Чистякова М.А. Информационные технологии (М.А. Чистякова - Информационные технологии), страница 7

Правило 5: Если степень бинарной связи 1:М и класс принадлежности М-связанной сущности является необязательным, то достаточным является использование трех отношений, по одному на каждую сущность, причем ключ каждой сущности служит первичным ключом соответствующего отношения, и одного отношения для связи. Отношение для связи должно иметь среди своих атрибутов ключ каждой сущности.

Правило 6: Если степень бинарной связи равна М:М, то необходимо три отношения: по одному на каждую сущность с первичными ключами от соответствующих сущностей, и одно отношение для связи. Отношение для связи должно иметь среди своих атрибутов ключ каждой сущности.

ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ БД.

Цели создания БД:

1. Возможность хранения всех необходимых данных.

2. Исключение избыточности.

3. Сведения числа хранимых в БД отношений к минимуму. Решение проблем избыточности, корректировки и обновления данных решается, как правило, разбиением отношения на несколько независимых. Это приводит к общему увеличению числа отношений и соответственно файлов. Это приводит к сложностям пользования и ведения БД.

4. Нормализация отношений для упрощения процедур обновления и удаления данных.

Определение избыточности данных.

При решении этой задачи необходимо определить что является избыточностью, а что необходимым дублированием.

ТЕМА

В поле исполнитель на первый взляд наблюдается избыточность. Если привести данные к виду

То если удалить запись 111 не будет известен исполнитель тем 113 и 114. Таким образом это пример не избыточности данных, а необходимого неизбыточного дублирования.

Если отношение ТЕМА расширить атрибутом ТЕЛЕФОН

Ма получим пример избыточного отношения по атрибуту ТЕЛЕФОН. Достаточно хранить один экземпляр телефона для каждого исполнителя. В этом случае для устранения избыточности необходимо полусить два отношения.

ТЕМА (ШИФР_ТЕМЫ, ИСПОЛНИТЕЛЬ)

ТЕЛ._ИСПОЛНИТЕЛЯ (ИСПОЛНИТЕЛЬ, ТЕЛЕФОН)

Аномалии вставки, удаления и обновления.

Вставка. При добавлении новых экземпляров отношения может возникнуть ситуация , когда некоторые из атрибутов не имеют значения ( они могут принимать значение 0 для арифметических данных или пробелы для символьных данных, если событие еще не наступило). При обработке запросов по таким данным будут выдаваться искаженные результаты.

Обновление. Если имеет место большая избыточность данных, то к одному и тому же объекту может отеоситься несколько кортежей. В этом случае изменения должны вноситься во все записи относящиеся к этому объекту.

Удаление. Аномалия сводится к тому, что при необходимости удаления некоторых значение атрибутов в случае определенной избыточности данных, удаляется вся запись.

Функциональная зависимость.

Процесс разбиения отношения с целью уменьшения вероятности возникновения аномалий манипулирования данными называется декомпозицией.

Логической и методической основой декомпозиции является концепция функциональной зависимости между атрибутами в рассматриваемом отношении.

Опред. функциональной зависимости: Если даны два атрибута А и В, то говорят, что В функционально зависит от А, если для каждого значения А существует ровно одно связанное с ним значение В в любой момент времени.

При этом А и В могут быть не только атомарными, но и составными.

А В

На практике это сводится к тому, что функциональная зависимость В от А означает, что если в любой момент времени известно значение А , то можно одновременно найти значение атрибута В.

О тсутствие функциональной зависимости А В.

СТУДУНТ ( НЗК, ФИО, НОМ_ГР )

НЗК ФИО

НЗК НОМ_ГР

Определение функциональной зависимости через термины реляционной алебры:

П усть R (A1,A2,…,AN) - схема отношения, X и Y – подмножества (A1,A2,…,AN). Говорят, что Х функционально определяет Y (X Y ) , если в любом отношении R, являющемся текущим значением R, не может содержаться два кортежа, компоненты которых совпадают по всем атрибутам, принадлежащим множеству Х, но не совпадают по одному или более атрибутам принадлежащим множеству Y.

О пред. детерменанты: Если А В есть функциональная зависимость и В не зависит функционально от любого подмножества А, то говорят что А представляет собой детерминант В или В функционально полно зависит от А.

УСПЕВ ( НЗК, ФИО, ДИСЦ., ОЦЕНКА, ДАТА )

НЗК+ДИСЦ. полностью определяет атрибут ОЦЕНКА.

Единственный способ определения функциональной зависимости для схемы отношения заключается в тщательном анализе семантики атрибутов этого отношения. В этом смысле зависимости являются фактически отображением связей, существующих в реальном мире.

Исходя из функциональной зависимости можно определить как первичные, так и возможные ключи.

Наличие тех или иных зависимостей в схеме отношения определяет степень ее нормализации.

Существует 4 нормальные формы и еще одна дополнительная нормальная форма Бойса-Кодда.

Определение 1 НФ: Отношение находится в 1 НФ если каждый его элемент имеет и всегда будет иметь атомарное строение.

В этом случае реляционное отношение представлено в виде множества неповторяющихся кортежей.

Эта форма является достаточной для работы языков запросов СУБД.

Определение 2 НФ: Отношение задано во 2НФ, если оно является отношением в 1 НФ и каждый атрибут не являющийся первичным атрибутом в этом отношении, полностью зависит от любого возможного ключа этого отношения.

Первичным называется атрибут, которые входят хотя бы в один из возможных ключей.

Если все возможные ключи отношения содержат по одному атрибуту, то это отношение задано во 2НФ, т.к. в этом случае все атрибуты не являющиеся первичными полностью зависят от возможных ключей.

Если ключи составные, отношение заданное в 1НФ может не быть отношением во 2НФ.

ПОСТАВКА (НОМЕР_ИЗДЕЛИЯ, НОМЕР_ПОСТАВЩИКА, ИМЯ_ПОСТАВЩИКА, СВЕДЕНИЯ_О_ ПОСТАВЩИКЕ, ЦЕНА)

Н ОМЕР_ИЗДЕЛИЯ, НОМЕР_ПОСТАВЩИКА ЦЕНА

Н ОМЕР_ПОСТАВЩИКА ИМЯ_ПОСТАВЩИКА

СВЕДЕНИЯ_О_ ПОСТАВЩИКЕ

ПОСТАВКА (НОМЕР_ИЗДЕЛИЯ, НОМЕР_ПОСТАВЩИКА, ЦЕНА)

ПОСТАВЩИК(НОМЕР_ПОСТАВЩИКА, ИМЯ_ПОСТАВЩИКА, СВЕДЕНИЯ_О_ ПОСТАВЩИКЕ)

Определение НФБК: Отношение находится в НФБК, если каждый детерминант отношения является возможным ключом.

Определение 3 НФ: Отношение задано в 3 НФ, если оно задано во 2 НФ и каждый атрибут из отношения, не являющийся первичным, нетранзитивно зависит от каждого возможного ключа.

Пусть А, В, С - атрибута реляционного отношения. Если С зависит от В, а В – от А, то С зависит от А. Если при этом обратное соответствие неоднозначно (т.е. А не зависит от В или В не зависит от С), то говорят, что С транзитивно зависит от А.

А

В

С

Преобразование в 3НФ состоит в разбиении исходного отношения на два:

А В

В С

Определение 4 НФ: Схема реляционного отношения задана в 4 НФ, если при существовании многозначной зависимости

Х Y, где Y не является пустым множеством, Y не принадлежит Х, причем ХY состоит не из всех атрибутов отношения, также существует зависимость Х А для любого атрибута А отношении.

СЛУЖАЩИЙ

СЛУЖАЩИЙ ИН.ЯЗЫК

СЛУЖАЩИЙ ДОЛЖНОСТЬ

Для устранения избыточности выполняет разбиение

ЯЗЫК

ДОЛЖНОСТЬ

Алгоритм декомпозиции.

Предлагаемый алгоритм целесообразно использовать, если в БД учитывается порядка 20-30 атрибутов.

Так как в основу алгоритма полагается удовлетворение НФБК, то еще остается 3 нормальная форма, которая налагает еще более жесткие ограничения.

1. Разработка универсального отношения для БД.

Универсальное реляционное отношение представляет собой совокупность атомарных атрибутов составляющих БД. В случае повторяющихся групп, они оформляются путем введения избыточности данных.