Схемы для начинающих. ER-диаграммы: полное руководство по моделированию данных — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое ER-диаграммы. Как создавать диаграммы связей сущностей. Элементы и нотации ER-диаграмм. Примеры использования ER-диаграмм для проектирования баз данных. Инструменты для построения ER-диаграмм.

Содержание

Что такое ER-диаграммы и для чего они используются

ER-диаграмма (диаграмма «сущность-связь») — это тип блок-схемы, которая иллюстрирует, как «сущности» (люди, объекты или концепции) связаны между собой в системе. ER-диаграммы чаще всего используются для проектирования и отладки реляционных баз данных в сфере системного анализа и программной инженерии. Они помогают визуализировать структуру базы данных или информационной системы наглядным образом.

Основные области применения ER-диаграмм:

Проектирование баз данных — отображение таблиц, атрибутов и связей между ними
Бизнес-информационные системы — моделирование бизнес-процессов и потоков данных
Разработка программного обеспечения — визуализация компонентов системы на этапе проектирования
Анализ и оптимизация существующих баз данных

Основные элементы ER-диаграмм

ER-диаграммы состоят из трех основных элементов:

1. Сущности

Сущности — это объекты или концепции, о которых мы хотим хранить информацию. На диаграмме они обозначаются прямоугольниками. Например, в базе данных университета сущностями могут быть «Студент», «Преподаватель», «Курс».

2. Атрибуты

Атрибуты — это свойства или характеристики сущностей. Они обозначаются овалами, соединенными с сущностью. Например, атрибутами сущности «Студент» могут быть «Имя», «Фамилия», «Дата рождения», «Номер студенческого билета».

3. Связи

Связи показывают, как сущности соотносятся или взаимодействуют между собой. Они обозначаются ромбами или линиями между сущностями. Например, между сущностями «Студент» и «Курс» может быть связь «Посещает».

Типы связей в ER-диаграммах

Существует три основных типа связей между сущностями:

Один к одному (1:1)

Каждый экземпляр первой сущности связан только с одним экземпляром второй сущности, и наоборот. Например, «Студент» имеет только один «Студенческий билет», и каждый «Студенческий билет» принадлежит только одному студенту.

Один ко многим (1:М)

Один экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй, но каждый экземпляр второй связан только с одним экземпляром первой. Например, один «Преподаватель» может вести несколько «Курсов», но каждый «Курс» ведется только одним преподавателем.

Многие ко многим (М:М)

Экземпляры обеих сущностей могут быть связаны с несколькими экземплярами друг друга. Например, «Студент» может посещать несколько «Курсов», и каждый «Курс» может посещаться несколькими студентами.

Как создать ER-диаграмму

Процесс создания ER-диаграммы обычно включает следующие шаги:

Определите основные сущности в системе
Определите важные атрибуты для каждой сущности

Определите связи между сущностями
Добавьте кардинальность для каждой связи
Добавьте любые дополнительные атрибуты для связей при необходимости

Давайте рассмотрим пример создания простой ER-диаграммы для системы управления библиотекой:

Шаг 1: Определение сущностей

Основными сущностями в нашей библиотечной системе будут:

Книга
Автор
Читатель
Выдача книги

Шаг 2: Определение атрибутов

Для каждой сущности определим основные атрибуты:

Книга: — ISBN (уникальный идентификатор) — Название — Год издания — Количество экземпляров

Автор: — ID автора — Имя — Фамилия — Дата рождения

Читатель: — Номер читательского билета — Имя — Фамилия — Адрес — Телефон

Выдача книги: — ID выдачи — Дата выдачи — Дата возврата

Шаг 3: Определение связей

Теперь определим, как наши сущности связаны между собой:

Книга «написана» Автором (связь многие ко многим, так как книга может иметь нескольких авторов, и автор может написать несколько книг)
Читатель «берет» Книгу (связь многие ко многим через сущность «Выдача книги»)
Выдача книги «относится к» Книге (связь многие к одному)
Выдача книги «сделана для» Читателя (связь многие к одному)

Шаг 4: Добавление кардинальности

Укажем кардинальность для каждой связи:

Книга (0,*) — написана — (1,*) Автор
Читатель (0,*) — берет — (0,*) Книга
Выдача книги (1,1) — относится к — (0,*) Книга
Выдача книги (1,1) — сделана для — (0,*) Читатель

Шаг 5: Дополнительные атрибуты связей

В нашем случае дополнительные атрибуты для связей не требуются, так как вся необходимая информация уже представлена в сущностях.

Инструменты для создания ER-диаграмм

Существует множество инструментов для создания ER-диаграмм, как платных, так и бесплатных. Вот некоторые популярные варианты:

Lucidchart — онлайн-инструмент с интуитивно понятным интерфейсом
Draw.io — бесплатный онлайн-инструмент с широкими возможностями
Microsoft Visio — профессиональный инструмент для создания различных диаграмм
MySQL Workbench — специализированный инструмент для работы с базами данных MySQL
ERDPlus — бесплатный онлайн-инструмент, специально разработанный для ER-диаграмм

Преимущества использования ER-диаграмм

ER-диаграммы предоставляют ряд преимуществ при проектировании и анализе информационных систем:

Наглядность — они дают четкое визуальное представление о структуре данных
Коммуникация — облегчают общение между разработчиками, аналитиками и заказчиками
Документация — служат отличной документацией структуры базы данных
Проектирование — помогают выявить проблемы в дизайне на ранних этапах

Оптимизация — позволяют анализировать и улучшать существующие системы

Ограничения ER-диаграмм

Несмотря на свою полезность, ER-диаграммы имеют некоторые ограничения:

Они не показывают поток данных или последовательность операций
Для сложных систем диаграммы могут становиться громоздкими и трудночитаемыми
Они не отображают бизнес-правила, кроме базовых отношений между сущностями
Разные нотации ER-диаграмм могут создавать путаницу при интерпретации

Заключение

ER-диаграммы являются мощным инструментом для моделирования данных и проектирования информационных систем. Они помогают визуализировать сложные структуры данных, облегчают коммуникацию между участниками проекта и служат основой для создания эффективных баз данных. Хотя у них есть свои ограничения, преимущества использования ER-диаграмм делают их незаменимым инструментом в арсенале разработчиков баз данных и системных аналитиков.

Освоение создания и интерпретации ER-диаграмм — важный навык для всех, кто работает с базами данных и информационными системами. С практикой вы сможете эффективно использовать этот инструмент для анализа и проектирования сложных систем данных.

Автоматический выключатель — Практическая электроника

Схема до ужаса простая и надежная, как лом:

Принцип работы такой: нажимая на кнопочку SB, у нас сразу же включается лампа HL. Через некоторое время она гаснет.

В сборе на соплях у меня она выглядит приблизительно вот так:

Как вы видите, здесь я взял конденсатор в 10 000 мкФ.

Итак, как же работает данная схема? Нажимая один разочек на кнопочку SB c самовозвратом, что-то типа такой:

у нас почти мгновенно сразу же заряжается конденсатор. То есть после того, как мы единожды быстренько нажали кнопочку, у нас конденсатор сразу же превращается в источник питания, так как он накопил на себе заряд, который мы подавали с какой-либо батареи либо блока питания с напряжением +12 Вольт.

Раз уж кондер накопил эти 12 Вольт на себе, то после отпускания кнопочки он будет разряжаться через цепь R—->база транзистора—>эмиттер—>минус. Транзистор ведь тоже не дурак. Он сразу же чухнул, что у него напряжение на базе больше, чем 0,7 Вольт, и поспешил незамедлительно открыться, то есть сделал так, что сопротивление между коллектором и эмиттером стало очень маленькое.

Так как ДО включения схемы между коллектором и эмиттером транзистора была очень большое сопротивление (можно сказать обрыв), то ПОСЛЕ включения стало очень малым, поэтому по цепи +12 Вольт—->катушка электромагнитного реле—->коллектор——>эмиттер——>минус побежал электрический ток.

Пока ток бежал через катушку, она создала магнитное поле, которое в итоге притянуло железку с контактами, которые замкнулись между собой. Раз уж контакты замкнулись, лампочка оказалась включенной в сеть 220 Вольт и ярко засияла, источая лучи радости мне в глаза.

Читайте свойства магнитного поля.

С этим вроде бы понятно. Теперь вопрос такой… как долго будет находиться схема в рабочем состоянии? Все дело в том, что у нас заряд кондера не вечный. Это заряд разряжается по цепи R—->база транзистора—>эмиттер—>минус, в результате чего конденсатор теряет свое напряжение. На базе транзистора напряжение стает все меньше и меньше, а следовательно и сила тока через базу стает меньше. Как вы помните, биполярный транзистор — это токовый радиоэлемент. Ток базы влияет на ток коллектора. Так как ток базы стает все меньше и меньше, следовательно, ток в цепи катушки тоже станет уменьшаться. И вот ток удержания катушки станет меньше, чем положено, и контакты реле разомкнутся. Раз тока нету, то и катушка перестанет притягивать железку с контактами. Контакты в цепи 220 Вольт разрываются и наша лампа тухнет. Сё! Ничего сложного и сверхъестественного в схеме нет.

В данной схеме значение емкости и сопротивления можно менять, для того, чтобы либо уменьшить, либо увеличить задержку выключения. Но также не забывайте, что большое значение сопротивления скажется на том, что транзистору просто-напросто не хватит напруги, чтобы открыться, поэтому сопротивления лучше брать в диапазоне от 100 Ом и до 5 КилоОм. То же самое касается и конденсатора. Меняя его значение, мы можем добиться увеличения или уменьшения времени задержки. То есть кондер и резистор в данной схеме создают RC-цепочку. Кто не помнит, что такое RC — цепочка и для чего она нужна, то читайте эту статью.

Где же можно использовать схему? Например, при входе в погреб за маринованными огурчиками. Кнопочку нажали, огурчики взяли, и чтобы лишний раз груженным не нажимать на выключатель, вы просто ногой закрываете дверь и забываете про свет. Второй вариант для меня видится такой… По идее не обязательно управлять лампочкой. Можно вместо нее поставить абсолютно любую нагрузку, например, вертушку. В туалет зашел, нагадил, и перед выходом нажал на кнопку, чтобы вертушка высосала весь испорченный воздух). Ну и еще один вариант на ум приходит такой: если у вас сломался таймер на микроволновке, а вы испокон веков греете только суп в банке, то почему бы не встроить такой выключатель прямо в микроволновку? 😉

ESR-метр — Практическая электроника

В этой статье мы с вами будем собирать ESR-метр. В первый раз слышите слово «ESR»? А ну-ка бегом читать эту статью!

Для чего нужен ESR-метр

Итак, для чего нам вообще собирать ESR-метр? Для тех, кто поленился читать статью про ESR давайте вспомним, чем оно нам вредит. Дело в том, что сейчас почти во всей электронной аппаратуре используются импульсные блоки питания. В этих импульсных блоках питания «гуляют» высокие частоты и некоторые из этих частот проходят через электролитические конденсаторы. Если вы читали статью конденсатор в цепи постоянного и переменого тока, то наверняка помните, что высокие частоты конденсатор пропускает через себя почти без проблем. И проблем тем меньше, чем выше частота. Это, конечно, в идеале. В реальности же в каждом конденсаторе «спрятан» резистор. А какая мощность будет выделяться на резисторе?

P=I²xR

где

P — это мощность, Ватт (Чтобы узнать сколько Ватт, нужен ваттметр)

I — сила тока, Ампер

R — сопротивление, Ом

А как вы знаете, мощность, которая рассеивается на резисторе — это и есть тепло 😉 И что тогда у нас получается? Конденсатор тупо превращается в маленькую печку)). Нагрев конденсатора — эффект очень нежелательный, так как при нагреве в лучшем случае он меняет свой номинал, а в худшем — просто раскрывается розочкой). Такие кондеры-розочки использовать уже нельзя.

Вздувшиеся электролитические конденсаторы — это большая проблема современной техники. Очень много отказов в работе электроники бывает именно по их вине. Визуально это проявляется в появлении припухлости в верхней части конденсатора. Видите небольшие прорези на шляпе этих конденсаторов? Это делается для того, чтобы такой конденсатор не разрывался от предсмертного шока и не забрызгивал всю плату электролитом, а ровнёхонько надрывал тонкую часть прорези и испускал тихий спокойных выдох. У советских конденсаторов таких прорезей не было, и поэтому если они и бахали, то делали это громко, эффектно и задорно)))

Но иногда бывает и так, что внешне такой конденсатор ничем не отличается от простых рабочих конденсаторов, а ESR очень велико. Поэтому, для проверки таких конденсаторов и был создан прибор под названием ESR-метр. У меня например ESR-метр идет в комплекте с Транзистор-метром:

Минус данного прибора в том, что им можно замерять ESR только демонтированных конденсаторов. Если замерять прямо на плате, то он выдаст полную ахинею.

Схема и сборка

В интернете очень давно гуляет схема простенького ESR-метра, а точнее — приставки к мультиметру. С помощью нее можно спокойно замерить ESR конденсатора, даже не выпаивая его из платы. Давайте же рассмотрим схемку нашей приставки. Кликните по ней, и схема откроется в новом окне и в полный рост:

Вместо «Cx» (в штриховом прямоугольнике) мы здесь ставим конденсатор, у которого замеряем ESR.

Для того, чтобы не травить лишний раз платку, я взял макетную плату и спаял на ней. На Али я взял целый набор этих макеток. Это получается даже дешевле, чем покупать фольгированный текстолит.

С обратной стороны макетной платы для связи радиоэлементов использовал провод МГТФ

Вы легко его узнаете по розовой окраске. Хотя бывают и другого цвета, но в основном розовый.

Что это за «фрукт»? МГТФ расшифровывается как Монтажный, Гибкий, Теплостойкий, в Фторопластовой изоляции. Этот провод отлично подходит для электронных поделок, так как при пайке его изоляция не плавится. Это только один из плюсов.

Обратную сторону с проводами МГТФ я показывать не буду). Там ничего интересного нет).

После сборки макетная плата выглядит вот так:

Микросхемы по привычке всегда ставлю в панельки:

При своей стоимости, панельки позволяют быстро сменить микросхему. Особенно это актуально для дорогих микроконтроллеров. Вдруг понадобится МК для других целей?)

Для подачи питания с батарейки на платку, я воспользовался стандартной клеммой от старого мультиметра:

Как быть, если у вас нет такой клеммы, а подать питание с Кроны необходимо? В таком случае, у вас наверняка есть старая батарейка Крона, так ведь? Аккуратно вскрываем корпус, снимаем клеммы батарейки, подпаиваем проводки и у нас готова клемма для подключения к новой батарейке. На крайний случай их можно также купить на Али. Выбор огромный.

Прибор выполнен в виде приставки к любому цифровому мультиметру:

Здесь есть одно «но». Так как мы измеряем на пределе 200 милливольт постоянного напряжения (DCV), то и значения мы получим не в Омах или миллиомах, а в милливольтах, которые затем, сверяясь со значениями полученными при калибровке прибора, мы должны будем перевести в Омы.

А вот и мой самопальный щуп:

Подобные приборы не любят длинных проводов-щупов, идущих к ножкам конденсатора, и поэтому я был вынужден сделать подобие пинцета, собранное из двух половинок фольгированного текстолита.

Внутри корпуса платка выглядит примерно вот так:

Провода, идущие к пинцету, закреплены каплей термоклея. Между щупами, идущими к мультиметру, стоит конденсатор керамика 100 нанофарад с целью снизить уровень помех. В схеме применен подстроечный резистор на 1,5 Килоома. С помощью этого резистора мы и будем калибровать наш приборчик.

[quads id=1]

Калибровка прибора

После того как все собрали, приступаем к калибровке (настройке) нашего ESR-метра пошагово:

1)Если у вас есть осциллограф, замеряем на измерительных щупах напряжение с частотой 120-180 КилоГерц. Если замеряемая частота не укладывается в этот диапазон, то меняем значение резистора R3.

2) Цепляем мультиметр и ставим его крутилку на измерение милливольт постоянного напряжения.

3) Берем резистор номиналом в 1 Ом и цепляем его к измерительным щупам. В данном случае, к нашему самопальному пинцету.

4) Добиваемся того, чтобы мультиметр показал значение в 1 милливольт, меняя значение подстроечного резистора R1

5) Теперь берем сопротивление 2 Ома, и не меняя значение R1 записываем показания мультиметра

6) Берем 3 Ома и снова записываем показания и тд. Думаю, до 8-10 Ом вам таблички хватит вполне.

Например, мы можем выставить соответствие 1 милливольт — это 1 Ом, и т. д., хотя я предпочел настроить 4,8 милливольт – 1 Ом, для того чтобы была возможность точнее измерять низкие значения сопротивления. При замыкании щупов – контактов пинцета на дисплее мультиметра значение 2,8 милливольт. Сказывается сопротивление проводов-щупов. Это у нас типа 0 Ом ;-).

Приведу для ознакомления значения измерений низкоомных резисторов: при измерении резистора 0,68 Ом значения равны 3,9 милливольт, 1 ом — 4,8 милливольт, 2 Ома – 9,3 милливольта. У меня получилась вот такая табличка, которую я потом и наклеил на свой прибор

При измерении сопротивления в 10 Ом на экране уже показание 92,5 миллиВольт. Как мы видим, зависимость не пропорциональная.

После того, как я сделал замеры, смотрю в другую табличку:

Слева — номинал конденсатора, вверху — значение напряжения, на которое рассчитан этот конденсатор. Ну и, собственно, в таблице максимальное значение ESR конденсатора, который можно использовать в ВЧ схемах.

Давайте попробуем замерить ESR у двух импортных и одного отечественного конденсатора

Как вы видите, импортные конденсаторы обладают очень маленьким ESR. Советский конденсатор показывает уже большее значение. Оно и не удивительно. Старость не в радость).

Поправки к схеме

1) Для более-менее точных измерений, желательно, чтобы питание нашего ESR-метра было всегда стабильное. Если батарейка разрядится хотя бы на 1 Вольт, то показания ESR также будут уже с погрешностью. Так что лучше постарайтесь давать питание на ESR-метр всегда стабильное. Как я уже сказал, для этого можно использовать внешний блок питания или собрать схемку на 7809 микросхеме. Например, блок питания можно собрать по этой схеме.

2) Показания, которые выдает наша самоделка, не говорят о том, что наш самопальный прибор с великой точностью замеряет ESR. Скорее всего, его можно отнести к пробникам. А что делают пробники? Отвечают в основном на два вопроса: да или нет ;-). В данном случае прибор «говорит», можно ли использовать такой конденсатор или лучше все-таки поставить его в НЧ (НизкоЧастотную) схему.

Данный пробник может собрать любой, даже начинающий радиолюбитель, если у него вдруг возникнет потребность заняться ремонтами. А вот и видео его работы:

Автор — Андрей Симаков

Руководство для начинающих по диаграммам Фейнмана

Квантовая физика описывает работу Вселенной на уровне мельчайших частиц, таких как электроны и фотоны света, из которых она состоит. Большая часть нашего повседневного опыта возникает в результате взаимодействия частиц материи друг с другом и со светом, что можно объяснить с помощью квантовой электродинамики (КЭД).

Эта подробная теория принесет Нобелевскую премию по физике Ричарду Фейнману, Джулиану Швингеру и Син-Итиро Томонаге. Большая часть их оригинального мышления включала сложную математику, поскольку необходимо было иметь дело с огромным количеством потенциальных взаимодействий, каждое из которых имело разную вероятность.

Но Фейнман понял, что эти взаимодействия могут быть представлены простыми диаграммами — шаблонами, которые определяют взаимодействие света и материи. Диаграммы Фейнмана не только сделали КЭД более понятной, но и предоставили визуальный инструмент для практических расчетов, которые в противном случае были бы невозможны.

Каждая диаграмма объединяет ряд линий, где, например, прямые линии представляют частицы материи, а волнистые линии — фотоны. Это закономерности в пространстве-времени, но они представляют собой взаимодействие частиц. Простой пример может показать два электрона, электромагнитно отталкивающих друг друга, с фотоном, проходящим между ними в качестве переносчика силы.

Больше похоже на это

Диаграммы Фейнмана были необходимы, чтобы отразить странное поведение квантовых частиц, которое не имеет ничего общего с действием физических объектов, которые из них состоят. Чтобы понять, почему диаграммы были такими важными, нам нужно вернуться к тому, что делает квантовую физику такой странной.

Подробнее о квантовой физике:

Квантовая теория поля: «Нечестивый помесь квантовой физики в плохом настроении и каждой кнопки, которую вы никогда не нажимаете на калькуляторе»
Причудливая связь между миграцией птиц и квантовой физикой
Чем квантовый компьютер отличается от вашего ноутбука, объяснение ученого

КЭД: Квантовая электродинамика

Квантовая физика началась с осознания Эйнштейном реальности фотонов, вскоре расширившись до объяснить строение атома. Это наука об очень малом, где реальность, кажется, не обладает детерминистической определенностью мира, который мы обычно наблюдаем, а скорее доминируют вероятности.

Квантовая электродинамика, где впервые были использованы диаграммы Фейнмана, рассматривает взаимодействия квантовых частиц, зависящие от электромагнетизма. В обычном использовании «электромагнетизм» звучит так, как будто речь идет только об электричестве и магнетизме, что в некотором смысле так и есть. Но мы должны понимать, что он отвечает за огромное количество повседневных взаимодействий в мире, которые мы переживаем.

Свет — электромагнитное явление. Точно так же большинство взаимодействий между атомами являются электромагнитными. Так, например, когда вы сидите на стуле, электромагнитная сила, действующая между атомами стула и атомами вашего тела, не дает вашим атомам просто проскользнуть мимо атомов на стуле.

Электромагнитная сила — одна из четырех фундаментальных сил Вселенной. Остальные три — это гравитация, а также сильное и слабое взаимодействия — эти две силы действуют в ядрах атомов. Мы склонны считать гравитацию чем-то подавляющим, но на самом деле это самая слабая из четырех сил, в миллиарды миллиардов раз слабее, чем электромагнетизм.

Если вы сомневаетесь в этом, просто подумайте о магните на холодильник. Все гравитационное притяжение Земли пытается притянуть ее к полу. Все, что удерживает его на холодильнике, — это электромагнитная сила крошечного магнита. Магнит побеждает.

Гравитация — самая слабая сила — даже крошечный магнит на холодильник может победить ее © Getty Images

В квантовой теории силы передаются с места на место в результате так называемых носителей силы — частиц, которые перемещаются между двумя объектами, которые притягиваются или отталкиваются друг от друга. Вот почему, например, магнит может притягивать кусок железа на расстоянии. Удивительно, но переносчиком силы электромагнетизма является уже знакомая нам частица — фотон.

Обычно мы знакомимся с фотоном как с частицей света, но каждый раз, когда происходит электромагнитное взаимодействие между частицами материи, поток «виртуальных фотонов» между частицами производит эффект силы. Термин «виртуальный» здесь явно вводит в заблуждение. Звучит так, как будто это означает, что частиц не существует. Однако на самом деле это относится к тому, что фотоны никогда не наблюдаются, поскольку они переходят от одной частицы к другой, не ускользая.

В результате почти каждое электромагнитное взаимодействие — что означает почти каждое взаимодействие материи, не связанное с гравитацией — является результатом того, что частица материи испускает фотон, или частица материи поглощает фотон, или и то, и другое.

Диаграммы Фейнмана

Простая диаграмма Фейнмана, показывающая частицы, представленные прямыми линиями, и фотон, представленный волнистой линией. В этом случае вертикальная ось — это пространство, а горизонтальная ось — время © Romainbehar, CC0, через Wikimedia Commons

Диаграммы Фейнмана предназначены как для иллюстрации этих электромагнитных взаимодействий, так и для исследования и количественной оценки многих вариантов, которые предоставляет странная природа квантовой физики, которые иначе нельзя было бы ожидать.

На диаграммах частицы материи изображаются прямыми линиями, а фотоны волнистыми линиями. (Существуют и другие типы линий, когда использование диаграммы выходит за рамки простой КЭД.) Не существует четкого соглашения, на какой оси находится время и пространство. Довольно часто время является вертикальной осью Фейнмана, но там, где это более удобно, оно может быть горизонтальной осью.

Наиболее распространенные элементы, показанные на такой диаграмме, это то, что фотон перемещается из одного места в другое; частица материи (в простейшем случае электрон) перемещается из одного места в другое; или частица материи испускает или поглощает фотон. Почти все можно построить из этих простых компонентов.

Но из-за странностей квантовой физики, внешне простое действие может привести к целому множеству диаграмм. Возьмем, казалось бы, простой пример движения двух электронов. Мы знаем, где они начинаются и где заканчиваются.

Но как они переходят из точек А и В в точки С и D? Простейшая возможность состоит в том, что электрон из A попадает в C, а электрон из B в D.

Другая вероятность состоит в том, что электрон из A попадает в D, а электрон из B в C.

Диаграммы Фейнмана для возможностей двух частиц начиная с одного места и заканчивая в другом без взаимодействия. © Richard Palmer

Обратите внимание, что мы не можем сказать, что произошло, поскольку мы не знаем маршрут, по которому пошли электроны, и мы не знаем, какой электрон какой. Одно из определяющих свойств квантовых частиц, таких как электроны, заключается в том, что у них нет отличительных черт. Они действительно идентичны.

Это достаточно просто, но есть и другие возможности. Электроны, как и другие квантовые частицы, могут подвергаться процессу, известному как рассеяние. Это часто представляется как один электрон, отскакивающий от другого, как пара шаров на снукерном столе. Однако электроны — это электрически заряженные частицы, а электромагнитное взаимодействие осуществляется через фотоны.

Итак, на другой диаграмме будет показан фотон, проходящий от одного электрона к другому, в результате чего пути электронов меняются так, что они оказываются в точках C и D. Это может происходить разными способами.

Диаграммы Фейнмана для возможности двух частиц, начинающихся в одном месте и заканчивающихся в другом с электромагнитным взаимодействием © Ричард Палмер

Каждая из различных возможных диаграмм будет иметь связанную с ней вероятность. По мере того, как мы добавляем более маловероятные возможности, результат становится все ближе и ближе к реальности. Забавно, что квантовая физика в каком-то смысле является самой точной наукой, которая у нас есть. Как однажды заметил Фейнман, разница между его предсказаниями и реальностью сравнима с толщиной волоса на шкале расстояния между Нью-Йорком и Лос-Анджелесом.

Однако, с другой стороны, предсказания квантовой физики основаны на вероятностях, и хотя мы можем приблизиться к действительному значению, оно всегда будет пределом рассмотрения всех возможных диаграмм, а не простым результатом.

Хотя на диаграммах Фейнмана иногда есть стрелки, указывающие направление движения, в них часто нет необходимости. Возьмем, к примеру, фотон, путешествующий между электронами на диаграммах, показанных выше.

Вполне допустимо сказать, что фотон движется в том же направлении, что и в будущем, но на практике математике, используемой для расчета, все равно, движется ли фотон вперед или назад во времени. Точно так же, как на диаграммах обычно не различают направление, фотон описывается как «обмениваемый» частицами, а не путешествующий от одной конкретной частицы к другой.

Мы не будем рассматривать все возможные схемы этого простого взаимодействия (на самом деле это было бы невозможно, и даже пытаться было бы очень утомительно). Но просто чтобы показать, как можно добавлять все больше и больше сложности, следующей возможностью может быть обмен двумя фотонами по пути, что приведет к паре событий рассеяния. К тому времени, когда мы приступаем к подобному событию, вклад уже составляет примерно одну часть на 10 000.

Диаграмма Фейнмана для возможности двух частиц, начинающихся в одном месте и заканчивающихся в другом, с двумя электромагнитными взаимодействиями © Ричард Палмер

Между прочим, обратите внимание, что диаграммы — это больше, чем наглядные иллюстрации — они представляют собой механизм, на котором основаны расчеты. Фактические расчеты могут стать болезненно запутанными, но диаграммы предоставляют шаблоны для их обоснования в доступной форме.

Десять закономерностей, объясняющих Вселенную Брайана Клегга уже в продаже (25 фунтов стерлингов, MIT Press).

Купить на Amazon UK, Waterstones или Bookshop.org

Подробнее о физике элементарных частиц:

Что такое антивещество и почему его сегодня нет во Вселенной?
Как ученые используют космическое излучение, чтобы заглянуть внутрь пирамид

Ultimate Entity Relationship Diagrams (ER Diagrams)

Итак, вы хотите изучить диаграммы Entity Relationship Diagrams? В этом руководстве по диаграммам ER будет рассказано об их использовании, истории, символах, обозначениях и о том, как использовать наше программное обеспечение для создания диаграмм ER для их рисования. Мы также добавили несколько шаблонов, чтобы вы могли быстро приступить к работе.

Что такое ER-диаграмма?

Диаграмма отношений сущностей (ERD) представляет собой визуальное представление различных сущностей в системе и их взаимосвязей . Например, элементы писатель, романист и потребитель могут быть описаны с помощью ER-диаграмм следующим образом:

Шаблон диаграммы ER для системы регистрации студентов (щелкните шаблон, чтобы отредактировать его онлайн)

История диаграмм ER

Хотя моделирование данных стало необходимостью около 19В 70-х годах не было стандартного способа моделирования баз данных или бизнес-процессов. Хотя было предложено и обсуждено множество решений, ни одно из них не получило широкого распространения.

Питеру Чену приписывают представление широко распространенной модели ER в его статье «Модель отношений сущностей — к унифицированному представлению данных». Основное внимание было уделено сущностям и отношениям, а также он представил графическое представление для проектирования базы данных.

Его модель была вдохновлена диаграммами структуры данных, представленными Чарльзом Бахманом. Диаграммы Бахмана, одна из первых форм диаграмм ER, названы в его честь.

Подробную историю диаграмм ER и оценку моделирования данных см. в этой статье.

Какая польза от ER-диаграмм?

Для чего используются ER-диаграммы? Где они используются? Хотя их можно использовать для моделирования практически любой системы, они в основном используются в следующих областях.

Модели ER при проектировании баз данных

Они широко используются для проектирования реляционных баз данных. Сущности в схеме ER становятся таблицами, атрибутами и преобразуются в схему базы данных. Поскольку их можно использовать для визуализации таблиц базы данных и их взаимосвязей, они также обычно используются для устранения неполадок базы данных.

Диаграммы взаимосвязей сущностей в разработке программного обеспечения

Диаграммы взаимосвязей сущностей используются в разработке программного обеспечения на этапах планирования программного проекта. Они помогают идентифицировать различные элементы системы и их отношения друг с другом. Он часто используется в качестве основы для диаграмм потоков данных или DFD, как их обычно называют.

Например, программное обеспечение инвентаризации, используемое в розничном магазине, будет иметь базу данных, которая отслеживает такие элементы, как покупки, товар, тип товара, источник товара и цена товара. Представление этой информации с помощью ER-диаграммы будет выглядеть примерно так:

На диаграмме информация внутри овалов является атрибутами определенного объекта.

Диаграмма отношения объектов (ERD) Символы и обозначения

В диаграмме ER есть три основных элемента: объект, атрибут, отношение. Есть больше элементов, которые основаны на основных элементах. Это слабая сущность, многозначный атрибут, производный атрибут, слабая связь и рекурсивная связь. Кардинальность и порядковость — это два других обозначения, которые используются в диаграммах ER для дальнейшего определения отношений.

Сущность

Сущностью может быть человек, место, событие или объект, относящийся к данной системе. Например, школьная система может включать учащихся, учителей, основные курсы, предметы, плату за обучение и другие элементы. Сущности представлены на диаграммах ER прямоугольником и названы с использованием существительных в единственном числе.

Слабый объект

Слабый объект — это объект, который зависит от существования другого объекта. В более технических терминах его можно определить как объект, который не может быть идентифицирован по его собственным атрибутам. Он использует внешний ключ в сочетании с его атрибутами для формирования первичного ключа. Сущность, такая как элемент заказа, является хорошим примером для этого. Элемент заказа будет бессмысленным без заказа, поэтому это зависит от существования заказа.

Атрибут

Атрибут — это свойство, черта или характеристика объекта, отношения или другого атрибута. Например, атрибут Имя элемента инвентаризации является атрибутом элемента инвентаря сущности. Сущность может иметь столько атрибутов, сколько необходимо. Между тем атрибуты также могут иметь свои собственные специфические атрибуты. Например, атрибут «адрес клиента» может иметь атрибуты номер, улица, город и штат. Они называются составными атрибутами. Обратите внимание, что некоторые диаграммы ER верхнего уровня не показывают атрибуты для простоты. Однако в тех случаях атрибуты представлены овальными формами.

Многозначный атрибут

Если атрибут может иметь более одного значения, он называется многозначным атрибутом. Важно отметить, что это отличается от атрибута, имеющего свои собственные атрибуты. Например, сущность учителя может иметь несколько значений предмета.

Производный атрибут

Атрибут, основанный на другом атрибуте. Это редко встречается на диаграммах ER. Например, для круга площадь может быть получена из радиуса.

Отношения

Связь описывает, как взаимодействуют объекты. Например, сущность «Плотник» может быть связана с сущностью «стол» отношением «строит» или «изготавливает». Отношения представлены ромбами и обозначены глаголами.

Рекурсивная связь

Если один и тот же объект участвует в связи более одного раза, это называется рекурсивной связью. В приведенном ниже примере сотрудник может быть руководителем и находиться под надзором, поэтому существует рекурсивная связь.

Кардинальность и порядковость

Эти два определения дополнительно определяют отношения между сущностями, помещая отношения в контекст чисел. Например, в системе электронной почты одна учетная запись может иметь несколько контактов. Отношения в этом случае следуют модели «один ко многим». Существует ряд обозначений, используемых для представления мощности на диаграммах ER. Chen, UML, Crow’s Foot, Bachman — вот некоторые из популярных обозначений. Creately поддерживает нотации Chen, UML и Crow’s Foot. В следующем примере UML используется для демонстрации кардинальности.

Как рисовать ER-диаграммы

Ниже показано, как создавать ER-диаграммы.

Идентифицировать все сущности в системе. Сущность должна появляться только один раз на конкретной диаграмме. Создайте прямоугольники для всех объектов и правильно назовите их.
Определить отношения между сущностями. Соедините их линией и добавьте ромб посередине, описывая взаимосвязь.
Добавить атрибуты для сущностей. Дайте осмысленные имена атрибутам, чтобы их было легко понять.

Звучит просто, правда? В сложной системе определение взаимосвязей может оказаться кошмаром. Это то, что вы доведете до совершенства только с практикой.

Рисование диаграмм ER с помощью Creately

Вы можете рисовать диаграммы отношений сущностей вручную, особенно когда вы просто неформально показываете простые системы своим коллегам. Однако для более сложных систем и для внешней аудитории вам потребуется программное обеспечение для построения диаграмм, такое как Creately, для создания визуально привлекательных и точных диаграмм ER. Программное обеспечение для диаграмм ER, предлагаемое Creately в качестве онлайн-сервиса, довольно простое в использовании и намного более доступное, чем покупка лицензионного программного обеспечения. Он также идеально подходит для групп разработчиков благодаря мощной поддержке совместной работы.

Шаблоны диаграмм ER

Ниже приведены некоторые шаблоны диаграмм ER, чтобы вы могли быстро приступить к работе. Нажимаем на изображение и в открывшейся новой странице нажимаем кнопку «Использовать как шаблон». Дополнительные шаблоны см. в нашем разделе шаблонов диаграмм ER.

Шаблон диаграммы ER (нажмите на шаблон, чтобы редактировать его онлайн) Шаблон базовой ER-диаграммы (Щелкните по шаблону, чтобы редактировать его онлайн)

Преимущества ER-диаграмм

ER-диаграммы представляют собой очень удобную основу для создания баз данных и управления ими. Во-первых, ER-диаграммы просты для понимания и не требуют от человека серьезной подготовки для эффективной и точной работы с ними. Это означает, что дизайнеры могут использовать диаграммы ER для простого общения с разработчиками, клиентами и конечными пользователями, независимо от их уровня владения ИТ.

Во-вторых, диаграммы ER легко трансформируются в реляционные таблицы, которые можно использовать для быстрого построения баз данных.