Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. - Базы данных. Учебник для высших учебных заведений (6-е изд.) - 2009 (1084484), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Проектирование и использование БД156Например, пусть преподаватель ведет несколько предметов, а каждыйпредмет может вестись несколькими преподавателями, тогда имеет местозависимость ФИОФФПредмет. Так, из таблицы 7.2, приведенной на рис. 5.1,видно, что преподаватель Иванов И.М. ведет занятия по двум предметам, адисциплина С У Б Д - читается двумя преподавателями: Ивановым И.М. иПетровым М.И.Замечание. В общем случае между двумя атрибутами одного отношениямогут существовать зависимости: 1:1, 1:М, М:1 иМ:М. Поскольку зависимостьмежду атрибутами является причиной аномалий, стараются расчленить отношения с зависимостями атрибутов на несколько отношений. В результате образуется совокупность связанных отношений (таблиц) со связями вида 1:1,1 :М,М:1 и М:М (подраздел 3.3).
Связи между таблицами отражают зависимостимежду атрибутами различных отношений.Взаимно независимые атрибуты. Два или более атрибута называютсявзаимно независимыми, если ни один из этих атрибутов не является функционально зависимым от других атрибутов.В случае двух атрибутов отсутствие зависимости атрибута А от атрибутаВ можно обозначить так: A-i—>В.
Случай, когда А-.->В и B-i->A, можно обозначить А-п=В.ВыявлениезависимостеймеждуатрибутамиВыявление зависимостей между атрибутами необходимо для выполнения проектирования БД методом нормальных форм, рассматриваемого далее.Основной способ определения наличия функциональных зависимостей —внимательный анализ семантики атрибутов. Для каждого отношения существует, но не всегда, определенное множество функциональных зависимостей междуатрибутами.
Причем если в некотором отношении существует одна или несколькофункциональных зависимостей, можно вывести другие функциональные зависимости, существующие в этом отношении.Пример. Пусть задано отношение R со схемой R(A1, А2, A3) и числовымизначениями, приведенными в следующей таблице:А1А2A31221341721341124331325311523351422325. Проектирование баз данных157Априори известно, что в R существуют функциональные зависимости:А1-> А2и А2-> A3.Анализируя это отношение, можно увидеть, что в нем существуют еще зависимости:А1—» A3, А1А2-> A3, Al А2АЗ-> Al А2,А1А2—> А2АЗ и т.
п.В то же время в отношении нет других функциональных зависимостей,что во введенных нами обозначениях можно отразить следующим образом:А2—I—>А1, A3-i-»Al и т. д.Отсутствие зависимости А1 от А2 (А2—.—>А1) объясняется тем, что одному и тому же значению атрибута А2 (21) соответствуют разные значения атрибута А1 (12 и 17). Другими словами, имеет место многозначность, а не функциональность.Перечислив все существующие функциональные зависимости в отношении R, получим полное множество функциональных зависимостей, котороеобозначим F +.Таким образом, для последнего примера исходное множество F = (Al-> А2,A3), а полное множество F + = (Al-> А2, А2-> A3, А1-» A3, А1 А2-> A3,А1А2АЗ-» А1А2, А1А2-* А2АЗ,...).Для построения F + из F необходимо знать ряд правил (или аксиом) вывода одних функциональных зависимостей из других.Существует 8 основных аксиом вывода: рефлексивности, пополнения,транзитивности, расширения, продолжения, псевдотранзитивности, объединения и декомпозиции.
Перечисленные аксиомы обеспечивают получениевсех ФЗ, т. е. их совокупность применительно к процедуре вывода можно считать «функционально полной». Содержание аксиом и соответствующие примеры приведены в Приложении 1.Выявим зависимости между атрибутами отношения ПРЕПОДАВАТЕЛЬ,приведенного на рис. 5.4. При этом учтем следующее условие, которое выполняется в данном отношении: один преподаватель в одной группе можетпроводить один вид занятий (лекции или практические занятия).В результате анализа отношения получаем зависимости между атрибутами, показанные на рис.
5.5.К выделению этих Ф З для рассматриваемого примера приводят следующие соображения.Фамилия, имя и отчество у преподавателей факультета уникальны. Каждому преподавателю однозначно соответствует его стаж, т. е. имеет место функциональная зависимость ФИО—>Стаж. Обратное утверждение неверно, таккак одинаковый стаж может быть у разных преподавателей.Часть 2. Проектирование и использование БД158а)ФИО ОкладФИО ДолжнФИО СтажФИО Д_СтажФИО КафСтаж Д_СтажДолжн ОкладОклад ДолжнФИО.Предм.Группаб)ВидЗанРис. 5.5.
Зависимости между атрибутамиКаждый преподаватель имеет определенную добавку за стаж, т. е. имеетместо функциональная зависимость ФИО—>Д_Стаж, но обратная функциональная зависимость отсутствует, так как одну и ту же надбавку могут иметьнесколько преподавателей.Каждый преподаватель имеет определенную должность (преп., ст.преп.,доцент, профессор), но одну и ту же должность могут иметь несколько преподавателей, т. е. имеет место функциональная зависимость ФИО—>Должн, аобратная функциональная зависимость отсутствует.Каждый преподаватель является сотрудником одной и только одной кафедры.
Поэтому функциональная зависимость ФИО—> Каф имеет место.С другой стороны, на каждой кафедре много преподавателей, поэтому обратной функциональной зависимости нет.Каждому преподавателю соответствует конкретный оклад, который одинаков для всех педагогов с одинаковыми должностями, что учитывается зависимостями Ф И О—Юклад и Должн—Юклад. Нет одинаковых окладов для разных должностей, поэтому имеет место функциональная зависимость Оклад—>Должн.Один и тот же преподаватель в одной группе по разным предметам может проводить разные виды занятий. Определение вида занятий, которыепроводит преподаватель, невозможно без указания предмета и группы, поэтому имеет место функциональная зависимость Ф И О , Предм, Группа—ВидЗан. Действительно, Петров М.И.
в 256-й группе читает лекции и проводит практические занятия. Но лекции он читает по СУБД, а практику проводит по Паскалю.Нами не были выделены зависимости между атрибутами Ф И О , Предм иГруппа, поскольку они образуют составной ключ и не учитываются в процессе нормализации исходного отношения.После того, как выделены все функциональные зависимости, следует проверить их согласованность с данными исходного отношения ПРЕПОДАВАТ Е Л Ь (рис. 5.4).5. Проектирование баз данных159Например, Должн. - п р е п ' и 0 к л а д = 5 0 0 всегда соответствуют друг другуво всех кортежах, т. е.
подтверждается функциональная зависимость Должн<-»Оклад. Так же следует верифицировать и остальные функциональные зависимости, не забывая об ограниченности имеющихся в отношении данных.НормальныеформыПроцесс проектирования БД с использованием метода нормальных формявляется итерационным и заключается в последовательном переводе отношений из первой нормальной формы в нормальные формы более высокогопорядка по определенным правилам. Каждая следующая нормальная формаограничивает определенный тип функциональных зависимостей, устраняетсоответствующие аномалии при выполнении операций над отношениями БДи сохраняет свойства предшествующих нормальных форм.Выделяют следующую последовательность нормальных форм:• первая нормальная форма ( 1 Н Ф ) ;•вторая нормальная форма ( 2 Н Ф ) ;• третья нормальная форма ( З Н Ф ) ;• усиленная третья нормальная форма, или нормальная форма Бойса Кодда ( Б К Н Ф ) ;• четвертая нормальная форма ( 4 Н Ф ) ;• пятая нормальная форма ( 5 Н Ф ) .Первая нормальная форма.
Отношение находится в 1НФ, если все егоатрибуты являются простыми (имеют единственное значение). Исходное отношение строится таким образом, чтобы оно было в 1НФ.Перевод отношения в следующую нормальную форму осуществляетсяметодом «декомпозиции без потерь». Такая декомпозиция должна обеспечить то, что запросы (выборка данных по условию) к исходному отношению и к отношениям, получаемым в результате декомпозиции, дадут одинаковый результат.Основной операцией метода является операция проекции.
Поясним ее напримере. Предположим, что в отношении R(A,B,C,D,E,...) устранение функциональной зависимости С—>D позволит перевести его в следующую нормальную форму. Для решения этойЪадачи выполним декомпозицию отношенияR на два новых отношения R1(A,B,C,E,...) и R2(C,D). Отношение R2 является проекцией отношения R на атрибуты С и D.Исходное отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, используемое для иллюстрации метода, имеет составной ключ Ф И О . Предм. Группа и находится в 1НФ,поскольку все его атрибуты простые.В этом отношении в соответствии с рис. 5.5 б можно выделить частичнуюзависимость атрибутов Стаж, Д_Стаж, Каф, Должн, Оклад от ключа - указанные атрибуты находятся в функциональной зависимости от атрибутаФ И О , являющегося частью составного ключа.160Часть 2.
Проектирование и использование БДЭта частичная зависимость от ключа приводит к следующему:1. В отношении присутствует явное и неявное избыточное дублированиеданных, например:• повторение сведений о стаже, должности и окладе преподавателей, проводящих занятия в нескольких группах и/или по разным предметам;• повторение сведений об окладах для одной и той же должности или онадбавках за одинаковый стаж.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
