Раздел 4. Проектирование реляционных баз данных. Тема 1: Основные принципы проектирования баз данных.

1. Проектирование баз данных. Проблемы проектирования.

2. Избыточное дублирование данных и аномалии.

3. Формирование исходного отношения.

1.Проектирование баз данных. Проблемы проектирования.

Логическое проектирование заключается в определении числа и структуры таблиц, формировании запросов к БД, определение типов отчетных документов, разработке алгоритмов обработки информации, создании форм для ввода и редактирования данных в базе и решения ряда других задач.

При проектировании структур данных для автоматизированных систем можно выделить три основных подхода:

1. Сбор информации об объектах решаемой задачи в рамках одной таблицы и последующая декомпозиция ее 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 информационной системы.

3. Структурирование информации для использования в информационной системе в процессе проведения системного анализа на основе совокупности правил и рекомендаций (Метод Сущность-связь).

2. Избыточное дублирование данных и аномалии

Следует различать простое (неизбыточное) и избыточное дублирование данных. Наличие первого из них допускаются в базах данных, а избыточное дублирование данных может приводить к проблемам при обработке данных. Приведем примеры обоих вариантов дублирования.

Пример неизбыточного дублирования данных представляет приведенное на рисунке 1 отношение С_Т с атрибутами Сотрудник и Телефон.

С_Т

Сотрудник	Телефон
Иванов	3721
Петров	4328
Сидоров	4328
Егоров	4328

Рис.1. Неизбыточное дублирование данных

Пример избыточного дублирования (избыточности) представляет приведенное на рисунке отношение С_Т_Н, которое, в отличие от отношения С_Т, дополнено атрибутом Н_комн (номер комнаты сотрудника).

С_Т_Н

а)	Сотрудник	Телефон	Н_комн.
	Иванов	3721	109
	Петров	4328	111
	Сидоров	4328	111
	Егоров	4328	111

С_Т_Н

б)	Сотрудник	Телефон	Н_комн.
	Иванов	3721	109
	Петров	4328	111
	Сидоров	-	111
	Егоров	-	111

Рис.2. Избыточное дублирование данных

На рисунке 2 приведен пример неудачного отношения С_Т_Н, в котором вместо телефонов Сидорова И Егорова поставлены прочерки (неопределенные значения).

Т_Н

Телефон	Н_комн
3721	109
4328	111

С_Н

Сотрудник	Н_комн
Иванов	109
Петров	111
Сидоров	111
Егоров	111

Рис.3. Исключение дублирования данных

Процедура декомпозиции отношения С_Т_Н на два отношения С_Н и Н_Т является основной процедурой нормализации отношений.

Избыточное дублирование данных создает проблемы при обработке кортежей отношения, названные Э. Коддом «аномалиями обновления отношения». Он показал, что для некоторых отношений проблемы возникают при попытке удаления, добавления или редактирования их кортежей.

Аномалиями будем называть такую ситуацию в таблицах БД, которая приведет к противоречиям в БД либо существенно усложняет обработку данных.

Выделяют три основных вида аномалий:

• аномалии модификации (или редактирования);

• аномалии удаления;

• аномалии добавления.

Аномалии модификации проявляются в том, что изменение значения одного данного может повлечь за собой просмотр всей таблицы и соответствующее изменение некоторых других записей таблицы.

Аномалии удаления состоят в том, что при удалении какого-либо данного из таблицы может пропасть и другая информация, которая не связана напрямую с удалением данным.

Аномалии добавления возникают в случаях, когда информацию в таблицу нельзя поместить до тех пор, пока она не полная, либо вставка новой записи требует дополнительного просмотра таблицы.