4. Предварительно разобравшись с объектами и их атрибутами, надо убедится, что каждый объект имеет атрибут (или группу атрибутов), по которому однозначно можно идентифицировать любую строку в будущей таблице. Этот идентификатор обычно называется первичным ключом. Если такового нет, то для получения искусственного ключа следует создать дополнительный столбец.

1. Затем должны быть рассмотрены зависимости между объектами.

• Имеются ли зависимости типа один-ко-многим (один заказчик может иметь множество выписанных счетов, но каждый счет может быть выписан только на одного заказчика) или многие-ко-многим?

• Есть ли возможности для объединения связанных таблиц? Для этого служат внешние ключи (foreign key), столбцы в связанных таблицах с совпадающими значениями первичных ключей.

6. Анализ структуры базы данных с точки зрения правил нормализации для поиска логических ошибок. Исправление всех отклонений от нормальных форм или обоснование решения отказаться от выполнения ряда правил нормализации в интересах простоты освоения или производительности. Документирование причины таких решений.

7. Непосредственному создание структуры базы данных и помещению в нее некоторых прототипов данных. Обязательное экспериментирование с запросами, изучение полученных результатов. Выполнение рядов тестов на производительность, чтобы проверить разные технические решения.

8. Оцените базы данных с точки зрения того, удовлетворяют ли заказчика полученные результаты.

15.2 Несколько слов о структуре базы данных

1. Что такое «хорошая структура» - это, в первую очередь, «прозрачная» структура. Проще говоря, хорошая структура:

• максимально упрощает взаимодействие с базой данных;

• гарантирует непротиворечивость данных;

• «выжимает» максимум производительности из системы.

Некоторые факторы, упрощающие понимание базы данных, не имеют строгих технических определений и не являются частью процесса проектирования. Тем не менее, широкие таблицы трудно читать и в них сложно разбираться. В то же время разделение данных на целый ряд небольших таблиц усложняет отслеживание взаимосвязей между ними. Выбор подходящего числа столбцов обычно является компромиссом между простотой понимания базы и правилами нормализации. Хорошо разработанная база данных предотвращает ввод противоречивой информации и случайное удаление данных. Это достигается за счет минимизации ненужного дублирования данных в таблицах и поддержки целостности.

Наконец, хорошо разработанная база должна обладать достаточной производительностью. Опять-таки здесь играет большую роль число столбцов в таблицах: выборка данных будет проводиться медленнее, если информация размешена не в одной, а в нескольких таблицах. Однако большие таблицы могут требовать от системы обработки большего количества данных, чем это на самом деле необходимо для выполнения конкретного запроса. Другими словами, количество и размер таблиц существенно влияют на производительность. (Также с точки зрения производительности критическим является выбор столбца, по которому выполняется индексирование и тип индексирования.) Индексирование в большей мере является вопросом физического проектирования, нежели логического.

2. Плохая структура базы данных

• приводит к непониманию результатов выполнения запросов;

• повышает риск введения в базу данных противоречивой информации;

• порождает избыточные данные;

• усложняет выполнение изменений структуры созданных ранее и уже заполненных данными таблиц.

Не существует идеального решения, полностью удовлетворяющего все требования, предъявляемые при проектировании баз данных. Часто приходится чем-то жертвовать, основываясь на требованиях и особенностях приложений, которые будут использовать базу данных.

15.3 Нормализация

Вообще говоря, нормализация - это набор стандартов проектирования данных, называемых нормальным и формами (normal forms). Общепринятыми считаются пять нормальных форм, хотя их было предложено значительно больше. Создание таблиц в соответствии с этими стандартами называется нормализацией. Нормальные формы изменяются в порядке от первой до пятой. Каждая последующая форма удовлетворяет требованиям предыдущей формы. Если следовать первому правилу нормализации, то данные будут представлены в первой нормальной форме. Если данные удовлетворяют третьему правилу нормализации, они будут находиться в третьей нормальной форме (а также в первой и второй формах).

Выполнение правил нормализации обычно приводит к разделению таблиц на две или больше таблиц с меньшим числом столбцов, выделению отношений первичный ключ - внешний ключ в меньшие таблицы, которые снова могут быть соединены с помощью операции объединения.

Одним из основных результатов разделения таблиц в соответствии с правилами нормализации является уменьшение избыточности данных в таблицах. При этом в базе возможно возникновение одинаковых столбцов первичных и внешних ключей. Такое преднамеренное дублирование - это не то же самое, что избыточность. На самом деле поддержка непротиворечивости между первичными и внешними ключами связана с понятием целостности данных.

Правила нормализации, подобно принципам объектного моделирования, развивались в рамках теории баз данных. Большинство разработчиков баз данных признают, что представление данных в третьей и четвертой нормальных формах полностью удовлетворяет все их потребности.

15.3.1 Первая нормальная форма

Первая нормальная форма требует, чтобы на любом пересечении строки и столбца находилось единственное значение, которое должно быть атомарным. Кроме того, в таблице, удовлетворяющей первой нормальной форме, не должно быть повторяющихся групп.

В ряде случаев объектное моделирование приводит к тем же результатам, так как в этом случае мы имеем отношение один-ко-многим (одна накладная - много позиций).

15.3.2 Вторая нормальная форма

Второе правило нормализации требует, чтобы любой не ключевой столбец зависел от всего первичного ключа. Следовательно, таблица не должна содержать не ключевых столбцов, зависящих только от части составного первичного ключа. Представление таблицы во второй нормальной форме требует, чтобы все столбцы, не являющиеся первичными ключами (столбцы, описывающие объект, но однозначно не идентифицирующие его), зависели от всего первичного ключа, а не от его отдельных компонентов.

Суммируя вышесказанное, вторая нормальная форма требует, чтобы ни один не ключевой столбец не зависел только от части первичного ключа. Это правило относится к случаю, когда первичный ключ образован из нескольких столбцов, и неприменимо, когда первичный ключ образован только из одного столбца.

15.3.3 Третья нормальная форма

Третья нормальная форма повышает требования второй нормальной формы: она не ограничивается составными первичными ключами. Третья нормальная форма требует, чтобы ни один не ключевой столбец не зависел от другого не ключевого столбца. Любой не ключевой столбец должен зависеть только от столбца первичного ключа.

Рассматривая структуру этих таблиц, вы увидите, что они удовлетворяют как второй, так и третьей нормальной форме. Они удовлетворяют второй нормальной форме, так как все не ключевые столбцы зависят от всего первичного ключа, и третьей нормальной форме, так как все не ключевые столбцы не зависят друг от друга. Другими словами, любой не ключевой столбец зависит от ключа, всего ключа и ничего, кроме ключа [4].

15.3.4 Четвертая и пятая нормальные формы

Четвертая нормальная форма запрещает независимые отношения типа один-ко-многим между ключевыми и не ключевыми столбцами. В качестве примера рассмотрим несколько надуманный пример: с каждым заказчиком может работать несколько кураторов и несколько курьеров, но между кураторами и курьерами нет абсолютно никакой связи, хотя они естественным образом связаны с заказчиком. Помещение этой разнородной информации в одну таблицу может привести к появлению в ней пустых мест, так как курьеров может быть больше, чем кураторов. Удаление данных о курьерах или кураторах также может привести к появлению пустых мест. Проблема здесь состоит в кажущемся существовании зависимости между курьерами и кураторами, так как эти данные могут, размещаются рядом в одной строке. Лучше было бы поместить их в разные таблицы и связать с заказчиком посредством внешнего ключа. Пятая нормальная форма доводит весь процесс нормализации до логического конца, разбивая таблицы на минимально возможные части для устранения в них всей избыточности данных. Нормализованные таким образом таблицы обычно содержат минимальное количество информации, помимо первичного ключа.

Преимуществом преобразования базы данных в пятую нормальную форму является возможность управления целостностью. Поскольку при этом любой фрагмент не ключевых данных (данных, не являющихся первичным или внешним ключом) встречается в базе данных только один раз, не возникает никаких проблем при их обновлении. Если, например, изменяется физический адрес заказчика, соответствующие поправки нужно внести только в таблицу «Заказчики», и не надо просматривать остальные таблицы на предмет поиска и изменения в них значения соответствующего поля физический адрес.

Однако, поскольку каждая таблица в пятой нормальной форме имеет минимальное число столбцов, то в них должны дублироваться одни и те же ключи, обеспечивая возможности для объединения таблиц и получения полезной информации.

Изменение значения единственного ключа уже является очень серьезной проблемой. Нужно найти все вхождения этого значения в базе данных и внести соответствующие изменения. На самом деле, столбцы первичных ключей обычно изменяются значительно реже, чем не ключевые. Следовательно, нужно добиваться равновесия между избыточностью данных и избыточностью ключей.

Применение систем управления реляционными базами данных очень эффективно при автоматизации финансового звена малого коммерческого предприятия. Вышеизложенная теория и принципы управления реляционными базами данных могут быть с успехом применены в процессе автоматизации работы любого финансового подразделения предприятия. Основные принципы реляционного подхода к структуре коммерческой базы данных обеспечивают наилучшее ее функционирование. Соблюдение принципов целостности, безопасности и независимости данных, что дает нам реляционная модель, позволяет организовать отказоустойчивую структуру данных, что так необходимо для правильного и непрерывного функционирования финансовых подразделений. Применение принципа нормализации к структуре данных дает высокую гибкость при проектировании пользовательского интерфейса и обеспечивает не избыточность данных [4].

16 Общее описание базы данных

16.1 Задачи, выполняемые приложением АРМ «Учет основных средств»

База данных «автоматизированное рабочее место бухгалтера по учету основных средств» предназначена для автоматизации работы бухгалтерии (приходование, расходование, расчеты с организациями, арендующими технику, и т.п.). В техническое задание на реализацию базы данных входили следующие задачи:

1. Оформление, учет и выписка первичной бухгалтерской документации.

1. Приход основных средств на баланс предприятия.

2. Расчет арендной платы по всем подразделениям и лизинговым компаниям.

3. Расчет стоимости амортизационных отчислений за оборудование.

4. Перерасчет балансовой стоимости.

5. Формирование отчетов для отдела главного механика.

6. Формирование отчетов для налоговой инспекции.

7. Добавление различного количества организаций использующих оборудование.

16.2 Технические требования, предъявляемые к базе данных

При проектировании системы автоматизации принимались во внимание следующие требования:

- система должна нормально функционировать на стандартных персональных компьютерах клона IBM на базе процессора Intel Pentium с тактовой частотой 100 МГц (минимальные требования), подсоединенных к локальной офисной вычислительной сети в режиме выделенных серверов;

- система не должна иметь привязки к аппаратной части для возможности переноса ее на новую платформу из-за неизбежного морального старения компьютерной техники;

- архитектура системы должна быть выбрана таким образом, чтобы минимизировать вероятность нарушения штатного режима работы системы (выход системы из строя, разрушение информационной базы данных, потери или искажение информации) при случайных или сознательных некорректных действиях пользователей;

- система должна обеспечивать защиту информационной базы данных от несанкционированного доступа;

- основная программная оболочка системы должна устанавливаться на рабочие места директора и бухгалтера с любого компьютера, подсоединенного к локальной офисной вычислительной сети;