Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Сущность характеризуется своими атрибутами, для которых в ERwin необходимо определить имя, тип принимаемого значения, краткое описание, смысловые правила использования значений атрибутов. Имена заданных для сущности атрибутов отображаются внутри прямоугольника. В верхней части прямоугольника, задающего сущность, отражаются атрибуты, образующие ключ, в нижней − остальные атрибуты. Имена атрибутов должны иметь четкие смысловые значения и быть уникальными в рамках свей модели, а не только описываемой сущности.

В ERwin можно определить следующие типы данных для атрибутов:

Integer −целый,

Real − вещественный,

Date − дата,

Varchar − строка символов,

Money − денежный.

В ERwin между сущностями можно установить связи нескольких типов. В CASE-средстве различают несколько типов связей:

• идентифицирующую связь "один-ко-многим",

• связь "многие-ко-многим",

• неидентифицирующую связь "один-ко-многим",

• категориальную связь, которая связывает сущности отношением типа тип-подтип.

В зависимости от используемых связей между сущностями в AllFusion ERwin Data Modeler различают зависимые и независимые сущности. Идентифицирующая связь устанавливается между независимой (родительский конец связи) и зависимой (дочерний конец связи) сущностями. При использовании идентифицирующей связи дочерняя сущность автоматически преобразуется в зависимую, которая изображается прямоугольником со скругленными углами. Экземпляр зависимой сущности определяется только через отношение к родительской сущности, т.е. он не может существовать, если для него нет экземпляра родительской сущности. При установлении идентифицирующей связи атрибуты первичного ключа родительской сущности автоматически переносятся в состав первичного ключа дочерней сущности. Эта операция дополнения атрибутов дочерней сущности при создании связи называется миграцией атрибутов. В дочерней сущности новые атрибуты помечаются как внешний ключ − FK.

Для каждой связи задается мощность и имя связи. Имя связи − это фраза, характеризующая отношение между родительской и дочерней сущностями. Мощность связей служит для обозначения отношения числа экземпляров родительской сущности к числу экземпляров дочерней. Мощность задается одним из четырех типов:

• общий случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0, 1 или много экземпляров дочерней сущности; такая связь не помечается каким-либо символом;

• символом Р помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 1 или много экземпляров дочерней сущности (исключено нулевое значение);

• символом Z помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0 или 1 экземпляр дочерней сущности (исключены множественные значения);

• цифрой помечается случай точного соответствия, когда одному экземпляру родительской сущности соответствует заранее заданное число экземпляров дочерней сущности.

Различают несколько видов зависимых сущностей:

• Характеристическая − связана только с одной родительской сущностью и хранит информацию о её характеристиках;

• Ассоциативная − с несколькими родительскими сущностями и отражает особенности взаимосвязи этих сущностей;

• Категориальная − отражает иерархию наследования сущностей, которая представляет собой особый тип объединения сущностей, имеющих общие характеристики.

При установлении идентифицирующих связей между сущностями в дочерней сущности автоматически создаются внешние ключи. Атрибут внешнего ключа обозначается символом (FK).

3. Последовательность выполнения лабораторной работы

1. Запустить программу AllFusion ERwin Data Modeler и ознакомиться с её интерфейсом для работы с логической моделью.

2. Выделить необходимый набор сущностей, отражающих заданную предметную область и информационные потребности пользователей в ней. Варианты заданий для выбора предметной области приведены в Приложении I.

3. Средствами AllFusion ERwin Data Modeler построить и описать ER-модель для заданной предметной области. Для каждой выделенной сущности необходимо задать её полное описание.

4. Для каждой сущности определить необходимый набор атрибутов и задать их полное описание.

5. Определить смысловые ограничения и правила обработки каждого атрибута.

6. Выделить ключевые атрибуты для каждой сущности.

7. Определить сущности вида подтип/супертип, где это необходимо.

8. На основе анализа взаимодействия сущностей в предметной области определить типы связей между ними.

9. Описать каждую связь.

10. Построить отчет по созданной модели, используя генератор отчетов Report Builder.

11. Оформить отчет по лабораторной работе.

1. Требования к оформлению отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать следующие разделы:

1. Титульный лист. Формат титульного листа приведен в Приложении II.

2. Краткое описание выбранной предметной области

3. Графическая ER-модель

4. Документирование ER-модели, созданное средствами Report Builder в виде отчета, которое должно содержать следующие описания:

• описание сущностей: имя, краткое описание (Definition), ключ

• описание атрибутов: имя, тип, краткое описание (Definition), смысловые ограничения на значения (Note)

• Описание связей: имя, мощность

Контрольные вопросы

1. Каковы задачи, решаемые на этапе инфологического проектирования?

2. В чем состоит отличие понятия типа сущности и элемента сущности?

3. Какие типы сущностей различают в CASE-средстве AllFusion ERwin Data Modeler?

4. Назовите основные описатели атрибута в AllFusion ERwin Data Modeler?

5. Назовите основные типы связей в AllFusion ERwin Data Modeler?

6. Что такое внешний ключ?

7. Как формализуется связь 1:1?

8. Как формализуется связь 1:M?

9. Как формализуется связь M:N?

10. Определите основные шаги формирования отчета средствами AllFusion ERwin Data Modeler.

Лабораторная работа 2. Разработка реляционной модели БД.

Цель работы – приобрести навыки проектирования реляционной модели БД, используя среду AllFusion ERwin Data Modeler.

1. Основные понятия

Автором реляционной модели данных (РМД) является Э. Кодд. Математик по образованию, он предложил использовать аппарат теории множеств для определения структуры данных и операций работы с ними. Кодд доказал, что любое представление данных может быть сведено к совокупности двумерных таблиц особого вида – отношений (relation).

Формально, отношение определяется как подмножество декартового произведения образующих его множеств (доменов):

R D₁ x D₂ x … x D_n, где D_i - i-ый домен отношения.

Таким образом, отношение представляет собой множество кортежей (n-ок) вида (a₁, a₂, …, a_n), где каждый a_i Î D_i. Дадим еще несколько определений.

Определение 1. Атрибут отношения есть пара вида <Имя_атрибута : Имя_домена>.

Имена атрибутов должны быть уникальны в пределах отношения.

Определение 2. Отношение R, определенное на множестве доменов D₁, D₂ …D_n (не обязательно различных), содержит две части: заголовок и тело.

Заголовок отношения (или схема отношения) содержит фиксированное количество атрибутов отношения:

Тело отношения содержит множество кортежей отношения. Каждый кортеж отношения представляет собой множество пар вида <Имя_атрибута : Значение_атрибута>:

(<A₁:Val₁>, A₂:Val₂>,…,<A_n:Val_n>)

Отношение обычно записывается в виде:

,

или короче

,

Полем называется значение атрибута в кортеже отношения.

Важно иметь в виду, что каждый атрибут может быть определен только на одном домене, однако разные атрибуты могут быть определены на одном и том же домене. Напр., домен дата может определять несколько атрибутов: дата рождения, дата окончания школы и т.д.

Число атрибутов в отношении называют степенью (или -арностью ) отношения. Мощность множества кортежей отношения называют мощностью отношения.

Набор отношений образует реляционную модель БД (или просто реляционную БД – РБД). Не все РБД обладают одинаковыми свойствами. В случае неправильного её проектирования РБД может обладать аномалиями, которые значительно ухудшают характеристики её работы, такие как избыточность данных и время обработки данных. Различают следующие виды аномалий:

• Аномалии обновления.

• Аномалии добавления.

• Аномалии удаления.

Наличие аномалий связано со схемой отношения. Для определения качественной схемы отношения были введены понятия нормальной формы (НФ) отношения. Различают несколько видов НФ, которые отличаются ограничениями, накладываемыми на атрибуты отношения. Эти ограничения связаны с понятием функциональной зависимости атрибутов. Дадим определение функциональной зависимости.

Пусть X и Y – атрибуты некоторого отношения R. Если в любой момент времени каждому значению X соответствует единственное значение Y, то Y функционально зависит от X (X→Y).

Атрибут Y функционально полно зависимости от составного атрибута X, если он функционально зависит от X и не зависит функционально от любого подмножества атрибута X.

Теперь введем определения НФ.

Определение 3. Таблица находится в первой нормальной форме (1НФ) тогда и только тогда, когда каждое поле отношение содержит атомарное значение.

Определение 4. Отношение находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от ключа.

Определение 5. Отношение находится в 3НФ, если оно находится во 2НФ и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

Определение 6. Отношение находится в нормальной форме Бойса-Кодда (НФБК), тогда и только тогда, когда любая функциональная зависимость между его атрибутами сводится к полной функциональной зависимости от вероятностного ключа.

Для получения качественной РБД в большинстве случаев достаточно приведение схемы её отношений в 3НФ или НФБК. Для достижения этого используют процесс нормализации, т.е. приведения отношения в требуемую НФ. Процесс нормализации схемы отношения, входящего в состав РБД, выполняется путём её декомпозиции, разбиения отношения на отношения с более простой схемой. Декомпозицией схемы отношения R называется замена её совокупностью схем отношений А_i таких, что

,

При этом не требуется, чтобы отношения А_i были непересекающимися. Декомпозиция должна удовлетворять двум основным свойствам:

• соединения без потерь

• сохранение зависимостей.

2. Задачи этапа логического проектирования РБД.

Основной задачей логического этапа проектирования является РБД отображение объектов предметной области в объекты используемой модели данных. Такое отображение должно адекватно отображать семантику предметной области и быть наилучшим (эффективным, удобным и т.д.). С точки зрения выбранной СУБД задача логического проектирования реляционной базы данных состоит в обоснованном принятии решений о том:

• из каких отношений должна состоять база данных;

• какие атрибуты должны быть у этих отношений;

• какие ключевые атрибуты должны быть определены для каждого отношения;

• какие ограничения должны быть наложены на атрибуты и отношения базы данных, чтобы обеспечить ее целостность.

Требования к выбранному набору отношений и составу их атрибутов должны удовлетворять следующим условиям:

• отношения должны отличаться минимальной избыточностью атрибутов;

• выбранные для отношения первичные ключи должны быть минимальными;

• отношение должно находиться в 3НФ или НФБК;

• выбор отношений и атрибутов должен обеспечивать минимальное дублирование данных.

В процессе проектирования РБД из ER-модели выполняются следующие шаги:

1. Каждая простая сущность превращается в отношение. Простая сущность - сущность, не являющаяся подтипом и не имеющая подтипов. Имя сущности становится именем отношения.

2. Каждый атрибут становится возможным атрибутом с тем же именем; может выбираться более точный формат исходя из возможностей СУБД.

3. Компоненты уникального идентификатора сущности превращаются в первичный ключ отношения. Если имеется несколько возможных уникальных идентификатора, выбирается наиболее используемый.

4. Связи M:1 (и 1:1) становятся внешними ключами. Для этого делается копия уникального идентификатора с конца связи "один" и соответствующие столбцы составляют внешний ключ. Необязательные связи соответствуют столбцам, допускающим неопределенные значения; обязательные связи - столбцам, не допускающим неопределенные значения.

5. В таблицах, построенных на основе ассоциаций, внешние ключи используются для идентификации участников ассоциации, а в таблицах, построенных на основе характеристик и обозначений, использовать внешние ключи используются для идентификации сущностей, описываемых этими характеристиками и обозначениями. Специфицировать ограничения, связанные с каждым из этих внешних ключей.

В лабораторной работе для построения РМД на основе ER-модели используются средства перехода к физической модели в AllFusion ERwin Data Modeler.

3. Последовательность выполнения лабораторной работы

1. Запустить среду моделирования AllFusion ERwin Data Modeler и ознакомиться с интерфейсом программной среды при работе с физической моделью.

2. Выполнить процедуру перехода от логической модели РБД к физической, выбрав в качестве СУБД Access.

3. Дополнить описание атрибутов каждого отношения с учетом выбранной СУБД.

4. Определить первичные и внешние ключи отношений.

5. Для каждого отношения определить все функциональные зависимости, определенные на его атрибутах.

6. Провести анализ функциональных зависимостей для каждого отношения.

7. Выполнить шаги по нормализации полученных отношений, приведя модель отношения к 3НФ или НФБК.

8. Привести схему БД в 3НФ.

9. Оформить отчет по лабораторной работе.

4. Требования к оформлению отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать следующие разделы:

1. Титульный лист.

2. Графическое описание РБД .

3. Отчет по модели, созданный средствами Report Builder, который должен включать:

   • описание таблиц: имя, краткое описание (Definition),

   • описание атрибутов: имя, тип, краткое описание;

   • первичные и внешние ключи,

   • функциональные зависимости для каждой таблицы.

4. Обоснование нахождения РБД в 3НФ.

Контрольные вопросы

1. Каковы задачи, решаемые на этапе логического проектирования?

2. Каковы базовые свойства реляционной модели данных?

3. Что такое домен?

4. Что определяет схема отношения?

5. Что такое функциональная, функционально полная зависимость?

6. Каковы условия нахождения отношений в 1НФ?

7. Дайте определение отношений во 2НФ?

8. Каковы условия нахождения отношений в 3НФ?

9. Дайте определение отношения в НФБК?

10. Назовите основные свойства декомпозиции отношения.

11. Назовите основные описатели атрибутов отношения в среде AllFusion ERwin Data Modeler .

12. Определите основные шаги процесса нормализации.

Лабораторная работа 3. Проектирование правил целостности БД и физической модели БД

Цель работы – разработать правила целостности БД и провести проектирования БД в выбранной СУБД, используя среду AllFusion ERwin Data Modeler.

1. Основные понятия

При обработке данных необходима гарантия сохранения целостности данных в базе, поэтому важным этапом проектирования РБД является обеспечение целостности базы данных. Целостность данных может быть описана на различных уровнях:

• целостность на уровне таблиц;

• целостность, на уровне доменов;

• связная целостность.

Правила целостности задаются в виде ограничений целостности, которые представляют собой это некоторое логическое утверждение. Оно может быть истинным или ложным в зависимости от состояния БД. Состояние БД задается значением атрибутов каждого отношения. Поэтому правила целостности отражают либо ограничения на множество значений атрибута, либо ограничения на правила работы с атрибутами.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы