
- •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
3.3.1. Основные понятия er-диаграмм
Определение 1. Сущность - это класс однотипных объектов, информация о которых должна быть учтена в модели.
Каждая сущность должна иметь наименование, выраженное существительным в единственном числе.
Примерами сущностей могут быть такие классы объектов как "Поставщик", "Сотрудник", "Накладная".
Каждая сущность в модели изображается в виде прямоугольника с наименованием:
Рис. 1
Определение 2. Экземпляр сущности - это конкретный представитель данной сущности.
Например, представителем сущности "Сотрудник" может быть "Сотрудник Иванов".
Экземпляры сущностей должны быть различимы, т.е. сущности должны иметь некоторые свойства, уникальные для каждого экземпляра этой сущности.
Определение 3. Атрибут сущности - это именованная характеристика, являющаяся некоторым свойством сущности.
Наименование атрибута должно быть выражено существительным в единственном числе (возможно, с характеризующими прилагательными).
Примерами атрибутов сущности "Сотрудник" могут быть такие атрибуты как "Табельный номер", "Фамилия", "Имя", "Отчество", "Должность", "Зарплата" и т.п.
Атрибуты изображаются в пределах прямоугольника, определяющего сущность:
Рис. 2
Определение 4. Ключ сущности - это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность заключается в том, что удаление любого атрибута из ключа нарушается его уникальность.
Сущность может иметь несколько различных ключей.
Ключевые атрибуты изображаются на диаграмме подчеркиванием:
Рис. 3
Определение 5. Связь - это некоторая ассоциация между двумя сущностями. Одна сущность может быть связана с другой сущностью или сама с собою.
Связи позволяют по одной сущности находить другие сущности, связанные с нею.
Например, связи между сущностями могут выражаться следующими фразами - "СОТРУДНИК может иметь несколько ДЕТЕЙ", "каждый СОТРУДНИК обязан числиться ровно в одном ОТДЕЛЕ".
Графически связь изображается линией, соединяющей две сущности:
Рис. 4
Каждая связь имеет два конца и одно или два наименования. Наименование обычно выражается в неопределенной глагольной форме: "иметь", "принадлежать" и т.п. Каждое из наименований относится к своему концу связи. Иногда наименования не пишутся ввиду их очевидности.
Каждая связь может иметь один из следующих типов связи:
Рис. 5
Связь типа один-к-одному означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с одним экземпляром второй сущности (правой). Связь один-к-одному чаще всего свидетельствует о том, что на самом деле мы имеем всего одну сущность, неправильно разделенную на две.
Связь типа один-ко-многим означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с несколькими экземплярами второй сущности (правой). Это наиболее часто используемый тип связи. Левая сущность (со стороны "один") называется родительской, правая (со стороны "много") - дочерней. Характерный пример такой связи приведен на Рис. 4.
Связь типа много-ко-многим означает, что каждый экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй сущности, и каждый экземпляр второй сущности может быть связан с несколькими экземплярами первой сущности. Тип связи много-ко-многим является временным типом связи, допустимым на ранних этапах разработки модели. В дальнейшем этот тип связи должен быть заменен двумя связями типа один-ко-многим путем создания промежуточной сущности.
Каждая связь может иметь одну из двух модальностей связи:
Рис. 6
Модальность "может" означает, что экземпляр одной сущности может быть связан с одним или несколькими экземплярами другой сущности, а может быть и не связан ни с одним экземпляром.
Модальность "должен" означает, что экземпляр одной сущности обязан быть связан не менее чем с одним экземпляром другой сущности.
Связь может иметь разную модальность с разных концов (как на Рис. 4).
Описанный графический синтаксис позволяет однозначно читать диаграммы, пользуясь следующей схемой построения фраз:
<Каждый экземпляр СУЩНОСТИ 1> <МОДАЛЬНОСТЬ СВЯЗИ> <НАИМЕНОВАНИЕ СВЯЗИ> <ТИП СВЯЗИ> <экземпляр СУЩНОСТИ 2>.
Каждая связь может быть прочитана как слева направо, так и справа налево. Связь на Рис. 4 читается так:
Слева направо: "каждый сотрудник может иметь несколько детей".
Справа налево: "Каждый ребенок обязан принадлежать ровно одному сотруднику".