Проектирование реляционных баз данных на основе принципов нормализации. (Лекция 6)

проект реляционной базы данных

Это набор взаимосвязанных отношений, в которых
определены все

Уровни моделирования

Сама предметная область Модель предметной области Логическая модель данных

Критерии оценки качества логической модели данных

Адекватность базы данных предметной области

Адекватность базы данных предметной области

Состояние базы данных в каждый момент времени

Легкость разработки и сопровождения базы данных

Практически любая база данных, за исключением

Скорость операций обновления данных (вставка, обновление, удаление)

Основными операциями, изменяющими состояние

Скорость операций выборки данных

Одной из наиболее дорогостоящих операций при выполнении оператора

Результаты Исследования OASIG

• Примерно 80-90% компьютеризованных систем не обладают требуемой производительностью.
•

Неудачи при создании программного обеспечения были вызваны следующими причинами:

а отсутствием полной спецификации

Этапы разработки ИС

Планирование разработки базы данных
Определение требований к системе
Сбор и анализ

Модель предметной области

Сотрудники организации выполняют проекты.
Проекты состоят из нескольких

Ввод дополнительных аттрибутов

О каждом сотруднике необходимо хранить табельный номер и фамилию.

Проектирование схемы БД

Проектирование схемы БД может быть выполнено двумя путями:
путем декомпозиции

Процесс проектирования с использованием декомпозиции

Процесс проектирования с использованием декомпозиции представляет собой

1НФ (Первая Нормальная Форма)

В отношении нет одинаковых кортежей.
Кортежи не упорядочены.

Потенциальный ключ

Потенциальным ключом отношения называется набор атрибутов отношения, кото­рый полностью и

СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ

Н_СОТР - табельный номер сотрудника
ФАМ - фамилия сотрудника
Н_ОТД

Отношение

Аномалии обновления

неадекватность модели данных предметной области, либо некоторые дополнительные трудности

Аномалии вставки (INSERT)

В отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ нельзя вставить данные о сотруднике,

Аномалии обновления (UPDATE)

если сотрудник меняет фамилию, или проект меняет наименование, или

Аномалии удаления (DELETE)

При удалении некоторых данных может произойти потеря другой информации.
Вывод

Определение функциональной зависимости

примеры функциональных зависимостей:

Зависимость атрибутов от ключа отношения
{Н_СОТР, Н_ПРО} ФАМ

Математическое определение

2НФ (Вторая Нормальная Форма)

Определение 3. Отношение находится во второй нормальной форме

Пример

Отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ не находится в 2НФ, т.к. есть атрибуты, зависящие от

Отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ декомпозируем на три отношения - СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ,
ПРОЕКТЫ,
ЗАДАНИЯ.

Отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ

Отношение ПРОЕКТЫ и ЗАДАНИЯ

Анализ декомпозированных отношений

Отношения, полученные в результате декомпозиции, находятся в 2НФ. СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ

Оставшиеся аномалии вставки (INSERT)

В отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ нельзя вставить кортеж (4, Пушников,

Оставшиеся аномалии удаления (DELETE)

При удалении некоторых данных по-прежнему может произойти

3НФ (Третья Нормальная Форма)

Определение 4. Атрибуты называются взаимно независимыми, если ни

Пример

Отношение СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ декомпозируем на два отношения - СОТРУДНИКИ, ОТДЕЛЫ.

Пример

Рассмотрим отношение, моделирующее сдачу студентами текущей сессии. Струк­тура этого отношения определяется

Приведение ко 2НФ

Для приведения данного отношения ко второй нормальной форме следует

Приведение к 3НФ

Рассмотрим отношение, связывающее студентов с группами, факультетами и специальностями
(ФИО,

Функциональные зависимости

Номер зач.кн. -> ФИО
Номер зач.кн. -> Группа
Номер зач.кн.

Декомпозиция

И эти зависимости образуют транзитивные группы. Для того чтобы избежать этого,

Алгоритм нормализации

Шаг 1 (Приведение к 1НФ). На первом шаге задается одно

Шаг 2 (Приведение к 2НФ). Если в некоторых отношениях обнаружена зависимость

Шаг 3 (Приведение к 3НФ). Если в некоторых отношениях обнаружена зависимость

Анализ критериев для нормализованных и ненормализованных моделей данных

Корректность процедуры нормализации - декомпозиция без потерь

Определение. Проекция R[X] отношения

Пример декомпозиции с потерями

Естественное соединение

Теорема Хеза

доказательство

Инфологическое проектирование

Модель «сущность—связь»

Основные понятия:
Сущность, с помощью которой моделируется класс однотипных объектов.
Объект, которому

Пример

Обязательные и необязательные связи

Связь любого из этих типов может быть обязательной,

Обозначения

Типы связей

Связи делятся на три типа по множественности:
один-к-одному (1:1),
один-ко-многим

принцип категоризации сущностей

Подтип сущности -- сущности, каждая из которых может иметь

супертип

Сущность, на основе которой строятся подтипы, называется супертипом. Любой экземпляр супертипа

Пример супертипа и подтипов

Результат проектирования

В результате построения модели предметной области в виде набора сущностей

Пример инфологического проектирования

В качестве примера спроектируем инфологическую модель системы, предназначенной для

Пример ER-модели

Преобразование ER-модели в реляционную

правила преобразования ER-модели в реляционную.

1. Каждой сущности ставится в соответствие отношение

Преобразование ключей

4. В каждое отношение, соответствующее подчиненной сущности, добавляется набор атрибутов

Связи

5. Для моделирования необязательного типа связи на физическом уровне у атрибутов,

Категоризация типов

Для отражения Категоризации сущностей при переходе к реляционной модели возможны

При втором способе для каждого подтипа и для супертипа создаются свои

дискриминаторы

Дополнительно при описании отношения между типом и подтипами необходимо указать тип

Пример – наследование идентификатора суперсущности

Наследование всех атрибутов суперсущности

Разрешение связей типа «многие-ко-многим».

Это делается введением специального дополнительного связующего отношения, которое