Способы связи таблицы между собой

Руководство по проектированию реляционных баз данных (7-9 часть из 15) [перевод]

Продолжение.
Предыдущие части: 1-3, 4-6

7. Связь один-ко-многим.

Я уже показал вам как данные из разных таблиц могут быть связаны при помощи связи по внешнему ключу. Вы видели как заказы связываются с клиентами путем помещения customer_id в качестве внешнего ключа в таблице заказов.

Другой пример связи один-ко-многим – это связь, которая существует между матерью и ее детьми. Мать может иметь множество детей, но каждый ребенок может иметь только одну мать.

(Технически лучше говорить о женщине и ее детях вместо матери и ее детях потому, что, в контексте связи один-ко-многим, мать может иметь 0, 1 или множество потомков, но мать с 0 детей не может считаться матерью. Но давайте закроем на это глаза, хорошо?)

Когда одна запись в таблице А может быть связана с 0, 1 или множеством записей в таблице B, вы имеете дело со связью один-ко-многим. В реляционной модели данных связь один-ко-многим использует две таблицы.

Схематическое представление связи один-ко-многим. Запись в таблице А имеет 0, 1 или множество ассоциированных ей записей в таблице B.

Как опознать связь один-ко-многим?

Если у вас есть две сущности спросите себя:
1) Сколько объектов и B могут относится к объекту A?
2) Сколько объектов из A могут относиться к объекту из B?

Если на первый вопрос ответ – множество, а на второй – один (или возможно, что ни одного), то вы имеете дело со связью один-ко-многим.

Примеры.

Некоторые примеры связи один-ко-многим:

• Машина и ее части. Каждая часть машины единовременно принадлежит только одной машине, но машина может иметь множество частей.
• Кинотеатры и экраны. В одном кинотеатре может быть множество экранов, но каждый экран принадлежит только одному кинотеатру.
• Диаграмма сущность-связь и ее таблицы. Диаграмма может иметь больше, чем одну таблицу, но каждая из этих таблиц принадлежит только одной диаграмме.
• Дома и улицы. На улице может быть несколько домов, но каждый дом принадлежит только одной улице.

В данном случае все настолько просто, что только поэтому может оказаться трудным понимание. Возьмем последний пример с домами. На улице ведь действительно может быть любое количество домов, но у каждого дома именно на этой улице может быть только одна улица (не берем дома, которые на практике принадлежат разным улицам, возьмем, к примеру, дом в центре улицы). Ведь не может конкретно этот дом быть одновременно в двух местах, на двух разных улицах, а мы говорим не про какой-то абстрактный дом вообще, а про конкретный.

8. Связь многие-ко-многим.

Связь многие-ко-многим – это связь, при которой множественным записям из одной таблицы (A) могут соответствовать множественные записи из другой (B). Примером такой связи может служить школа, где учителя обучают учащихся. В большинстве школ каждый учитель обучает многих учащихся, а каждый учащийся может обучаться несколькими учителями.

Связь между поставщиком пива и пивом, которое они поставляют – это тоже связь многие-ко-многим. Поставщик, во многих случаях, предоставляет более одного вида пива, а каждый вид пива может быть предоставлен множеством поставщиков.

Обратите внимание, что при проектировании базы данных вы должны спросить себя не о том, существуют ли определенные связи в данный момент, а о том, возможно ли существование связей вообще, в перспективе. Если в настоящий момент все поставщики предоставляют множество видов пива, но каждый вид пива предоставляется только одним поставщиком, то вы можете подумать, что это связь один-ко-многим, но… Не торопитесь реализовывать связь один-ко-многим в этой ситуации. Существует высокая вероятность того, что в будущем два или более поставщиков будут поставлять один и тот же вид пива и когда это случится ваша база данных — со связью один-ко-многим между поставщиками и видами пива – не будет подготовлена к этому.

Создание связи многие-ко-многим.

Связь многие-ко-многим создается с помощью трех таблиц. Две таблицы – “источника” и одна соединительная таблица. Первичный ключ соединительной таблицы A_B – составной. Она состоит из двух полей, двух внешних ключей, которые ссылаются на первичные ключи таблиц A и B.

Все первичные ключи должны быть уникальными. Это подразумевает и то, что комбинация полей A и B должна быть уникальной в таблице A_B.

Пример проект базы данных ниже демонстрирует вам таблицы, которые могли бы существовать в связи многие-ко-многим между бельгийскими брендами пива и их поставщиками в Нидерландах. Обратите внимание, что все комбинации beer_id и distributor_id уникальны в соединительной таблице.

Таблицы “о пиве”.

Таблицы выше связывают поставщиков и пиво связью многие-ко-многим, используя соединительную таблицу. Обратите внимание, что пиво ‘Gentse Tripel’ (157) поставляют Horeca Import NL (157, AC001) Jansen Horeca (157, AB899) и Petersen Drankenhandel (157, AC009). И vice versa, Petersen Drankenhandel является поставщиком 3 видов пива из таблицы, а именно: Gentse Tripel (157, AC009), Uilenspiegel (158, AC009) и Jupiler (163, AC009).

Еще обратите внимание, что в таблицах выше поля первичных ключей окрашены в синий цвет и имеют подчеркивание. В модели проекта базы данных первичные ключи обычно подчеркнуты. И снова обратите внимание, что соединительная таблица beer_distributor имеет первичный ключ, составленный из двух внешних ключей. Соединительная таблица всегда имеет составной первичный ключ.

Есть еще одна важная вещь на которую нужно знать. Связь многие-ко-многим состоит из двух связей один-ко-многим. Обе таблицы: поставщики пива и пиво – имеют связь один-ко-многим с соединительной таблицей.

Другой пример связи многие-ко-многим: заказ билетов в отеле.

В качестве последнего примера позвольте мне показать как бы могла быть смоделирована таблица заказов номеров гостиницы посетителями.

Соединительная таблица связи многие-ко-многим имеет дополнительные поля.

В этом примере вы видите, что между таблицами гостей и комнат существует связь многие-ко-многим. Одна комната может быть заказана многими гостями с течением времени и с течением времени гость может заказывать многие комнаты в отеле. Соединительная таблица в данном случае является не классической соединительной таблицей, которая состоит только из двух внешних ключей. Она является отдельной сущностью, которая имеет связи с двумя другими сущностями.

Вы часто будете сталкиваться с такими ситуациями, когда совокупность двух сущностей будет являться новой сущностью.

9. Связь один-к-одному.

В связи один-к-одному каждый блок сущности A может быть ассоциирован с 0, 1 блоком сущности B. Наемный работник, например, обычно связан с одним офисом. Или пивной бренд может иметь только одну страну происхождения.

В одной таблице.

Связь один-к-одному легко моделируется в одной таблице. Записи таблицы содержат данные, которые находятся в связи один-к-одному с первичным ключом или записью.

В отдельных таблицах.

В редких случаях связь один-к-одному моделируется используя две таблицы. Такой вариант иногда необходим, чтобы преодолеть ограничения РСУБД или с целью увеличения производительности (например, иногда — это вынесение поля с типом данных blob в отдельную таблицу для ускорения поиска по родительской таблице). Или порой вы можете решить, что вы хотите разделить две сущности в разные таблицы в то время, как они все еще имеют связь один-к-одному. Но обычно наличие двух таблиц в связи один-к-одному считается дурной практикой.

Примеры связи один-к-одному.

• Люди и их паспорта. Каждый человек в стране имеет только один действующий паспорт и каждый паспорт принадлежит только одному человеку.

Проект реляционной базы данных – это коллекция таблиц, которые перелинковываются (связываются) первичными и внешними ключами. Реляционная модель данных включает в себя ряд правил, которые помогают вам создать верные связи между таблицами. Эти правила называются “нормальными формами”. В следующих частях я покажу как нормализовать вашу базу данных.

Какой же вид связи вам нужен?

Примеры связей таблиц на практике. Когда какие-то данные являются уникальными для конкретного объекта, например, человек и номера его паспортов, то имеем дело со связью один-ко-многим. Т.е. в одной таблице мы имеем список неких людей, а в другой таблице у нас есть перечисление номеров паспортов этого человека (напр., паспорт страны проживания и загранпаспорт). И эта комбинация данных уникальная для каждого человека. Т.е. у каждого человека может быть несколько номеров паспортов, но у каждого паспорта может быть только один владелец. Итого: нужны две таблицы.

А если есть некие данные, которые могу быть присвоены любому человеку, то имеем дело со связью многие-ко-многим. Например, есть таблица со списком людей и мы хотим хранить информацию о том, какие страны посетил каждый человек. В данном случае имеется две сущности: люди и страны. Любой человек может посетить любое количество стран равно, как и любая страна может быть посещена любым человеком. Т.е., в данном случае, страна не является уникальными данными для конкретного человека и может использоваться повторно.

В таких случаях использование связи многие-ко-многим с использованием трех таблиц и с хранением общей информации централизованно очень удобно. Ведь если общие данные меняются, то для того, чтобы информация в базе данных соответствовала действительности достаточно подправить ее только в одном месте, т.к. хранится она только в одном месте (таблице), в остальных таблицах имеются лишь ссылки на нее.

А когда у вас есть набор уникальных данных, которые имеют отношение только друг к другу, то храните все в одной таблице. Ваш выбор – связь один-к-одному. Например, у вас есть небольшая коллекция автомобилей и вы хотите хранить информацию о них (цвет, марка, год выпуска и пр.).

Источник

Связи между таблицами базы данных

1. Введение

Связи — это довольна важная тема, которую следует понимать при проектировании баз данных. По своему личному опыту скажу, что осознав связи, мне намного легче далось понимание нормализации базы данных.

1.1. Для кого эта статья?

Эта статья будет полезна тем, кто хочет разобраться со связями между таблицами базы данных. В ней я постарался рассказать на понятном языке, что это такое. Для лучшего понимания темы, я чередую теоретический материал с практическими примерами, представленными в виде диаграммы и запроса, создающего нужные нам таблицы. Я использую СУБД Microsoft SQL Server и запросы пишу на T-SQL. Написанный мною код должен работать и на других СУБД, поскольку запросы являются универсальными и не используют специфических конструкций языка T-SQL.

1.2. Как вы можете применить эти знания?

2. Благодарности

Учтены были советы и критика авторов jobgemws, unfilled, firnind, Hamaruba.
Спасибо!

3.1. Как организовываются связи?

Связи создаются с помощью внешних ключей (foreign key).
Внешний ключ — это атрибут или набор атрибутов, которые ссылаются на primary key или unique другой таблицы. Другими словами, это что-то вроде указателя на строку другой таблицы.

3.2. Виды связей

Связи делятся на:

1. Многие ко многим.
2. Один ко многим.
   • с обязательной связью;
   • с необязательной связью;
3. Один к одному.
   • с обязательной связью;
   • с необязательной связью;

Рассмотрим подробно каждый из них.

4. Многие ко многим

Представим, что нам нужно написать БД, которая будет хранить работником IT-компании. При этом существует некий стандартный набор должностей. При этом:

• Работник может иметь одну и более должностей. Например, некий работник может быть и админом, и программистом.
• Должность может «владеть» одним и более работников. Например, админами является определенный набор работников. Другими словами, к админам относятся некие работники.

Работников представляет таблица «Employee» (id, имя, возраст), должности представляет таблица «Position» (id и название должности). Как видно, обе эти таблицы связаны между собой по правилу многие ко многим: каждому работнику соответствует одна и больше должностей (многие должности), каждой должности соответствует один и больше работников (многие работники).

4.1. Как построить такие таблицы?

EmployeeId	PositionId
1	1
1	2
2	3
3	3

Слева указаны работники (их id), справа — должности (их id). Работники и должности на этой таблице указываются с помощью id’шников.

На эту таблицу можно посмотреть с двух сторон:

1. Таким образом, мы говорим, что работник с id 1 находится на должность с id 1. При этом обратите внимание на то, что в этой таблице работник с id 1 имеет две должности: 1 и 2. Т.е., каждому работнику слева соответствует некая должность справа.
2. Мы также можем сказать, что должности с id 3 принадлежат пользователи с id 2 и 3. Т.е., каждой роли справа принадлежит некий работник слева.

4.2. Реализация

С помощью ограничения foreign key мы можем ссылаться на primary key или unique другой таблицы. В этом примере мы

• ссылаемся атрибутом PositionId таблицы EmployeesPositions на атрибут PositionId таблицы Position;
• атрибутом EmployeeId таблицы EmployeesPositions — на атрибут EmployeeId таблицы Employee;

4.3. Вывод

Для реализации связи многие ко многим нам нужен некий посредник между двумя рассматриваемыми таблицами. Он должен хранить два внешних ключа, первый из которых ссылается на первую таблицу, а второй — на вторую.

5. Один ко многим

Эта самая распространенная связь между базами данных. Мы рассматриваем ее после связи многие ко многим для сравнения.

Предположим, нам нужно реализовать некую БД, которая ведет учет данных о пользователях. У пользователя есть: имя, фамилия, возраст, номера телефонов. При этом у каждого пользователя может быть от одного и больше номеров телефонов (многие номера телефонов).

В этом случае мы наблюдаем следующее: пользователь может иметь многие номера телефонов, но нельзя сказать, что номеру телефона принадлежит определенный пользователь.

Другими словами, телефон принадлежит только одному пользователю. А пользователю могут принадлежать 1 и более телефонов (многие).

Как мы видим, это отношение один ко многим.

5.1. Как построить такие таблицы?

PhoneId	PersonId	PhoneNumber
1	5	11 091-10
2	5	19 124-66
3	17	21 972-02

Данная таблица представляет три номера телефона. При этом номера телефона с id 1 и 2 принадлежат пользователю с id 5. А вот номер с id 3 принадлежит пользователю с id 17.
Заметка. Если бы у таблицы «Phones» было бы больше атрибутов, то мы смело бы их добавляли в эту таблицу.

5.2. Почему мы не делаем тут таблицу-посредника?

Таблица-посредник нужна только в том случае, если мы имеем связь многие-ко-многим. По той простой причине, что мы можем рассматривать ее с двух сторон. Как, например, таблицу EmployeesPositions ранее:

1. Каждому работнику принадлежат несколько должностей (многие).
2. Каждой должности принадлежит несколько работников (многие).

Но в нашем случае мы не можем сказать, что каждому телефону принадлежат несколько пользователей — номеру телефона может принадлежать только один пользователь.
Теперь прочтите еще раз заметку в конце пункта 5.1. — она станет для вас более понятной.

5.3. Реализация

6. Один к одному

Представим, что на работе вам дали задание написать БД для учета всех работников для HR. Начальник уверял, что компании нужно знать только об имени, возрасте и телефоне работника. Вы разработали такую БД и поместили в нее всю 1000 работников компании. И тут начальник говорит, что им зачем-то нужно знать о том, является ли работник инвалидом или нет. Наиболее простое, что приходит в голову — это добавить новый столбец типа bool в вашу таблицу. Но это слишком долго вписывать 1000 значений и ведь true вы будете вписывать намного реже, чем false (2% будут true, например).

Более простым решением будет создать новую таблицу, назовем ее «DisabledEmployee». Она будет выглядеть так:

DisabledPersonId	EmployeeId
1	159
2	722
3	937

Но это еще не связь один к одному. Дело в том, что в такую таблицу работник может быть вписан более одного раза, соответственно, мы получили отношение один ко многим: работник может быть несколько раз инвалидом. Нужно сделать так, чтобы работник мог быть вписан в таблицу только один раз, соответственно, мог быть инвалидом только один раз. Для этого нам нужно указать, что столбец EmployeeId может хранить только уникальные значения. Нам нужно просто наложить на столбец EmloyeeId ограничение unique. Это ограничение сообщает, что атрибут может принимать только уникальные значения.

Выполнив это мы получили связь один к одному.

Заметка. Обратите внимание на то, что мы могли также наложить на атрибут EmloyeeId ограничение primary key. Оно отличается от ограничения unique лишь тем, что не может принимать значения null.

6.1. Вывод

Можно сказать, что отношение один к одному — это разделение одной и той же таблицы на две.

6.2. Реализация

7. Обязательные и необязательные связи

Связи можно поделить на обязательные и необязательные.

7.1. Один ко многим

У одной биологической матери может быть много детей. У ребенка есть только одна биологическая мать.

А) У женщины необязательно есть свои дети. Соответственно, связь необязательна.
Б) У ребенка обязательно есть только одна биологическая мать – в таком случае, связь обязательна.

7.2. Один к одному

У одного человека может быть только один загранпаспорт. У одного загранпаспорта есть только один владелец.

А) Наличие загранпаспорта необязательно – его может и не быть у гражданина. Это необязательная связь.
Б) У загранпаспорта обязательно есть только один владелец. В этом случае, это уже обязательная связь.

7.3. Многие ко многим

Человек может инвестировать в акции разных компаний (многих). Инвесторами какой-то компании являются определенные люди (многие).

А) Человек может вообще не инвестировать свои деньги в акции.
Б) Акции компании мог никто не купить.

8. Как читать диаграммы?

Выше я приводил диаграммы созданных нами таблиц. Но для того, чтобы их понимать, нужно знать, как их «читать». Разберемся в этом на примере диаграммы из пункта 5.3.

Мы видим отношение один ко многим. Одной персоне принадлежит много телефонов.

1. Возле таблицы Person находится золотой ключик. Он обозначает слово «один».
2. Возле таблицы Phone находится знак бесконечности. Он обозначает слово «многие».

9. Итоги

10. Задачи

Для лучшего усвоения материала предлагаю вам решить следующие задачи:

1. Описать таблицу фильм: id, название, длительность, режиссер, жанр фильма. Обратите внимание на то, что у фильма может быть более одного жанра, а к одному жанру может относится более, чем один фильм.
2. Описать таблицу песня: id, название, длительность, певец. При этом у песни может быть более одного певца, а певец мог записать более одной песни.
3. Реализовать таблицу машина: модель, производитель, цвет, цена
   • Описать отдельную таблицу производитель: id, название, рейтинг.
   • Описать отдельную таблицу цвета: id, название.

   У одной машины может быть только один производитель, а у производителя — много машин. У одной машины может быть много цветов, а у одного цвета может быть много машин.

4. Добавить в БД из пункта 6.2. таблицу военно-обязанных по типу того, как мы описали отдельную таблицу DisabledEmployee.

Источник