Вопрос 1.2.

Язык реляционных баз данных

ü SQL – структурированный язык запросов. Считается стандартом языков манипулирования данными в реляционных СУБД.

ü QBE – язык запросов по образцу. Применяется для построения запросов в режиме конструктора.

Тема 2: Инфологическое моделирование предметной области

Вопросы:

1. Технология проектирования БД

1.1 Задачи проектирования

1.2 Этапы проектирования

2. Инфологическое проектирование

2.1 Семантическая структуризация предметной области

2.2 Общая характеристика ER – модели

2.3 Бинарные связи, их параметры и обозначения

Вопрос 1.1Задачи проектирования

Проект – это схема-чертеж, эскиз некоторого устройства или сооружения, который в дальнейшем будет воплощен в реальность.

Проектирование БД – это процесс создания БД, предназначенной для поддержки функционирования организации и способствующей достижению её целей.

Основная цель процесса проектирования состоит в получении проекта базы данных, который бы обладал следующими свойствами:

ü Адекватно отображал предметную область

ü Удовлетворял информационным требованиям пользователей

ü Соответствовал правилу «Три НЕ»

Две основные задачи проектирования

Исходные данные à Словесное описание предметной области à Создание проекта базы данных предполагает решение двух основных задач:

Задача 1 – Разработка структуры базы данных

Задача 2 – Разработка приложений. Разработка средств администрирования, не предусмотренных СУБД

è Тексты программ на МД СУБД -- > Структура базы данных в терминах ЯОД à Результаты

Дата: 8.02.13

В результате выполнения первой задачи будет создана структура БД термином ЯОД. В результате решения 2 задачи тексты программ на ЯМД.

5 этапов проектирования:

1 этап – предпроектное обследование предметной области. Создание системы необходимо начинать с восприятия, изучения и описания информационных процессов предметной области. На этом этапе осуществляется выявление информационных потребностей пользователей. Формулирование требований к содержанию и обработке данных.

2 этап – семантическая структуризация предметной области. Построение инфологической модели предметной области.

3 этап – выбор правил структурирования данных и инструментария. Выбор модели данных и СУБД.

Объединение выполняется над двумя совместными отношениями R1, R2 с идентичной структурой. В результате операции строится новое отношение R=R1 U R2, которое имеет тот же состав атрибутов и совокупность кортежей исходных отношений. В результирующее отношение по определению не включаются дубликаты кортежей.

Пересечениевыполняется над двумя совместными отношениями R1, R2. Результирующее отношение RP = R1 R2 содержит кортежи, которые есть в каждом из исходных. Результат имеет тот же состав атрибутов, что и исходные отношения.

Вычитание выполняется над двумя совместными отношениями R1, R2. В результате строится новое отношение RV=R1-R2 с идентичным набором атрибутов, содержащее кортежи первого отношения R1, которые не входят в отношение R2. Вычитание отношения R2 из R1 дает отношение RV.

Декартово произведение выполняется над двумя отношениями R1 и R2, имеющими в общем случае разный состав атрибутов. В результате образуется новое отношение RD=R1 x R2, которое включает все атрибуты исходных отношений. Результирующее отношение состоит из всевозможных сочетаний кортежей исходных отношений. Число кортежей (мощность) отношения-произведения равно произведению мощностей исходных отношений.

Деление выполняется над двумя отношениями R1 и R2, имеющими в общем случае разные структуры и часть одинаковых атрибутов. В результате образуется новое отношение, содержащее атрибуты 1-го операнда, отсутствующие во 2-м операнде, и кортежи 1-го операнда, которые совпали с кортежами 2-го. Для выполнения этой операции 2-й операнд должен содержать лишь атрибуты, совпадающие с атрибутами 1-го.

Выборка выполняется над одним отношением R. Для отношения по заданному условию осуществляется выборка подмножества кортежей. Результирующее отношение имеет ту же структуру, что и исходное, но число его кортежей будет меньше (или равно) числа кортежей исходного отношения.

Например,выбрать студентов, сдавших математику на отлично (Код дисциплины=Д1) AND (Оценка =5).

Проекция выполняется над одним отношением R. Операция формирует новое отношения RPR с заданным подмножеством атрибутов исходного отношения R. Оно может содержать меньше кортежей, так как после отбрасывания в исходном отношении R части атрибутов (и возможного исключения первичного ключа) могут образоваться кортежи-дубли, которые из результирующего отношения исключаются по определению.

Соединение выполняется для заданного условия соединения над двумя логически связанными отношениями. Исходные отношения R1 и R2 имеют разные структуры, в которых есть одинаковые атрибуты – внешние ключи. Операция соединения формирует новое отношение, структура которого является совокупностью всех атрибутов исходных отношений. Результирующие кортежи формируются соединением каждого кортежа их R1 с теми кортежами R2, для которых выполняется условие соединения. В зависимости от этого условия соединение называется естественным – равенство значение общих атрибутов отношений R1 и R2, эквисоединением – равенство значений атрибутов, входящих в условие соединения, тета-соединением – другой знак сравнения.

Вопрос 4._Нормализация отношения

Данные могут группироваться в таблицы (отношения) разными способами. При проектировании БД в качестве отправной точки может использоваться одно универсальное отношение, в которое включаются все необходимые атрибуты. Оно может содержать все данные, которые предполагается размещать в БД.

При использовании универсального отношения возникают 2 проблемы:

· Избыточность данных – повторение данных в разных строках одной таблицы или в разных таблицах БД.

· Потенциальная противоречивость (аномалии) – проблемы, возникающие в данных из-за дефектов проектирования БД. Существуют 3 вида аномалий: вставки, удаления и модификации.

Вставки проявляется при вводе данных в дефектную таблицу. Добавляя информацию о новом сотруднике, мы должны добавить номер и название отдела.

Удаление возникают при удалении данных из дефектной таблицы.

Модификации возникают при изменении данных дефектной схемы.

Правилом разработки хорошей структуры БД является необходимость избегать схем в большим числом пустых атрибутов.

Нормальная форма – это совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение реляционной модели данных, чтобы избежать избыточности, которая может привести к логическим ошибочным результатам выборки или изменения данных.

Процесс преобразования отношений БД к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией.

Процесс нормализации заключается в декомпозиции исходных отношений на более простые отношения.

Теория нормализации основана на наличии зависимостей между атрибутами отношения. Основными видами зависимостей являются:

· Функциональные

· Многозначные

· Транзитивные

Базовым является понятие функциональной зависимости, поскольку на его основе формируются определения всех остальных видов зависимостей.

Атрибут В функционально зависит от атрибута А, если каждому значению А соответствует в точности одно значение В. Математически функциональную зависимость В от А обозначают A’B. Это означает, что во всех кортежах с одинаковым значением атрибута А атрибут В будет иметь так же одно и то же значение. При этом А и В могут быть составными, т.е. состоять из двух и более атрибутов.

Зависимость, при которой каждый неключевой атрибут зависит от всего составного ключа и не зависит от его частей, называется полной функциональной зависимостью. Если атрибут А зависит от атрибута В, а атрибут В зависит от атрибута С (С’B’A), но обратная зависимость отсутствует, то зависимость А от С называется транзитивной.

Многозначная зависимость. Говорят, что один атрибут отношения многозначно определяет другой атрибут того же отношения, если для каждого значения первого атрибута существует множество соответствующих значений второго атрибута.

Выделяют следующую последовательность нормальных форм:

· Первая нормальная форма (1НФ)

· Вторая нормальная форма (2НФ)

· Третья нормальная форма (3НФ)

· Усиленная 3НФ или нормальная форма Бойса-Кодда (БКНФ)

· Четвертая Нормальная форма (4НФ)

· Пятая нормальная форма (5НФ)

Отношение находится в первой нормальной форме (1НФ), когда каждая строка содержит только одно значение для каждого атрибута (столбца), т.е. все атрибуты отношения имеют единственное значение (являются атомарными).

Отношение находится во второй нормальной форме (2НФ), если оно находится в 1НФ, и каждый неключевой атрибут полностью функционально зависит от всех составляющих первичного ключа.

Если атрибут не зависит полностью от первичного ключа, то он внесен ошибочно и должен быть удален. Нормализация производится путем нахождения существующего отношения, к которому относится данный атрибут, или созданием нового отношения, в который атрибут должен быть помещен.

Дата: 11.03.13