- •Вторая часть лекций по базам данных. Модели Данных.
- •2.1. Базы данных, субд, банк данных.
- •1. Определение структуры создаваемой базы данных, ее инициализация и проведение начальной загрузки.
- •2. Предоставление пользователям возможности манипулирования данными (выполнение вычислений, разработка интерфейса ввода/вывода, визуализация).
- •3. Обеспечение логической и физической независимости данных.
- •4. Защита логической целостности базы данных.
- •5. Защита физической целостности.
- •6. Управление полномочиями пользователей на доступ к базе данных.
- •7. Синхронизация работы нескольких пользователей.
- •8. Управление ресурсами среды хранения.
- •9. Поддержка деятельности системного персонала.
- •2.2. Различные модели организации работы пользователей с базой данных
- •2.2.1. Модель с централизованной архитектурой
- •2.2.2. Модель с автономными персональными эвм
- •2.2.3. Модель вычислений с сетью и файловым сервером (архитектура «файл-сервер»)
- •2.2.4. Распределенная модель вычислений (архитектура «клиент – сервер»)
- •2.2.5. Распределенная модель вычислений (Клиент – сервер. Трехзвенная (многозвенная) архитектура)
- •2.3. Концептуальное моделирование базы данных
- •2.3.1. Сложный пример предметной области
- •2.3.2. Способы описания предметной области
- •2.3.3. Описание информационного представления предметной области
- •2.3.4. Описание информационных потребностей пользователя
- •2.3.5. Различные представления о данных в базах данных
- •2.3.6. Построение концептуальной модели
- •2.3.7. Средства автоматизированного проектирования концептуальной модели
- •2.4. Модели данных субд как инструмент представления концептуальной модели
- •2.4.1. Общие представления о модели данных
- •2.4.2. Сетевая модель данных
- •2.4.3. Иерархическая модель данных
- •2.4.4. Реляционная модель данных
- •2.5. Базовые понятия реляционной модели данных
- •2.5.1. Общая характеристика реляционной модели данных
- •1. Типы данных
- •2. Домены
- •3. Отношения, атрибуты, кортежи отношения
- •3. Свойства отношений
- •4. Первая нормальная форма
- •2.5.2. Манипулирование данными в реляционной модели
- •1. Объединение
- •2. Пересечение
- •3. Вычитание
- •4. Декартово произведение
- •5. Выборка (ограничение, селекция)
- •6. Проекция
- •7. Соединение
- •8. Деление
- •3.2.2. 1Нф (Первая Нормальная Форма)
- •3.2.3. Функциональные зависимости
- •3.2.4. 2Нф (Вторая Нормальная Форма)
- •3.2.5. 3Нф (Третья Нормальная Форма)
- •3.2.6. Алгоритм нормализации (приведение к 3нф)
- •3.2.7. Сравнение нормализованных и ненормализованных моделей
- •3.2.8. Нфбк (Нормальная Форма Бойса-Кодда)
- •3.2.9. 4Нф (Четвертая Нормальная Форма)
- •3.2.10. 5Нф (Пятая Нормальная Форма)
- •3.2.11. Продолжение алгоритма нормализации (приведение к 5нф)
- •3.3. Элементы модели "сущность-связь"
- •3.3.1. Основные понятия er-диаграмм
- •3.3.2. Пример разработки простой er-модели
- •3.3.2. Концептуальные и физические er-модели
- •Типы данных
- •Константы
- •Выражения
- •Встроенные функции
- •Отсутствующие значения
- •3.1.2. Простые запросы на выборку
- •Инструкция select
- •Простые запросы
- •Повторяющиеся строки (предикат distinct)
- •Отбор строк (предложение where)
- •Условие отбора
- •Составные условия отбора (операторы or, and, not)
- •Сортировка результатов запроса (предложение order by)
- •Объединение результатов нескольких запросов (оператор union)
- •3.1.3. Многотабличные запросы на выборку (объединения) Простое объединение таблиц (объединение по равенству)
- •Объединение таблиц по неравенству
- •Особенности многотабличных запросов
- •Внутренняя структура объединения таблиц
- •Внешнее объединение таблиц
3.2.11. Продолжение алгоритма нормализации (приведение к 5нф)
В предыдущей главе был описан алгоритм нормализации как алгоритм приведения отношений к 3НФ. Теперь мы можем продолжить этот алгоритм, доведя его до алгоритма приведения к 5НФ.
Шаг 4 (Приведение к НФБК). Если имеются отношения, содержащие несколько потенциальных ключей, то необходимо проверить, имеются ли функциональные зависимости, детерминанты которых не являются потенциальными ключами. Если такие функциональные зависимости имеются, то необходимо провести дальнейшую декомпозицию отношений. Те атрибуты, которые зависят от детерминантов, не являющихся потенциальными ключами выносятся в отдельное отношение вместе с детерминантами.
Шаг 5 (Приведение к 4НФ). Если в отношениях обнаружены нетривиальные многозначные зависимости, то необходимо провести декомпозицию для исключения таких зависимостей.
Шаг 5 (Приведение к 5НФ). Если в отношениях обнаружены нетривиальные зависимости соединения, то необходимо провести декомпозицию для исключения и таких зависимостей.
3.3. Элементы модели "сущность-связь"
Моделирование структуры базы данных при помощи алгоритма нормализации, описанного в предыдущих главах, имеет серьезные недостатки:
Первоначальное размещение всех атрибутов в одном отношении является очень неестественной операцией. Интуитивно разработчик сразу проектирует несколько отношений в соответствии с обнаруженными сущностями. Даже если совершить насилие над собой и создать одно или несколько отношений, включив в них все предполагаемые атрибуты, то совершенно неясен смысл полученного отношения.
Невозможно сразу определить полный список атрибутов. Пользователи имеют привычку называть разными именами одни и те же вещи или наоборот, называть одними именами разные вещи.
Для проведения процедуры нормализации необходимо выделить зависимости атрибутов, что тоже очень нелегко, т.к. необходимо явно выписать все зависимости, даже те, которые являются очевидными.
В реальном проектировании структуры базы данных применяются другой метод - так называемое, семантическое моделирование. Семантическое моделирование представляет собой моделирование структуры данных, опираясь на смысл этих данных. В качестве инструмента семантического моделирования используются различные варианты диаграмм сущность-связь (ER - Entity-Relationship).
Первый вариант модели сущность-связь был предложен в 1976 г. Питером Пин-Шэн Ченом [37]. В дальнейшем многими авторами были разработаны свои варианты подобных моделей (нотация Мартина, нотация IDEF1X, нотация Баркера и др.). Кроме того, различные программные средства, реализующие одну и ту же нотацию, могут отличаться своими возможностями. По сути, все варианты диаграмм сущность-связь исходят из одной идеи - рисунок всегда нагляднее текстового описания. Все такие диаграммы используют графическое изображение сущностей предметной области, их свойств (атрибутов), и взаимосвязей между сущностями.
Мы опишем работу с ER-диаграммами близко к нотации Баркера, как довольно легкой в понимании основных идей. Данная глава является скорее иллюстрацией методов семантического моделирования, чем полноценным введением в эту область.