9. Нормализация отношений. Цель нормализации. Приведение к нормальным формам.
Основная цель нормализации состоит в группировании атрибутов в отношении так, чтобы минимизировать не управляемую избыточность данных, устранив при этом проблемы связанные с аномалиями обновления данных. Нормализация каждого отношения выполняется поэтапно. Каждое отношение проверяется на соответствие сначала первой нормальной форме, затем второй нормальной форме, и.т.д. вплоть до пятой нормальной формы. Если на каком-то этапе отношение не удовлетворяет условию соответствующей нормальной формы, то производится вертикальное разбиение этого отношения (проекция) с целью устранения имеющихся аномалий. Известно шесть нормальных форм. На практике наиболее важными являются первые три формы, которые основываются на фундаментальном понятии функциональной зависимости.
Функциональная зависимость – В отношении R атрибут Y функционально зависит от атрибута X в том случаи, если каждому значению X соответствует точно одно значение Y (при этом X и Y могут быть составными атрибутами).
Полной функциональной зависимостью – называется функциональная зависимость R.X- >R.Y где атрибут Y не зависит функционально от любого точного подмножества X. (точное подмножество X–любое его подмножество, не совпадающее с X)
Транзитивная зависимость – функциональная зависимость R.X->R.Y, в которой существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости R.X->R.Z и R.Z- >R.Y
1.Первая нормальная форма. Отношение находится в первой нормальной форме, если все его атрибуты являются атомарными (простыми, неделимыми).
2.Вторая нормальна форма. Отношение находится во второй нормальной форме в том
и только в том случае, если оно находится в 1НФ и каждый не ключевой атрибут функционально полно зависит от первичного ключа. Проблема второй нормальной формы может возникнуть только тогда, когда первичный ключ является составным.
3.Третья нормальная форма Отношение находится в третьей нормальной форме в том и только в том случае, если оно находится во 2НФ и каждый не ключевой атрибут не транзитивно зависит от первичного ключа.
10. Жизненный цикл приложения баз данных. Основные фазы проектирования базы данных.
Жизненный цикл базы данных База данных является базовым компонентом информационной системы, а ее разработку и использование следует рассматривать с точки зрения самых широких требований организации. Жизненный цикл информационной системы состоит из нескольких этапов. Эти этапы не являются строго последовательными, а включают некоторое количество повторов предыдущих шагов в виде циклов обратной связи. Например, при проектировании базы данных могут возникнуть проблемы, для решения которых может потребоваться вернутся к этапу сбора и анализа требований пользователей.
Основные действия на каждом этапе жизненного цикла:
1.Планирование разработки базы данных - подготовительные действия, позволяющие с максимально возможной эффективностью реализовать этапы жизненного цикла базы данных
2.Определение требований к системе – определение диапазона действий и границ приложения базы данных, состава его пользователей и областей применения.
3.Сбор и анализ требований пользователей – сбор и анализ информации о той части организации, работа которой будет поддерживаться с помощью создаваемого приложения базы данных, а так же использование этой информации для определения требований пользователей к создаваемой системе.
4.Проектирование базы данных. Основными целями проектирования базы данных являются:
4.1.представление данных и связей между ними, необходимых для всех основных областей применения данной информационной системы любыми существующими группами пользователей;
4.2.создание моделей данных, способных поддерживать выполнение любых требуемых транзакций обработки данных;
4.3.разработка предварительного варианта проекта, структура которого позволяет удовлетворить все основные требования , предъявляемые к производительности системы.
5.Выбор целевой СУБД – выбор СУБД подходящего типа, предназначенной для поддержки создаваемой информационной системы
6.Разработка приложений - проектирование интерфейса пользователя и прикладных программ, предназначенных для работы с базой данных.
7.Создание прототипа – создание рабочей модели приложения баз данных
8.Реализация - физическая реализация базы данных и разработанных приложений
9.Конвертирование и загрузка данных – перенос любых существующих данных в новую базу данных и модификация любых существующих приложений с целью организации совместной работы с новой базой данных
10.Тестирование - процесс выполнения прикладных программ с целью поиска ошибок.
11.Эксплуатация и сопровождение – наблюдение за системой и поддержка ее нормального функционирования по окончанию развертывания
Основные фазы проектирования базы данных:
1.Концептуальное проектирование базы данных - процесс создания модели используемой на предприятии информации, не зависящей т любых физических аспектов ее представления.
2.Внутренние проектирование базы данных - процесс создания модели используемой на предприятии информации с учетом выбранной модели организации данных, в зависимости от типа целевой СУБД, но не зависимо от других физических аспектов реализации.
3.Физическое проектирование базы данных. Процесс создания описания реализации базы данных на вторичных запоминающих устройствах с указанием
структур хранения и методов доступа, используемых для организации эффективной обработки данных.
Фазы концептуального и внутреннего проектирования связанны с вопросами что делать, физического - с вопросами как сделать.
По отношению к трехуровневой архитектуре ANSI-SPARC (внешняя, концептуальная и внутренняя схема), проектирование базы данных отображается следующим образом: