Базы данных: конспект лекций - Коллектив авторов - Страница 33

3. Связи и миграция ключей

Немного раньше мы уже говорили о том, что такое связи в базах данных. В частности, связь устанавливалась при объявлении внешних ключей отношений.

Но в этом разделе нашего курса речь идет уже не о базовых отношениях, а о кассах сущностей. В этом смысле процесс установления связей все равно связан с объявлениями различных ключей, но теперь мы говорим уже ключах классов сущностей. А именно процесс установления связей связан с переносом простого или составного первичного ключа одного класса сущностей в другой класс. Сам процесс такого переноса еще называют миграцией ключей. При этом класс сущностей, первичные ключи которого переносятся, называется родительским классом, а класс сущностей, в чьи внешние ключи и происходит миграция, называется дочерним классом сущностей.

В дочернем классе сущностей атрибуты ключа получают статус атрибутов внешнего ключа и при этом могут участвовать или, наоборот, не участвовать в формировании его собственного первичного ключа. Таким образом, при миграции первичного ключа из родительского класса сущностей в дочерний в дочернем классе возникает внешний ключ, ссылающийся на первичный ключ родительского класса.

Для удобства формулярного представления миграции ключей, введем следующие маркеры ключей:

1) PK – так мы будем обозначать любой атрибут первичного ключа (primary key);

2) FK – этим маркером мы будем обозначать атрибуты внешнего ключа (foreign key);

3) PFK – таким маркером мы будем обозначать атрибут первичного/внешнего ключа, т. е. любой такой атрибут, который входит в состав единственного первичного ключа некоторого класса сущностей и одновременно в состав некоторого внешнего ключа этого же класса сущностей.

Таким образом, атрибуты класса сущностей с маркерами PK и FK образуют первичный ключ этого класса. А атрибуты с маркерами FK и PFK входят в состав каких-то некоторых внешних ключей этого класса сущностей.

Вообще, ключи могут мигрировать различным образом, и в каждом такой различном случае возникает какой-то свой вид связи. Итак, рассмотрим, какие же бывают виды связей в зависимости от схемы миграции ключей.

Всего различают две схемы миграции ключей.

1. Схема миграции ∀PK (PK |→PFK);

В этой записи символ «|→» означает понятие «мигрирует», т. е. приведенная формула прочитается следующим образом: любой (каждый) атрибут первичного ключа PK родительского класса сущностей переносится (мигрирует) в состав первичного ключа PFK дочернего класса сущностей, который, естественно, является одновременно и внешним ключом для этого класса.

В этом случае речь идет о том, что каждый без исключения атрибут ключа родительского класса сущностей должен мигрировать в дочерний класс сущностей.

Такой вид связи называется идентифицирующей, так как ключ родительского класса сущности целиком участвует в идентификации дочерних сущностей.

Среди связей идентифицирующего типа, в свою очередь, выделяют еще два возможных самостоятельных типа связей. Итак, идентифицирующие связи бывают двух следующих типов:

1) полностью идентифицирующими.

Идентифицирующая связь называется полностью идентифицирующей в том и только в том случае, когда атрибуты мигрирующего первичный ключа родительского класса сущностей полностью формируют первичный (и одновременно внешний) ключ дочернего класса сущностей.

Полностью идентифицирующую связь еще иногда называют категориальной, потому что полностью идентифицирующая связь идентифицирует дочерние сущности по всем категориям;

2) не полностью идентифицирующими.

Идентифицирующая связь называется не полностью идентифицирующей в том и только в том случае, когда атрибуты мигрирующего первичного ключа родительского класса сущностей лишь частично формирует первичный (и одновременно внешний) ключ дочернего класса сущностей.

Таким образом, помимо ключа с маркером PFK будет также присутствовать ключ с маркером PK. При этом внешний ключ PFK дочернего класса сущностей будет полностью определяться первичным ключом PK родительского класса сущностей, а просто первичный ключ PK этого дочернего отношения не будет определяться первичным ключом PK родительского класса сущностей, он будет сам по себе.

2. Схема миграции ∃PK (PK |→ FK);

Такая схема миграции должна читаться следующим образом: существуют такие атрибуты первичного ключа родительского класса сущностей, которые при миграции переносятся в состав обязательно неключевых атрибутов дочернего класса сущностей.

Таким образом, в этом случае речь идет о том, что некоторые, а не все, как в предыдущем случае, атрибуты первичного ключа родительского класса сущностей переносятся в дочерний класс сущностей. Кроме того, если предыдущая схема миграции определяла миграцию в первичный ключ дочернего отношения, который при этом становился еще и внешним ключом, то последний вид миграции определяет, что атрибуты первичного ключа родительского класса сущностей мигрируют в обычные, изначально неключевые атрибуты, которые уже после этого приобретают статус внешнего ключа.

Такой тип связи называется неидентифицирующим, ведь, действительно, родительский ключ целиком не участвует в формировании дочерних сущностей, он просто не идентифицирует их.

Среди неидентифицирующих связей также выделяют два возможных типа связей. Таким образом, неидентифицирующие связи бывают двух следующих видов:

1) обязательно неидентифицирующими.

Неидентифицирующие связи называются обязательно не идентифицирующими в том и только в том случае, когда Null-значения для всех атрибутов мигрирующего ключа дочернего класса сущностей запрещены;

2) необязательно неидентифицирующими.

Неидентифицирующие связи называются не обязательно неидентифицирующими в том и только в том случае, когда Null-значе-ния для некоторых атрибутов мигрирующего ключа дочернего класса сущностей разрешены.

Обобщим все вышесказанное в виде следующей таблицы, чтобы облегчить задачу систематизации и понимания приведенного материала. Также в эту таблицу мы включим информацию о том, какие типы связей («не более одного к одному», «многие к одному», «многие к не более одному») соответствуют каким видам связей (полностью идентифицирующими, не полностью идентифицирующими, обязательно не идентифицирующими, не обязательно не идентифицирующими).

Итак, между родительскими и дочерними классами сущностей устанавливается следующий тип связей в зависимости от вида связи.

Итак, мы видим, что во всех случаях, кроме последнего, ссылка не пустая (not null) → 1.

Заметим такую тенденцию, что на родительском конце связи во всех случаях, кроме последнего, устанавливается кратность «один». Это происходит потому, что значению внешнего ключа в случаях этих связей (а именно, полностью идентифицирующая, не полностью идентифицирующая и обязательно не идентифцирующая виды связей) обязательно должно соответствовать (и притом единственное) значение первичного ключа родительского класса сущностей. А в последнем случае из-за того, что значение внешнего ключа допускает равенство Null-значению (флажок допустимости FK: null), на родительском конце связи устанавливается кратность «не более одного».

Проводим наш анализ дальше. На дочернем конце связи во всех случаях, за исключением первого, устанавливается кратность «много». Это происходит потому, что за счет неполной идентификации, как во втором случае, (или вообще отсутствия таковой, во втором и третьем случаях), значение первичного ключа родительского класса сущностей может многократно встречаться среди значений внешнего ключа дочернего класса. А в первом случае связь – полностью идентифицирующая, поэтому атрибуты первичного ключа родительского класса сущностей можгут встречаться среди атрибутов ключей дочернего класса сущностей только однажды.