Во всех СУБД (системах управления базами данных) имеется несколько типов отношений между таблицами. Среди них связь один-к-одному, один-к-многим, многие-к-одному (некоторые склонны отождествлять эти два типа в один) и связь многие-ко-многим. Пример последней, ее объяснение и применение в различных СУБД, таких как Access или SQL, будет рассмотрено в этой статье.

Определение

Связь многие-ко-многим определяется как соответствие любому из экземпляров одной из сущностей всех экземпляров другой. Другими словами, каждое поле из первой (второй) таблицы связано со всеми полями из второй (первой).

Представленная схема наглядно отображает суть данного отношения.

Когда может быть использована связь многие-ко-многим?

Пример связи многие-ко-многим — это студенческая группа и группа преподавателей. Каждый из студентов учится сразу у нескольких профессоров, которые, в свою очередь, читают лекции нескольким ученикам. На картинке показана разница между связью один-к-многим и многие-ко-многим.

Связь многие-ко-многим нередко необходима при составлении масштабных баз данных, мелкие показательные примеры обычно используются только в учебных целях, в реальной же практике получается так, что, чем больше сущностей в БД и больше взаимосвязей между ними — тем более вероятность частого обращения к отношению многие-ко-многим.

Как сделать связь многие-ко-многим?

Примеры рассматриваемого отношения еще будут добавляться по ходу статьи, однако важно не только понять, что оно собой представляет, но и то, каким образом можно его реализовать. Детали данного процесса напрямую зависят от выбранной для работы СУБД, в то время как принцип остается одним для всех.

Microsoft Access

Офисный программный продукт от «Майкрософт» известен на рынке ПО уже довольно продолжительное время. Он поставляется вместе с текстовым редактором Worfd, табличным процессором Excel и прочими, входящими в линейку «офиса». Можно Access (читается как «аксес», дословный перевод — «доступ») приобрести и отдельно от его «коллег». Рекомендуется купить, разумеется, лицензионный софт, но ни для кого не секрет, сколько пиратских репаков можно найти на просторах Сети, в виде обычных файлов или раздач торрентов. «Майкрософт Аксес» доступен даже в портативной сборке. Она, не требующая инсталляции и особых навыков работы с ПК, лучше всего подходит для выбора, если ПО не будет использоваться продолжительно и часто.

Из контекста ясно, что «Майкрософт Аксес» — это система управления базами данных. Причем одна из популярнейших. Она является реляционной, что значит, она основана на логической модели данных, которая в ходе своей работы обращается к теории множеств и логике первого порядка. Связь многие-ко-многим в Access (примеры будут даны в ходе объяснения) реализуется очень и очень просто. Рассмотрим ее.

Есть две таблицы..

Чтобы не придумывать ничего нового, возьмем уже указанный для того, чтобы разъяснить связь многие-ко-многим, пример про студенчество. Необходимо создать таблицу «Студенты» и таблицу «Преподаватели». Как в первой, так и во второй из них имеются первичные ключи. Для объединения экземпляров этих двух сущностей требуется также еще одна таблица, поля которой — ключи первой и второй таблиц.

Если рассмотреть иной пример: допустим, футболисты и команды ( с учетом того, что хотя бы один из футболистов играл за разные сборные, и каждая сборная имеет в своем составе одиннадцать игроков), суть построения связи не поменяется. Также будут нужны три таблицы. Из них «Футболисты» и «Команды» в качестве основных, и одна промежуточная.

Схема данных

Связи между таблицами в СУБД «Майкрософт Аксес» реализуются при помощи вкладки «Схема данных». На появившуюся панель добавляются все необходимые сущности (в нашем случае все три таблицы). Создание связи многие-ко-многим будет происходить при помощи двух отношений один-к-многих между главными («Студенты» и «Преподаватели») и промежуточной таблицы. Для этого необходимо соединить между собой соответствующие первичные ключи.

На иллюстрации выше показано, как выглядит вкладка «Схема данных» (Relathionships). Количество добавляемых на панель таблиц неограниченно. Расположение полностью регулируется пользователем.

SQL

Проектирование баз данных на SQL — задача сложнее, чем на «Аксес». Если майкрософтовский продукт полностью адаптирован под офисную среду, имеет огромный и, с каждым выпуском и обновлением все расширяемый, функционал, но в то же время и удобный для простого пользователя интерфейс, то SQL — это отдельный непроцедурный язык программирования, при помощи которого на разных платформах можно работать с базами данных. Известное ПО для данной задачи: Oracle MySQL и DB2 (популярное, но не единственное в своем роде). Несмотря на то, что у каждого из них есть свои тонкости и нюансы, язык SQL их «объединяет». Научившись работать хотя бы с одним из них, разобраться с другим будет гораздо проще.

Создание, заполнение и непосредственно действия над уже имеющейся БД в SQL нужно через специальные коды или скрипты. Однако те, кто уже добрался до раздела «Связь многие-ко-многим», пример которой на данном языке программирования будет предоставлен ниже, должны знать хотя бы основные команды и принципы использования языка SQL.

Принцип создания связи многие-ко-многим

Длительное вступление могло несколько смутить и «напустить туману», но на самом деле принцип реализации связи остается прежним. Для того чтобы тип связи многие-ко-многим был воплощен на практике, не только в «Аксес», но и SQL, требуется изначально создать две базовые таблицы и одну — промежуточную. Аналогично дело обстоит и с ключами: основные сущности имеют главные поля, каждый из которых записывается в связующую таблицу. Что значит, что SQL-связь многие-ко-многим принципиально не отличается от «Аксеса».

Реализация связи

Для реализации связи многие-ко-многим в скриптах SQL используются внешние ключи (FOREIGN KEY) аналогичные исходным ключам в основных таблицах. Они записываются вместе со всеми полями при их создании и/или редактировании.

Роль связи многие-ко-многим

Вообще отношения между сущностями в базах данных используются для целостности информации, в них хранящейся. Только хорошо спроектированная БД со всеми необходимыми связями гарантирует безопасность хранения, удобство работы и представляет собой структуру, устойчивую к внешним воздействиям и изменениям. Обычно, если база содержит данные о целой организации, компании или фирме, в ней содержится множество сущностей с различными экземплярами.

А это значит, что при составлении схемы данных (в «Аксесе») или написании скриптов (в «Оракл» или «ДиБиТу») будет присутствовать как минимум одна связь многие-ко-многим. Пример SQl, часто использующийся при обучении курса «Организации баз данных» — БД Кинга.

База данных Кинга

Эта учебная база данных представляет собой сведения о корпорации Кинга. Среди таблиц:

• сотрудники фирмы — содержит в себе код сотрудника, его фамилию, имя и средний инициал (ориентированность на зарубежные имена), также код начальника и занимаемой сотрудником должности, дату его поступления в фирму, получаемый им оклад и предусмотренные комиссионные, код отдела;
• отделы корпорации — среди полей таблицы есть код и название отдела, а также код его размещения;
• места размещения отделов, которая предполагает внесение информации по коду места размещения и названия города;
• должности в фирме — небольшая таблица с двумя полями кода должности и ее официального названия;
• фирмы-покупатели — поля: код и название покупателя, адрес, город и штат, почтовый код и код региона, телефон, код обслуживающего покупателя менеджера, кредит для покупателя и комментарии (примечания и заметки);
• договоры о продаже, содержащая в себе код и дату договора, код покупателя, дату поставки и общую сумму договора;
• акты продаж — код акта и код договора, в который входит акт, код продукта, его цена, количество приобретенного и общая стоимость покупки;
• товары — код и название продукта;
• цены — код продукта, объявленная на него цена, минимально возможная цена,дата установления и дата отмены цены.

Небольшие таблицы, в наличии у которых не более чем два-три поля, связаны максимум с одной таблицей отношением один-к-одному или один-к-многим.

Масштабные же таблицы, такие как «сотрудники фирмы», «фирмы-покупатели», «договоры о продаже» и «акты продаж» связаны сразу с несколькими сущностями, причем с некоторыми — при помощи «посредников» отношением многие-ко-многим. Таблица «фирмы-покупатели» сама является посреднической, как таковая, ведь в ней есть многие поля, заимствованные из других таблиц и являющиеся внешними ключами. Кроме того, масштабность и взаимосвязь базы данных «Корпорации Кинга» такова, что все отношения неразрывно коррелируют между собой и влияют одно на другое. Разрушение хотя бы одного из них повлечет за собой деструкцию целостности всей БД.

Важные нюансы

При реализации связи многие-ко-многим, вне зависимости от того, какая используется СУБД, очень важно верно определить ключи, при помощи которых будет составляться отношение. Неправильно реализованная связь не выполнит своего основного предназначения, а именно — обеспечение целостности таблицы, и в результате, вместо ожидаемого комфорта, пользователь получит, напротив, неудобства и дополнительные проблемы, особенно проявляющиеся при заполнении таблиц и редактуры в них данных.

Продолжение.

Предыдущие части:

1-34-6

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.).