Che cos'è un diagramma entità-relazione? Una guida completa

Quando progettano un database relazionale, gli ingegneri creano un diagramma entità-relazione per rappresentare come diversi pezzi di dati sono correlati. Questi diagrammi forniscono una chiara visualizzazione delle relazioni tra i dati, rendendo più facile comprendere la struttura complessiva.

ERD consente alle parti interessate di verificare se il design di un sistema informativo è allineato con i requisiti aziendali prima che entri in fase di sviluppo. Consente inoltre agli sviluppatori di creare database relazionali che soddisfano le esigenze di archiviazione dei dati.

Le entità possono essere persone, oggetti o cause. Sono rappresentate su un ERD utilizzando diverse forme, come ovali, rettangoli o rombi, e linee di collegamento che illustrano diverse relazioni e i loro attributi chiave.

Gli ingegneri e gli architetti di database spesso combinano ERD con diagrammi di struttura dei dati (DSD). Mentre gli ERD si concentrano sulle relazioni tra le entità, i DSD evidenziano le relazioni tra i diversi elementi delle entità, aiutando a descrivere il flusso informativo.

La necessità di utilizzare gli ERD nei DBMS

Immagina di costruire una piattaforma di e-commerce complessa in cui i clienti possono sfogliare i prodotti, aggiungerli a un carrello e fare acquisti.

Dietro le quinte, una tabella di database ben strutturata garantisce che tutti i dati, dai dettagli dei clienti all'inventario dei prodotti, siano organizzati e facilmente accessibili. L'ERD visualizza le relazioni tra le diverse entità di dati, rendendo la progettazione del database più fluida ed efficiente.

• Chiarire le relazioni tra i dati: Un modello entità-relazione rappresenta come le diverse entità di dati sono correlate, aiutando i team a comprendere le complesse interazioni tra le tabelle e riducendo gli errori nella progettazione del database.
• Garantire l'integrità dei dati: Gli ERD aiutano a mantenere la coerenza dei dati e a prevenire problemi come record orfani o dati ridondanti rappresentando vincoli, come chiavi primarie e chiavi esterne.
• Facilitare la comunicazione: Gli ERD forniscono una rappresentazione visiva del database, rendendo più facile comunicare la struttura del database a parti interessate non tecniche come analisti aziendali o product manager.
• Migliorare la scalabilità e la manutenzione: Con gli ERD, gli sviluppatori possono prevedere potenziali problemi di database man mano che il sistema si espande, garantendo che le relazioni e il flusso di dati rimangano chiari anche quando vengono aggiunte nuove funzionalità o entità.

Componenti di un diagramma entità-relazione

Entità, relazioni, attributi e cardinalità sono i principali componenti di un diagramma di flusso dati ERD.

Entità

Un'entità è qualsiasi cosa su cui si possono memorizzare dati. In parole semplici, è ciò che si può definire – ad esempio, un oggetto, una persona o un concetto. È un sostantivo rappresentato in una forma rettangolare.

┌────────────┐  
│  Entità                                           │  
└────────────┘  

Un tipo di entità è un gruppo di cose definibili. Allo stesso modo, un insieme di entità è lo stesso di un tipo di entità ma definito in un momento particolare. Ad esempio, "clienti" è un tipo di entità, e "clienti che hanno effettuato l'accesso ieri" è un insieme di entità.

Le entità possono essere classificate in tre tipi principali:

• Entità forte: Può essere definita utilizzando i suoi attributi.
• Entità debole: Non può essere definita utilizzando i suoi attributi.
• Entità associativa: Associano entità all'interno di un insieme di entità.

Quando un attributo definisce univocamente un'entità all'interno di un insieme di entità, si chiama chiave dell'entità. Sono di tre tipi. Se uno o più attributi definiscono un'entità in un insieme di entità, è una super chiave. Quando un progettista di database sceglie univocamente una chiave per rappresentare un'entità all'interno di un insieme, è la chiave primaria. Infine, le chiavi esterne identificano le relazioni tra diverse entità.

Relazioni

Le relazioni sono verbi che rappresentano come le entità sono collegate. Ad esempio, nella frase "Sarah pagherà tramite il suo telefono", le entità "Sarah" e "Telefono" sono collegate dall'atto di pagare.

   ________
  /                  \
/                      \
|     REL            |
 \                     /
  \_______/

In un ERD, le relazioni sono spesso rappresentate come rombi o etichette sulle linee di collegamento. A volte, si può incontrare una relazione ricorsiva in cui la stessa entità partecipa a una relazione più di una volta.

Attributo

Gli attributi sono spesso rappresentati in un ovale o un cerchio. Possono essere qualità, proprietà o caratteristiche di un'entità. Quando un attributo descrive la proprietà o le caratteristiche di una relazione, è noto come attributo descrittivo.

   ________
 /                    \
|   Attributo  |
 \________/

Ci sono diverse categorie di attributi:

• Semplice: Il loro valore non può essere ulteriormente diviso – ad esempio, un numero di carta di credito.
• Derivato: Il valore di questi attributi è derivato da diversi attributi, come l'età derivata da una data di nascita.
• Composito: Questi sono sotto-attributi di un attributo. Ad esempio, l'indirizzo di uno studente include un numero civico.
• Valore singolo: Hanno solo un valore, come l'età.
• Valore multiplo: Questi attributi possono avere più valori, come una persona che ha due numeri di telefono cellulare.

Cardinalità

La cardinalità descrive il numero di relazioni o istanze tra entità. Di solito è espressa come un rapporto in simboli chiamati piede di corvo, che può essere uno a uno o uno a molti.

Una relazione uno a uno esiste tra un insegnante e il suo indirizzo postale. Allo stesso modo, vedrai una relazione uno a molti tra studenti e le loro materie, che può anche essere vista come una relazione molti a uno, poiché le materie hanno una singola linea di ritorno allo studente.

Infine, le relazioni molti a molti possono essere studenti che apprendono da più insegnanti. Il gruppo di insegnanti è, a sua volta, associato a molti studenti.

Rappresentare i componenti ER come parti del discorso

Puoi usare le parti del discorso per rappresentare i componenti ER, ad esempio:

• Un nome proprio come Sarah sarebbe un'entità.
• Un nome comune sarà un tipo di entità, come insegnanti.
• Un verbo equivale al tipo di relazione.
• Gli aggettivi sono attributi di un'entità.
• Gli avverbi sono attributi descrittivi che trasmettono le proprietà di una relazione.

Come creare un semplice diagramma entità-relazione

Prima di approfondire la creazione di un diagramma entità-relazione, è fondamentale comprendere come vengono rappresentati.

Un ERD può essere rappresentato utilizzando tre tipi di modelli di dati:

• Modello di dati concettuale: Mancano dettagli specifici ma fornisce una panoramica dell'ambito del progetto del database descrivendo come i set di dati sono correlati.
• Modello di dati logico: Descrive particolari attributi e relazioni tra i punti dati. È più dettagliato di un modello di dati concettuale e serve come base per un modello di dati fisico.
• Modello di dati fisico: Offre un progetto del database relazionale.

Con questa comprensione, passiamo attraverso i passaggi per aiutarti a creare un modello di dati relazionale.

1. Decidi lo scopo e l'ambito del progetto del sistema informativo su cui stai lavorando. Comprendi cosa stai modellando.
2. Trova le entità coinvolte e disegnale utilizzando rettangoli arrotondati con etichette appropriate.
3. Determina come le entità sono interconnesse e disegna linee per rappresentare quelle relazioni. Queste relazioni sarebbero etichettate utilizzando la forma a rombo.
4. Aggiungi dettagli incorporando attributi delle entità utilizzando la forma ovale.
5. Presenta le relazioni come uno a uno, uno a molti o molti a molti come richiesto.

Ecco un esempio di un ERD da utilizzare come riferimento.

Fonte: Research Gate

Casi d'uso del diagramma entità-relazione

Di seguito sono riportati alcuni casi d'uso notevoli dei diagrammi entità-relazione.

Progettazione di database relazionali

Gli ERD aiutano a modellare un database con logica e regole aziendali pertinenti. Questi diagrammi aiutano le parti interessate del progetto a comprendere i requisiti per un sistema informativo e successivamente aiutano il team a trasformare il design in un database.

Ad esempio, immagina una compagnia aerea che vuole modellare il suo sistema di prenotazione. Le entità potrebbero includere Volo, Passeggero e Biglietto, e le relazioni potrebbero descrivere come i passeggeri prenotano i biglietti aerei. Un ERD aiuta il team di sviluppo a comprendere come strutturare queste relazioni prima di costruire il database effettivo.

Risoluzione dei problemi in un database

I diagrammi entità-relazione aiutano gli ingegneri ad analizzare un database esistente e a comprendere le relazioni tra le entità e i loro attributi. Quando sorgono problemi, questi diagrammi aiutano gli ingegneri a individuare la causa principale, facilitando una rapida risoluzione.

Ad esempio, se un sito di e-commerce ha problemi con la gestione dell'inventario, un ERD aiuta gli ingegneri a tracciare le relazioni tra Prodotti, Ordini e Fornitori per identificare dove il flusso di dati si sta interrompendo. Gli sviluppatori possono isolare rapidamente e risolvere il problema individuando le entità e le relazioni.

Questi due sono i principali casi d'uso dell'ERD. Inoltre, l'ERD può essere utilizzato per progettare sistemi informativi aziendali o nel reingegnerizzazione dei processi aziendali (BPR), dove gli ERD semplificano il processo di modellazione o reingegnerizzazione di un sistema informativo aziendale esistente.

Nel complesso, gli ERD sono cruciali per gli ingegneri quando progettano database relazionali.

Le sfide del diagramma entità-relazione

È importante tenere a mente le seguenti sfide quando si lavora con un diagramma entità-relazione.

• Anche se i diagrammi entità-relazione sono inestimabili quando si progetta un database o si risolvono errori, sono difficili da usare quando si lavora con dati non strutturati o semi-strutturati. A meno che i dati non siano organizzati in diversi campi, righe e colonne, gli ERD non risulteranno utili.
• I diagrammi entità-relazione funzionano solo per dati relazionali dove mostrano la struttura relazionale.
• D'altra parte, utilizzare modelli ER può essere impegnativo se si prevede di integrarli con un database esistente, specialmente se il database ha un'architettura diversa. In tali casi, sarebbe difficile rappresentare correttamente le relazioni tra entità.

Le migliori pratiche per creare ERD

Quando si lavora con gli ERD, è meglio allinearsi a queste pratiche per evitare rifacimenti o inutili andirivieni con il team.

• Allinearsi sul modello di dati che si desidera disegnare. Decidere cosa è necessario per il proprio scopo. Si può scegliere tra modelli di dati concettuali, logici o fisici.
• Essere coerenti con la notazione utilizzata per rappresentare entità, relazioni, attributi e cardinalità.
• Coinvolgere le parti interessate durante la modellazione del database, aiutando a mantenere tutti allineati con i requisiti aziendali.
• Prestare attenzione alle incoerenze, come entità mancanti, informazioni sulle relazioni o attributi quando si risolve un problema di database relazionale.
• Assicurarsi dell'etichettatura delle entità e delle relazioni, ma non complicarle eccessivamente con dettagli non necessari.
• Lasciare che l'ERD supporti e aggiorni i requisiti di archiviazione dei dati man mano che il sistema evolve.

Aumentare l'efficienza attraverso la pianificazione

Gli ERD offrono un modo chiaro per visualizzare i dati. Rendono facile mostrare come sarebbe il sistema di database in termini di architettura e ottenere feedback dal team. Questo aiuta a evitare eventuali errori che potrebbero emergere in seguito a causa di disallineamenti tra le parti interessate o di un aumento dell'ambito.

Inoltre, pianificare visivamente la struttura del database aiuta a rimuovere i colli di bottiglia che potrebbero emergere durante lo sviluppo. Consente al team di sviluppo di lavorare in modo più efficiente quando non è coinvolto un intervento costante.

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