Лекция 7. Проектирование баз данных

План

7.1 Общие проблемы проектирования баз данных

7.2 Метод нормальных форм

7.3 Обеспечение целостности базы данных

7.1 Общие проблемы проектирования бд

Проектирование ИС, включающих в себя БД, осуществляется на физическом и логическом уровнях. Проектирование на физическом уровне зависит от используемой СУБД, обычно автоматизировано и скрыто от пользователя. Логическое проектирование заключается в определении числа и структуры таблиц, формировании запросов к БД, определении типов отчетных документов, разработке алгоритмов обработки информации, создании форм для ввода, редактирования и вывода данных, а так же решении ряда аналогичных задач.

Логическое проектирование БД, в основном, определяются спецификой задач предметной области. Наиболее важной здесь является проблема структуризации данных. Машинная обработка информации учитывает не только логику вычислений, но и организацию данных, в соответствии с которой производится их выборка и запоминание результатов. Для облегчения составления программы, повышения ее эффективности структура данных (таблицы, очереди, стеки, списки, графы и др.) должна соответствовать данной логике. Это требование особенно актуально для баз данных, где удельный вес расчетных операций сравнительно невелик и основная трудоемкость запроса приходится на выборку данных.

При проектировании структур данных используются следующие подходы:

1. Сбор информации об объектах решаемой задачи в рамках одной таблицы (отношения) и последующая ее декомпозиция на несколько взаимосвязанных таблиц на основе процедуры нормализации отношений.

2. Формулирование знаний о системе (определение типов исходных данных и их взаимосвязей) и требований к обработке данных, получение с помощью CASE-системы (системы автоматизации проектирования и разработки баз данных) готовой схемы БД или даже готовой прикладной ИС.

3. Структурирование информации для использования в информационной системе в процессе проведения системного анализа на основе совокупности правил и рекомендаций.

7.2 Метод нормальных форм

Этот подход является классическим и сложился исторически первым. Проектирование БД начинается с определения всех объектов, сведения о которых будут включены в базу, и определения их атрибутов. Атрибуты сводятся в одну таблицу – исходное отношение.

7.2.1 Избыточность данных

З

С_Стип

Студент	Стипендия, руб.
Иванов О.	800
Петрова С.	800
Сидорова И.	800
Егоров М.	3000

Рисунок 7.1 – Неизбыточное дублирование данных

атем осуществляют декомпозицию исходного отношения в целях устранения избыточности данных. Различают простое (неизбыточное) и избыточное дублирование данных. Первое из них является естественным, второе может приводить к проблемам при обработке данных. Рассмотрим оба варианта дублирования.

В таблице С_Стип (рисунок 7.1) приведен пример неизбыточного дублирования данных. Социальная стипендия 800 рублей встречается несколько раз, хотя для каждого студента она уникальна. Поэтому ни одна из стипендий не является избыточной.

П

С_С_С

Студент	Стипендия, руб.	Статус
Иванов О.	800	Малообеспеч.
Петрова С.	800	Малообеспеч.
Сидорова И.	800	Малообеспеч.
Егоров М.	3000	Полный сирота

Рисунок 7.2 – Избыточное дублирование данных

ример избыточного дублирования приведен в следующей таблице С_С_С (рисунок 7.2). Здесь естественно предположить, что соответствующая социальная стипендия зависит от статуса студента, находящегося на учете в социальной службе.

От избыточного дублирования данных избавляются, используя процедуру декомпозиции исходного отношения, которая является основной процедурой нормализации отношений.

На рисунке 7.3 представлены таблицы С_Стат и Стат_Стип, полученные путем декомпозиции отношения С_С_С, при этом С_Стат содержит сведения о студентах и их семейном социальном статусе, а Стат_Стип – размер стипендии согласно соответствующим статусам.

Р

С_Стат			Стат_Стип
Студент	Статус		Статус	Стипендия, руб.
Иванов	Малообеспеч.		Малообеспеч.	800
Петрова	Малообеспеч.		Полный сирота	3000
Сидорова	Малообеспеч.
Егоров	Полный сирота

Рисунок 7.3 – Исключение избыточного дублирования

ассмотрим пример формирования исходного отношения.