Тема Реляционная модель проектирование баз данных Составил зав

Тема: «Реляционная модель, проектирование баз данных» Составил зав. кафедрой «Информационные и вычислительные системы» дтн, профессор А. Д. Хомоненко ПГУПС 2011 1

Вопросы 1. 2. 3. 4. Реляционная модель Проектирование реляционных баз данных Организация запросов к базам данных Операторы SQL 2

Литература 1. Хомоненко А. Д. , Цыганков В. М. , Мальцев М. Г. Базы данных. Учебник. 4 -е издание. – СПб. : КОРОНА принт, 2004. – 736 с. 2. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. : Пер. с англ. – 6 -е изд. – К. : Диалектика, 1998. – 784 с. 3. Кузнецов С. Д. Основы баз данных: учебное пособие. – М. : Интернет-Университет Информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 484 с. 3

Реляционная модель Основывается на понятии отношение (relation). Отношение представляет множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является двумерная таблица. Достоинства: простота, понятность и удобство физической реализации. Недостатки: отсутствие стандартных средств идентификации записей и сложность описания иерархических и сетевых связей. 4

Элементы реляционной модели 5

Состав таблицы БД Рис. Представление отношения СОТРУДНИК 6

Структура таблицы БД Каждая таблица имеет свою структуру, которую образуют: • описание полей; • ключи; • индексы; • ограничения на значения полей; • ограничения ссылочной целостности между таблицами; • права доступа. 7

Проектирование реляционных БД Заключается в разработке структуры данных, т. е. в определении состава таблиц и связей между ними. Структура данных должна быть эффективной и обеспечивать: • быстрый доступ к данным; • отсутствие дублирования (повторения) данных; • целостность данных. 8

Проектирование БД Три основных подхода. 1. Сбор информации об объектах задачи в рамках одной таблицы (отношения) и последующая декомпозиция ее на несколько взаимосвязанных таблиц на основе нормализации отношений. 2. Формулирование знаний о системе (определение типов исходных данных и их взаимосвязей) и требований к обработке данных, получение с помощью средств автоматизации разработки ПО (CASE-средств) схемы БД или прикладной ИС. 3. Структурирование информации в процессе системного анализа на основе совокупности правил и рекомендаций. 9

Исходная таблица 10

Недостатки таблицы • жесткость (обязательная модификация самой таблицы при изменении постановки задачи, например, если потребуется хранить данные о количестве и именах детей сотрудников); • избыточность данных (под избыточностью понимают дублирование данных, содержащихся в БД) и, как следствие, потенциальная противоречивость и повышенный расход ресурсов. 11

Избыточности и аномалии Виды аномалий: • удаления; • обновления; • ввода. 12

Пример не избыточного дублирования (аномалия удаления) 13

Пример избыточного дублирования 14

Пример нормализации отношений путем разбиения на две таблицы 15

Отношения между атрибутами Между атрибутами отношения существуют следующие основные виды зависимостей: • функциональные; • многозначные; • транзитивные. Определение. Атрибут В функционально зависит от атрибута А, если каждому значению А соответствует в точности одно значение В. 16

Отношения между атрибутами А и В могут состоять из нескольких атрибутов (быть составными). Различают частичную и полную функциональные зависимости. Под частичной функциональной зависимостью понимают зависимость неключевого атрибута от части составного ключа. Полная функциональная зависимость – зависимость неключевого атрибута от всего составного ключа. В отношении R атрибут В многозначно зависит от атрибута А, если каждому значению А соответствует множество значений В, не связанных с другими атрибутами из R. 17

Виды многозначных зависимостей • «один ко многим» (1 : М) – одному значению атрибута А соответствует несколько значений атрибута В; • «многие к одному» (М : 1) – несколько значений атрибута А соответствует одному значению атрибута В; • «многие ко многим» (М : М) – нескольким значениям атрибута А соответствует несколько значений атрибута В. 18

Транзитивное отношение Определение. Атрибут С зависит от атрибута А транзитивно, если для атрибутов А, В и С выполняются следующие условия: атрибут С функционально зависит от атрибута В, а атрибут В функционально зависит от атрибута А, но обратная зависимость отсутствует. 19

Нормальные формы Отношение находится в первой нормальной форме, если все его атрибуты являются простыми (имеют единственное значение, а не массив, список, множество и т. д. ). • Исходное отношение строится таким образом, чтобы оно было в 1 НФ. • Перевод отношения в следующую нормальную форму осуществляется методом разбиения (декомпозиции) без потерь. 20

Нормальные формы Отношение имеет вторую нормальную форму, если оно имеет 1 НФ и каждый атрибут отношения, не входящий ни в один ключ (т. е. не ключевой атрибут), полностью зависит от любого возможного ключа целиком, а не от его подмножества. • Приведение отношения ко второй нормальной форме позволяет убрать зависимость не ключевых атрибутов от части ключа. • Если все ключи в отношении состоят только из одного атрибута, то отношение автоматически 21 имеет 2 НФ.

Нормальные формы Отношение находится в третьей нормальной форме, если оно находится в 2 НФ и каждый не ключевой атрибут не транзитивно зависит от первичного ключа. • 3 НФ исключает транзитивную зависимость атрибутов. 22

Главная таблица в 2 НФ 23

Подчиненная таблица в 2 НФ 24

Главные таблицы в 3 НФ 25

Подчиненная таблица в 3 НФ 26