Проектирование баз данных. Нормальные формы. Лекция 1

Август 11, 2022

Главная
Информатика
Проектирование баз данных. Нормальные формы. Лекция 1

Содержание

2. Этапы проектирования сверху вниз Analysis. Построение концептуальной / логической модели. Design. Преобразование логической модели в физическую
3. Причины проектирования Описание основных информационных потребностей. Обсуждение предметной области на ранних стадиях. Снижение вероятности ошибок и
4. Концептуальная модель, ERM Элементы: Сущности (entities), экземпляры сущностей; Атрибуты (attributes), уникальные идентификаторы (UID); Связи (relationships); Чтение
5. Бизнес-правила Типы бизнес-правил: Структурные; Процедурные. Не все бизнес-правила могут быть представлены на ERM. Но все необходимо
6. UID Классификация по количеству атрибутов простые составные Классификация по соответствию реальным объектам естественные искусственные 11.11.2015 Зафиевский
7. Общие требования Уникальность названий отдельных сущностей (отношений) в базе данных; Уникальность названий атрибутов у отдельных сущностей
8. Первая нормальная форма Сущность (отношение) находятся в 1НФ, если: выполняются общие требования; каждый атрибут содержит атомарное
9. Функциональные зависимости Атрибут C называется функционально зависимым от атрибутов A и B (обозначается A,B → C),
10. Вторая нормальная форма Сущность (отношение) находится во 2НФ, если: она находится в 1НФ; каждый неключевой атрибут
11. Третья нормальная форма Сущность (отношение) находятся в 3НФ, если: она находится в 2НФ; каждый неключевой атрибут
12. Другие нормальные формы Кроме приведенных нормальных форм имеются и другие нормальные формы (нормальная форма Бойса-Кодда –
13. Примеры CASE-систем CA ERwin Data Modeler; MySQL Workbench; Enterprise Architect; Oracle SQL Developer Data Modeler; Microsoft
14. Проектирование снизу вверх Создается одна сущность (таблица) со всеми атрибутами (столбцами); Осуществляется процесс нормализации. 05.10.2019 Горбунов
15. Информационная система факультета Предположим, что в результате первичного рассмотрения принято решение, что система будет использовать следующие
16. Информационная система факультета На основе этой информации формируется универсальная таблица – таблица, содержащая столбцы, соответствующие наименованиям
17. Недостатки универсальной таблицы База данных информационной системы, состоящая первоначально из одной (универсальной) таблицы, обладает серьезными дефектами,
18. Аномалии обновления Аномалии вставки: при вводе информации об экзамене мы должны повторить информацию о студенте; при
19. Нормализация 2НФ Атрибуты LastName, FirstName, PatrName, Group, BirthDate, City, Address, Salary функционально зависят только от атрибута
20. Нормализация 2НФ Таблица Student находится в 2НФ по той причине, что первичный ключ в ней состоит
21. Нормализация 3НФ Тем не менее, преобразование базы данных к 2НФ не устраняет всех аномалий обновления. Это
22. Идентифицирующие связи Таблица Session является дочерней по отношению к трем другим таблицам, но при этом: столбцы
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Этапы проектирования сверху вниз
Analysis. Построение концептуальной / логической модели.
Design. Преобразование логической модели

в физическую – схему таблиц.
Build. Генерация скрипта и его выполнение – создание базы данных.

Горбунов О.Е.

Слайд 3

Причины проектирования
Описание основных информационных потребностей.
Обсуждение предметной области на ранних стадиях.
Снижение вероятности

ошибок и недопонимания.
Основа для документирования системы.
Основа для построения физической (реляционной) модели базы данных.

28.09.2019

Горбунов О.Е.

Слайд 4

Концептуальная модель, ERM
Элементы:
Сущности (entities), экземпляры сущностей;
Атрибуты (attributes), уникальные идентификаторы (UID);
Связи (relationships);
Чтение

связей в ERD.
Графическое отображение (ERD):
Barker notation;
Bachman notation;
Information engineering.

21.10.2017

Горбунов О.Е.

Слайд 5

Бизнес-правила
Типы бизнес-правил:
Структурные;
Процедурные.
Не все бизнес-правила могут быть представлены на ERM. Но все

необходимо оформить в виде документов для дальнейшей реализации.

21.10.2017

Горбунов О.Е.

Слайд 6

UID
Классификация по количеству атрибутов
простые
составные
Классификация по соответствию реальным объектам
естественные
искусственные
11.11.2015
Зафиевский А.В.

Слайд 7

Общие требования
Уникальность названий отдельных сущностей (отношений) в базе данных;
Уникальность названий атрибутов

у отдельных сущностей (отношений);
Значения атрибута у экземпляров сущностей (кортежей) принадлежат одному домену;
Целостность сущности: все экземпляры сущностей (кортежи) различны.

06.10.2017

Зафиевский А.В.

Слайд 8

Первая нормальная форма
Сущность (отношение) находятся в 1НФ, если:
выполняются общие требования;
каждый атрибут

содержит атомарное значение.

11.11.2015

Зафиевский А.В.

Слайд 9

Функциональные зависимости
Атрибут C называется функционально зависимым от атрибутов A и B

(обозначается A,B → C), если значения атрибутов A и B однозначно определяют атрибут C.
Выявление функциональной зависимости атрибутов является неформальным действием и определяется в результате тщательного анализа предметной области, возможных событий в ней и возможных значений атрибутов.

07.10.2017

Зафиевский А.В.

Слайд 10

Вторая нормальная форма
Сущность (отношение) находится во 2НФ, если:
она находится в 1НФ;
каждый

неключевой атрибут функционально полно зависит от UID (PK).

28.09.2019

Горбунов О.Е.

Слайд 11

Третья нормальная форма
Сущность (отношение) находятся в 3НФ, если:
она находится в 2НФ;
каждый

неключевой атрибут нетранзитивно зависит от UID (PK).

28.09.2019

Горбунов О.Е.

Слайд 12

Другие нормальные формы
Кроме приведенных нормальных форм имеются и другие нормальные формы

(нормальная форма Бойса-Кодда – 3НФ+, 4НФ, 5НФ и др.), однако их использование носит в большей степени теоретический характер.

11.11.2015

Зафиевский А.В.

Слайд 13

Примеры CASE-систем
CA ERwin Data Modeler;
MySQL Workbench;
Enterprise Architect;
Oracle SQL Developer Data Modeler;
Microsoft

Visio.

Зафиевский А.В.

Слайд 14

Проектирование снизу вверх
Создается одна сущность (таблица) со всеми атрибутами (столбцами);
Осуществляется процесс нормализации.
05.10.2019
Горбунов

О.Е.

Слайд 15

Информационная система факультета
Предположим, что в результате первичного рассмотрения принято решение, что

система будет использовать следующие атрибуты.

05.10.2019

Горбунов О.Е.

Слайд 16

Информационная система факультета
На основе этой информации формируется универсальная таблица – таблица,

содержащая столбцы, соответствующие наименованиям атрибутов.
Зная значения в паре столбцов (StudentNumber, SubjectCode), можно однозначно определить значения всех остальных атрибутов, то есть эту пару можно выбрать в качестве первичного ключа. Учитывая остальные свойства, можно заключить, что универсальная таблица информационной системы факультета находится в первой нормальной форме.
Сокращенно структура приведенной таблицы записывается в виде Faculty(StudentNumber, LastName, FirstName, PatrName, Group, BirthDate, City, Address, Salary, SubjectCode, SubjectName, SubjectHours, TeacherNumber, TeacherName, Chair, TeacherPosition, Grade).

07.10.2017

Зафиевский А.В.

Слайд 17

Недостатки универсальной таблицы
База данных информационной системы, состоящая первоначально из одной (универсальной)

таблицы, обладает серьезными дефектами, называющимися избыточностью данных и аномалиями обновления и проявляющимися при добавлении, удалении и изменении строк таблицы.
Во-первых, при добавлении информации о сданном экзамене мы должны снова вводить полную информацию о студенте. С одной стороны, это противоречит принципу «однократный ввод – многократное использование», а с другой – является источником потенциальных ошибок.
Во-вторых, база данных в форме универсальной таблицы подвержена аномалиям обновления.

11.11.2015

Зафиевский А.В.

Слайд 18

Аномалии обновления
Аномалии вставки:
при вводе информации об экзамене мы должны повторить информацию

о студенте;
при вводе информации о студенте мы должны ввести информацию о каком-нибудь экзамене, поскольку код дисциплины является частью первичного ключа, который не может принимать значение null.
Аномалии удаления:
при удалении ошибочной информации о единственном экзамене студента будет удалена и вся информация о студенте.
Аномалии замены:
при замене какого-либо значения в столбце, не относящемся к сданным экзаменам, надо будет заменить все значения в этом столбце, относящиеся к тому же студенту; если это будет сделано не для всех таких строк, это приведет базу данных в противоречивое состояние.

11.11.2015

Зафиевский А.В.

Слайд 19

Нормализация 2НФ
Атрибуты LastName, FirstName, PatrName, Group, BirthDate, City, Address, Salary функционально

зависят только от атрибута StudentNumber, в то время как значение атрибута SubjectCode не оказывает на них никакого влияния.
Для преобразования таблицы в приведенном примере к 2НФ она должна быть разделена на две связанных таблицы: в первую из них (родительскую) входит атрибут StudentNumber и все зависящие от него неключевые атрибуты, а во вторую (дочернюю) – весь первичный ключ таблицы Faculty и оставшиеся неключевые атрибуты.
Student(StudentNumber, LastName, FirstName, PatrName, Group, BirthDate, City, Address, Salary), Exam(StudentNumber, SubjectCode, SubjectName, SubjectHours, TeacherNumber, TeacherName, Chair, TeacherPosition, Grade)

07.10.2017

Зафиевский А.В.

Слайд 20

Нормализация 2НФ
Таблица Student находится в 2НФ по той причине, что первичный

ключ в ней состоит только из одного атрибута. В таблице Exam атрибуты SubjectName и SubjectHours зависят только от атрибута SubjectCode, и поэтому она также должна быть разделена на две: Subject(SubjectCode, SubjectName, SubjectHours), Exam2(StudentNumber, SubjectCode, TeacherNumber, TeacherName, Chair, TeacherPosition, Grade).
Таблица Exam2 является при этом дочерней по отношению к обеим таблицам Student и Subject.
Полученная база данных из 3 таблиц уже находится в 2НФ, поскольку для определения значений неключевых атрибутов таблицы Exam2 необходимо знать оба ключевых атрибута, поскольку у разных студентов одну и ту же дисциплину могут вести разные преподаватели, следовательно, частичные функциональные зависимости в третьей таблице отсутствуют.

07.10.2017

Зафиевский А.В.

Слайд 21

Нормализация 3НФ
Тем не менее, преобразование базы данных к 2НФ не устраняет

всех аномалий обновления. Это связано с тем, что неключевые атрибуты TeacherName, Chair, TeacherPosition функционально зависят только от неключевого же атрибута TeacherNumber. Используется тот же прием выделения новой таблицы.
В итоге база данных информационной системы факультета, приведенная к 3НФ, содержит четыре таблицы:
Subject(SubjectCode, SubjectName, SubjectHours); Session(StudentNumber, SubjectCode, TeacherNumber, Grade);
Student(StudentNumber, LastName, FirstName, PatrName, Group, BirthDate, City, Address, Salary); Teacher(TeacherNumber, TeacherName, Chair, TeacherPosition).

05.10.2019

Горбунов О.Е.

Слайд 22

Идентифицирующие связи
Таблица Session является дочерней по отношению к трем другим таблицам,

но при этом:
столбцы связи с таблицами Student и Subject (внешние ключи) входят в состав первичного ключа таблицы Session;
столбец связи с таблицей Teacher является неключевым.
В этом случае принято говорить, что связи таблицы Session с таблицами Student и Subject являются идентифицирующими, а связь с таблицей Teacher – неидентифицирующей.

07.10.2017

Зафиевский А.В.

Проектирование баз данных. Нормальные формы. Лекция 1

Содержание

Этапы проектирования сверху внизAnalysis. Построение концептуальной / логической модели.Design. Преобразование логической модели

Причины проектированияОписание основных информационных потребностей.Обсуждение предметной области на ранних стадиях.Снижение вероятности

Концептуальная модель, ERMЭлементы:Сущности (entities), экземпляры сущностей;Атрибуты (attributes), уникальные идентификаторы (UID);Связи (relationships);Чтение

Бизнес-правилаТипы бизнес-правил:Структурные;Процедурные.Не все бизнес-правила могут быть представлены на ERM. Но все

UIDКлассификация по количеству атрибутовпростыесоставныеКлассификация по соответствию реальным объектаместественныеискусственные11.11.2015Зафиевский А.В.

Общие требованияУникальность названий отдельных сущностей (отношений) в базе данных;Уникальность названий атрибутов

Первая нормальная формаСущность (отношение) находятся в 1НФ, если:выполняются общие требования;каждый атрибут

Функциональные зависимостиАтрибут C называется функционально зависимым от атрибутов A и B

Вторая нормальная формаСущность (отношение) находится во 2НФ, если:она находится в 1НФ;каждый

Третья нормальная формаСущность (отношение) находятся в 3НФ, если:она находится в 2НФ;каждый

Другие нормальные формыКроме приведенных нормальных форм имеются и другие нормальные формы

Примеры CASE-системCA ERwin Data Modeler;MySQL Workbench;Enterprise Architect;Oracle SQL Developer Data Modeler;Microsoft

Проектирование снизу вверхСоздается одна сущность (таблица) со всеми атрибутами (столбцами);Осуществляется процесс нормализации.05.10.2019Горбунов

Информационная система факультетаПредположим, что в результате первичного рассмотрения принято решение, что

Информационная система факультетаНа основе этой информации формируется универсальная таблица – таблица,

Недостатки универсальной таблицыБаза данных информационной системы, состоящая первоначально из одной (универсальной)

Аномалии обновленияАномалии вставки:при вводе информации об экзамене мы должны повторить информацию

Нормализация 2НФАтрибуты LastName, FirstName, PatrName, Group, BirthDate, City, Address, Salary функционально

Нормализация 2НФТаблица Student находится в 2НФ по той причине, что первичный

Нормализация 3НФТем не менее, преобразование базы данных к 2НФ не устраняет

Идентифицирующие связиТаблица Session является дочерней по отношению к трем другим таблицам,

Похожие презентации

Этапы проектирования сверху вниз
Analysis. Построение концептуальной / логической модели.
Design. Преобразование логической модели

Причины проектирования
Описание основных информационных потребностей.
Обсуждение предметной области на ранних стадиях.
Снижение вероятности

Концептуальная модель, ERM
Элементы:
Сущности (entities), экземпляры сущностей;
Атрибуты (attributes), уникальные идентификаторы (UID);
Связи (relationships);
Чтение

Бизнес-правила
Типы бизнес-правил:
Структурные;
Процедурные.
Не все бизнес-правила могут быть представлены на ERM. Но все

UID
Классификация по количеству атрибутов
простые
составные
Классификация по соответствию реальным объектам
естественные
искусственные
11.11.2015
Зафиевский А.В.

Общие требования
Уникальность названий отдельных сущностей (отношений) в базе данных;
Уникальность названий атрибутов

Первая нормальная форма
Сущность (отношение) находятся в 1НФ, если:
выполняются общие требования;
каждый атрибут

Функциональные зависимости
Атрибут C называется функционально зависимым от атрибутов A и B

Вторая нормальная форма
Сущность (отношение) находится во 2НФ, если:
она находится в 1НФ;
каждый

Третья нормальная форма
Сущность (отношение) находятся в 3НФ, если:
она находится в 2НФ;
каждый

Другие нормальные формы
Кроме приведенных нормальных форм имеются и другие нормальные формы

Примеры CASE-систем
CA ERwin Data Modeler;
MySQL Workbench;
Enterprise Architect;
Oracle SQL Developer Data Modeler;
Microsoft

Проектирование снизу вверх
Создается одна сущность (таблица) со всеми атрибутами (столбцами);
Осуществляется процесс нормализации.
05.10.2019
Горбунов

Информационная система факультета
Предположим, что в результате первичного рассмотрения принято решение, что

Информационная система факультета
На основе этой информации формируется универсальная таблица – таблица,

Недостатки универсальной таблицы
База данных информационной системы, состоящая первоначально из одной (универсальной)

Аномалии обновления
Аномалии вставки:
при вводе информации об экзамене мы должны повторить информацию

Нормализация 2НФ
Атрибуты LastName, FirstName, PatrName, Group, BirthDate, City, Address, Salary функционально

Нормализация 2НФ
Таблица Student находится в 2НФ по той причине, что первичный

Нормализация 3НФ
Тем не менее, преобразование базы данных к 2НФ не устраняет

Идентифицирующие связи
Таблица Session является дочерней по отношению к трем другим таблицам,