Кузин А.В., Левонисова С.В. Базы данных (5-е издание, 2012), страница 5

Атрибуты, зависящие от другихнеидентифицирующих атрибутов, нормализуются путем переме­щения зависимого атрибута и атрибута, от которого он зависит, вновый информационный объект.В данном случае неключевые атрибуты Должность и Оклад на­ходятся в транзитивной зависимости. Опасность такой зависимо­сти состоит в том, что несколько человек могут работать в однойи той же должности.

При изменении должностного оклада в этом23случае нужно будет менять данные в каждой записи, содержащейэту должность, следовательно, требуется создать новую сущностьДОЛЖНОСТЬ с находящимися в транзитивной зависимости ат­рибутами Название должности и Оклад и сделать ссылку от сущ­ности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ на сущность ДОЛЖНОСТЬ:ПРЕДМЕТ (Код предмета, Название, Объем часов, Код цикла);ЦИКЛ (Код цикла, Название цикла);ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (Код преподавателя, ФИО, Код должнос­ти, Адрес);ДОЛЖНОСТЬ (Код должности, Название должности, Оклад);ИЗУЧЕНИЕ (Код предмета, Код преподавателя).1.9. Средства ускоренного доступа к даннымЧтобы пользователь чувствовал себя комфортно, время ожида­ния ответа на запрос к БД не должно превышать нескольких се­кунд.

В связи с этим требованием специально разрабатываютсяметоды ускорения выборки, позволяющие обойтись без полногоперебора строк при выполнении реляционных операций модифи­кации отношений и отбора данных.Наиболее эффективны методы индексирования и хеширова­ния значений ключей отношения.Индексирование — логическая сортировка строк таблицы — за­ключается в создании вспомогательных файлов, содержащих упо­рядоченные списки значений ключей отношения со ссылками настроку отношения, в которой они находятся.

Индексные файлызанимают дополнительную память, но резко ускоряют поиск бла­годаря применению метода половинного деления. Для одного от­ношения может быть создано несколько индексов. Кроме того,можно создать индекс для нескольких отношений, если они со­держат одинаковые атрибуты, что позволит ускорить выполнениеопераций соединения этих отношений.Индексы позволяют находить строки, в которых значения клю­чевых полей совпадают с заданным значением или принадлежатзаданному интервалу.Хеширование (hashing) — использование хэш-функций, кото­рые вычисляют вес строки таблицы по значению ее ключевыхатрибутов. Результат вычисления хэш-функции — целое число вдиапазоне физических номеров строк таблицы.Идеальная хэш-функция должна давать разные значения весадля разных ключевых атрибутов.

Но это не всегда возможно. Напрактике обычно используют простые хэш-функции, напримерf(k ) = k mod р, где к — целое число, первичный ключ отношения;р — простое целое число; mod — операция, вычисляющая оста­24ток при целочисленном делении. Если ключевой атрибут — стро­ка символов, то для вычисления / ( к) выбирается один из методовпреобразования строки в число, например вычисление конт­рольной суммы.Для организации доступа к данным при хешировании создает­ся таблица с пустыми строками, которая заполняется следующимобразом:• по первичному ключу новой строки вычисляется значениехэш-функции /(к ) и результат трактуется как номер строки в со­зданной таблице;• если строка уже занята, производится проверка следующихстрок по специальному алгоритму до тех пор, пока не будет обна­ружено свободное место.Аналогично производится поиск нужной строки:• если после вычисления /(к) на месте в таблице, которое со­ответствует вычисленному значению, оказывается пустая строка,значит, искомой строки просто нет;• если значение ключа совпало с искомым, поиск заканчива­ется;• если же значение ключа не совпало с искомым, проверяютсяследующие строки таблицы до обнаружения строки с нужнымключом (в этом случае искомая строка найдена) или пустой стро­ки (в этом случае искомая строка отсутствует).Если таблица заполнена не более чем на 60 %, то для размеще­ния новой или поиска существующей строки необходимо прове­рить в среднем не более двух ячеек.

Хеширование используют дляпоиска строк по точному совпадению значения ключевого атри­бута кортежа с нужным значением ключа.1.10. Этапы проектирования баз данныхНа этапе проектирования базы данных разработчик должен оп­ределить, из каких таблиц должна состоять база данных, какиеданные нужно поместить в каждую таблицу и как связать таблицы.Следовательно, в результате проектирования определяются ло­гическая структура базы данных, т. е.

состав реляционных таблиц,их структура и межтабличные связи.Для создания базы данных необходимо располагать описаниемвыбранной предметной области, охватывающим реальные объек­ты и процессы, а также определить все необходимые источникиинформации для удовлетворения предполагаемых запросов пользо­вателей и потребности в обработке данных. На основе такого опи­сания определяются состав и структура данных предметной обла­сти, которые должны находиться в базе и обеспечивать выполне­ние необходимых запросов и задач пользователей.

Структура дан­25ных предметной области может отображаться информационно­логической моделью, на основе которой легко создается реляци­онная база данных.Этапы проектирования и создания базы данных:• построение информационно-логической модели данных пред­метной области;• определение логической структуры реляционной базы дан­ных;• конструирование таблиц базы данных;• создание схемы данных;• ввод данных в таблицы (создание записей);• разработка необходимых форм, запросов, макросов, моду­лей, отчетов;• разработка пользовательского интерфейса.В процессе разработки модели данных необходимо выделитьинформационные объекты, соответствующие требованиям нор­мализации данных, и определить связи между ними. Полученнаямодель позволит создать реляционную базу данных без дублирова­ния, в которой обеспечиваются однократный ввод данных припервоначальной загрузке и корректировках, а также целостностьданных при внесении изменений.При разработке модели данных используются два подхода.1.

Сначала определяются основные задачи, для решения кото­рых строится база, выявляются потребности задач в данных и со­ответственно определяются состав и структура информационныхобъектов.2. Сразу устанавливаются типовые объекты предметной области.Наиболее рационально сочетание этих подходов, так как на на­чальном этапе, как правило, нет исчерпывающих сведений обо всехзадачах. Использование такой технологии тем более оправдано, чтогибкие средства создания реляционной базы данных допускаютна любом этапе разработки внесение изменений и модифициро­вание ее структуры без ущерба для введенных ранее данных.Процесс выделения информационных объектов предметнойобласти, отвечающих требованиям нормализации, может произ­водиться на основе интуитивного или формального подхода.

Тео­ретические основы формального подхода разработаны известнымамериканским ученым Дж. Мартином и изложены в его моногра­фиях по организации баз данных.При интуитивном подходе легко выявить информационныеобъекты, соответствующие реальным объектам, однако получае­мая при этом информационно-логическая модель, как правило,требует дальнейших преобразований, в частности преобразова­ния много-многозначных связей между объектами. При таком под­ходе в случае отсутствия достаточного опыта возможны существен­ные ошибки. Последующая проверка выполнения требований нор­26мализации обычно показывает необходимость уточнения инфор­мационных объектов.Рассмотрим формальные правила выделения информационныхобъектов:на основе описания предметной области выявить документы иих атрибуты, подлежащие хранению в базе данных;определить функциональные зависимости между атрибутами;выбрать все зависимые атрибуты и указать для каждого все егоключевые атрибуты, т.

е. атрибуты, от которых он зависит;сгруппировать атрибуты, одинаково зависимые от ключевыхатрибутов. (Полученные группы зависимых атрибутов вместе с ихключевыми атрибутами образуют информационные объекты.)При определении логической структуры реляционной базы дан­ных на основе модели каждый информационный объект адекватноотображается реляционной таблицей, а связи между этими табли­цами соответствуют связям между информационными объектами.В процессе создания БД сначала конструируются таблицы, со­ответствующие информационным объектам построенной моделиданных. Далее может создаваться схема данных, в которой фикси­руются существующие логические связи между таблицами, соот­ветствующие связям информационных объектов.

В схеме данныхмогут быть заданы параметры поддержания целостности базы дан­ных, если модель была разработана в соответствии с требования­ми нормализации. Целостность данных означает, что в БД уста­новлены и корректно поддерживаются взаимосвязи между запи­сями разных таблиц при загрузке, добавлении и удалении запи­сей в связанных таблицах, а также при изменении значений клю­чевых полей.После формирования схемы данных осуществляется ввод не­противоречивых данных из документов предметной области.На основе созданной базы формируются необходимые запро­сы, формы, макросы, модули, отчеты, производящие требуемуюобработку данных и их представление.С помощью встроенных средств и инструментов базы данныхсоздается пользовательский интерфейс, позволяющий управлятьпроцессами ввода, хранения, обработки, обновления и представ­ления информации.1.11. Проектирование базы данных на основе модели типаобъект—отношениеИмеется целый ряд методик создания информационно-логи­ческих моделей.