil; 7-10. sorular için okul veritabanının ERD’si, A. Watt tarafından.

Yukarıdaki şekildeki bir okul veritabanının ERD’sini kullanarak 7 ila 10. soruları yanıtlayın.

7. ERD’deki tüm çekirdekleri ve bağımlı ve karakteristik varlıkları tanımlayın.

8. Hangi tablolar zayıf ilişkilere katkıda bulunur? Hangileri güçlü ilişkilere?

9. Yukarıdaki şekildeki okul veritabanındaki tabloların her birine bakıldığında, hangi öznitelik NULL değere sahip olabilir? Neden olabilir?

10. Hangi tablolar çoktan çoğa ilişkilerin bir sonucu olarak oluşturulmuştur?

Ayrıca bkz Ek; Örnek ERD Alıştırmaları

Atıf

Veritabanı Tasarımı'nın bu bölümü (aksi belirtilmedikçe resimler dahil), Nguyen Kim Anh tarafından yazılan ve Creative Commons Attribution License 3.0 lisansı altında lisanslanan Data Modeling Using Entity-Relationship Model adlı eserden türetilmiştir.

Önceki Ders: İlişkisel Veri Modeli

Sonraki Ders: Bütünlük Kuralları ve Kısıtlamalar

Bu Blogda Ara

Üniversite Dersleri