БАЗАДА~3 (Ответы и воросы для лабораторных работ 1,2,3 по Базе Данных)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Ответы на вопросы

1. Предметная область – выделенная узкая сфера деятельности человека; часть реального

мира, моделируемая с целью построения базы данных под определенную деятельность людей (приложения пользователей базы данных).

1. Логическая модель предметной области – описание объектов предметной области и

связей между ними, в терминах выбранной модели организации данных, без привязки к конкретной СУБД и учета других физических аспектов реализации.

3. Метод «сущность – связь» - метод, применяемый при построении логической модели предметной области, основанный на использовании следующих основных понятий:

• сущность,

• ключ сущности,

• связь между сущностями,

• степень связи,

• класс принадлежности экземпляров сущности,

• диаграммы ER-экземпляров,

• диаграммы ER-типа

4. Свойства сущности. Сущность - множество абстрактных и реальных объектов предметной области с одинаковыми свойствами. Сущность представляет собой объект предметной области, информация о котором должна храниться в базе данных (БД). Экземпляры сущности отличаются друг от друга и однозначно идентифицируются. В качестве названий сущностей, как правило, используются существительные, На диаграммах сущность представляется прямоугольником с именем сущности внутри.

Свойства сущности представляются через атрибуты. Они описывают сущность. На диаграммах атрибут представляется овалом с именем атрибута внутри, который связан линией со своей сущностью. Атрибут может быть многозначным, тогда какой атрибут представляется двойным овалом.

Ключ сущности - атрибут или набор атрибутов, используемый для однозначной идентификации экземпляра сущности. В первом случае это ключевой атрибут, во втором случае это составной ключ. Имена ключевых атрибутов на диаграммах подчеркиваются.

1. Объект сущности - множество абстрактных и реальных объектов предметной

области с одинаковыми свойствами.

1. Виды связей двух сущностей. Связь представляет взаимодействие между сущностями

и заключается в зависимости между атрибутами этих сущностей. Название связи обычно представляется глаголом. На диаграммах связь представляется ромбом с именем связи внутри, соединенным линиями с сущностями, которые она связывает.

Связи двух сущностей могут бить следующих видов:

• Один к одному (1:1);

• один ко многим (1:М);

• многие к одному (М:1);

• многие ко многим (М:М).

На диаграммах вид связи отражается символами 1 или М возле линии, соединяющей связь и сущность.

7. Рекурсивная связь сущности - связь, в которой одни и те же сущности участвуют несколько раз и в разных ролях. В частном случае одна и та же сущность может участвовать в связи с разными ролями. В случае рекурсивных связей им присваиваются ролевые имена для указания назначения сущности участницы данной связи.

8. Реализация связи сущностей. Связь сущностей представляется в диаграмме ER – экземпляров, которая из представляет собой таблицу , в крайних столбцах которой записаны экземпляры сущностей, а средней столбец используется для отображения связей между ними с помощью линей их соединяющих.

9. Ключи сущности: первичный и вторичный. Первичным ключом сущности называется атрибут или набор атрибутов сущности, который выбран для уникальной идентификации экземпляра сущности. Вторичным ключом называется атрибут сущности, возможно абстрактный, также уникально идентифицирующий экземпляр сущности, но его основное назначение состоит в использовании при идентификации этой сущности в отношениях с другими сущностями. Для идентификации отношения двух сущностей обычно используются вторичные ключи обоих сущностей, если они существуют.

1. Диаграмма метода «сущность – связь» - представление логический модели

предметной области в графическом виде, где сущности изображаются в виде прямоугольников, атрибуты - эллипсов, а отношения - ромбов, соединенных между собой линями , указывающих связи между ними.

11. Математическое определение отношения. Отношение - это двухмерная таблица,

состоящая заголовка и тела таблицы, содержащего строки и столбцы.

Заголовок состоит из имени отношения и имен столбцов, которые составляют данное отношение. Столбцы называются атрибутами. Число атрибутов определяет степень отношения.

Тело таблицы образуют отношения (кортежи). Кортеж - это упорядоченный список значений. Смысл каждого значения определяется его положением в кортеже, соответственно порядковым местом атрибута.

12. Реляционная модель данных (РМД) предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. Правильно построенная РМД должна содержать нормализованные отношения.

Элементы реляционной модели и формы их представления приведены в таблице:

Элемент реляционной модели	Форма представления
Отношение	Таблица
Схема отношения	Строка заголовков столбцов таблицы (заголовок таблицы)
Кортеж	Строка таблицы
Сущность	Описание свойств объекта
Атрибут	Заголовок столбца таблицы
Домен	Множество допустимы значений атрибута
Значение атрибута	Значение поля в записи
Первичный ключ	Один или несколько атрибутов
Тип данных	Тип значений элементов таблицы

1. Физическая модель предметной области. Как представлены в РМД сущности и

связи модели предметной области? Под физической моделью предметной области понимается представление концептуальной модели предметной области в терминах, выбранной модели данных (СУБД). Так для РМД сущности и связи модели предметной области в виде таблиц.

Элементы РМД и форма их представления.

1. Отношение - плоская таблица, состоящая из столбцов и строк.

1. Кортеж - срока отношения.

1. Атрибут - поименованный столбец отношения. Значение атрибута - значение

элемента кортежа, соответствующего месту атрибута в отношении. Домен - набор допустимых значений для одного или несколько атрибутов.

1. Схема и содержимое отношения. Схема отношения - имя отношения, за которым

следует множество пар имен атрибутов и доменов. Содержимое отношения - множество строк таблицы (кортежей), составляющих отношение, независимо от порядка их следования в таблице.

1. Мощность отношения - число кортежей в отношении. Степень отношения -

количество атрибутов, которое оно содержит.

1. Основное и подчинение отношения. РМД представляет базу данных в виде

множества иерархически связанных отношений. В каждой связи одно отношение играет роль основного, а другое отношение выступает в роль подчиненного.

1. Ключ отношения: составной, потенциальный, первичный. Составной ключ - ключ,

состоящий из нескольких атрибутов. Потенциальный ключ - ключ, это атрибут или набор атрибутов, который можно использовать для уникальной идентификации кортежей отношения. Первичный ключ - потенциальный ключ, который выбран для уникальной идентификации кортежей внутри отношения. Потенциальные ключи, которые не выбраны в качестве первичного ключа, называются альтернативными.

21. Ключ отношения: внешний, рекурсивный внешний. Внешний ключ - атрибут или

множество атрибутов внутри отношения, которое соответствует потенциальному ключу некоторого отношения, т.е. присутствует в нескольких отношениях и является первичным ключом одном из них. С помощью их обеспечивается связь между отношениями. Рекурсивный внешний ключ – атрибут или множество атрибутов внутри отношения, которое соответствует потенциальному ключу того же самого отношения

1. Целостность данных означает, что информация адекватно отражает предметную

область, полна и не противоречива. Целостность данных - термин, использующийся для описания точности и корректности хранящейся в базе информации.

1. Нарушение целостности данных: избыточность данных и аномалии модификации

данных. Избыточность данных - термин, использующийся для описания ситуации, когда одни и те же данные хранятся в нескольких отношениях. Избыточность нежелательна, так как может привести к неоднозначности, несогласованности и потери временных ресурсов и памяти.

Избыточность приводит к аномалии модификации данных при удалении, добавлении и обновлении данных. Аномалия обновления связана с тем, что обновление одного данного требует изменение других данных. Аномалия удаления связана с тем, что при удалении одного данного может пропадать другая информации, которая не связана с этим данным. Аномалия добавления связана с тем, что при добавлении нельзя добавить информацию, если она является полной.

Идеале все данные должны записываться в базе данных однажды.

24. Нормализация отношений - процесс при проектировании РМД, позволяющий построить набор отношений, которые обеспечивают:

• отсутствие избыточности данных;

• избежание аномалии обновления, добавления и удаления данных;

• минимальное использование null – значений (неопределенных значений).

Нормализация - формальный метод анализа отношений на основе их первичного

ключа (или потенциальных ключей) и существующих функциональных зависимостей.

1. Функциональные зависимости атрибутов отношений: полная, частичная,

многозначная, транзитивная.

Атрибут В функционально зависит от атрибута А, если каждому значению А

соответствует в точности одно значение В, причем А и В могут быть составными, т.е. состоять из двух или более атрибутов.

Если между А и В имеется взаимно однозначное соответствие, то говорят о функциональной взаимозависимости.

Полной функциональной зависимостью называется зависимость неключевого атрибута от всего составного ключа.

Частичной функциональной зависимостью называется зависимость неключевого атрибута от части составного ключа.

Атрибут В многозначно зависит от атрибута А, если каждому значению А соответствует множество значений В, не связанных с другими атрибутами из этого отношения. Многозначные зависимости могут быть следующих видов:

• «один ко многим» (1:М);

• «многие к одному» (М:!);

• «многие ко многим» (М:М).

Атрибут С транзитивно зависит от атрибута А, если для атрибутов А, В, С выполняется условия, что В функционально зависит от А, а С функционально зависит от В, но обратная зависимость отсутствует.

26. Первая нормальная форма (1НФ) - отношение, в котором на пересечении каждой строки и каждого столбца содержится только одно значение, т.е. отношение находится в 1НФ, если все его атрибуты являются простыми (имеют единственное значение).

27. Вторая нормальная форма (2НФ) - отношение, которое находится в 1НФ и каждый атрибут которого, не входящий в состав первичного ключа, характеризуется полной функциональной зависимостью от этого первичного ключа.

28. Третья нормальная форма (3НФ) - отношение, которое находится в 1НФ и 2НФ и не имеет не входящих в первичный ключ атрибутов, которые находились бы в транзитивной функциональной зависимости от этого первичного ключа, т.е. 3НФ требует чтобы все неключевые атрибуты были совершенно независимы.

1. Усиленная 3НФ (нормальная форма Бойса-Кодда - БКНФ) - отношение, в котором каждый его ключ-кандидат является потенциальным ключом, т.е. между ключами-кандидатами отношения нет функциональных зависимостей.

30. Четвертая нормальная форма (4НФ) - отношение в БКНФ, которое не содержит нетривиальных многозначных зависимостей, т.е. независимые повторяющиеся группы данных не должны размещаться в одном и том же отношении.

31. Пятая нормальная форма (5НФ) - отношение без зависимости соединения. Зависимость соединения - это такая ситуация при которой декомпозиция отношения может сопровождаться генерацией ложных строк при обратном соединении декомпозированных отношений посредством операции естественного соединения.