Проверка отношений с помощью правил нормализации

Задача состоит в проверке корректности состава каждого из созданных отношений путем применения к ним процедуры нормализации. Процесс нормализации включает следующие основные этапы:

• приведение к первой нормальной форме (1НФ), позволяющее удалить из отношений повторяющиеся группы атрибутов;

• приведение ко второй нормальной форме (2НФ), позволяющее устранить частичную зависимость атрибутов от первичного ключа;

• приведение к третьей нормальной форме (ЗНФ), позволяющее устранить транзитивную зависимость атрибутов от первичного ключа;

• приведение к нормальной форме Бойса-Кодда (НФБК), позволяющее удалить из функциональных зависимостей оставшиеся аномалии.

Целью выполнения этих этапов является получение гарантий того, что каждое из отношений, созданных на основании логической модели данных, отвечает, по крайней мере, требованиям НФБК. Если будут найдены отношения, не отвечающие требованиям НФБК, это может указывать на то, что часть логической модели данных неверна либо что при преобразовании логической модели в набор отношений допущена ошибка. При необходимости потребуется перестроить модель данных и убедиться, что она верно отображает моделируемую часть информационной структуры организации.

Проверка соответствия отношений требованиям пользовательских транзакций

Необходимо проверить, что указанные транзакции поддерживаются также отношениями, созданными на предыдущем этапе. Для этого все необходимые операции доступа к данным должны быть выполнены вручную с помощью отношений, линий связи первичного ключа/внешнего ключа, соединяющих отношения, ER-диаграммы и словаря данных. Если нам удастся подобным образом выполнить все требуемые транзакции, то на этом проверка логической модели данных будет завершена. Однако если какую-либо из транзакций выполнить вручную не удастся, значит, составленная модель данных является неадекватной и содержит ошибки, которые потребуется устранить. Необходимо вернуться к предыдущим этапам, проверить те области модели данных, которые затрагиваются рассматриваемой транзакцией, найти и устранить ошибку

Определение требований поддержки целостности данных

Ограничения целостности данных вводятся с целью предотвратить появление в базе противоречивых данных. Ниже рассматриваются пять типов ограничений целостности данных.

Обязательные данные

Некоторые атрибуты всегда должны содержать одно из допустимых значений. Другими словами, эти атрибуты не могут иметь пустого значения. Эти ограничения должны фиксироваться при занесении сведений об атрибуте в словарь данных.

Ограничения для доменов атрибутов

Каждый атрибут имеет домен, представляющий собой набор его допустимых значений.

Целостность сущностей

Первичный ключ любой сущности не может содержать пустого значения.

Ссылочная целостность

Внешний ключ связывает каждую строку дочернего отношения с той строкой родительского отношения, которая содержит это же значение соответствующего потенциального ключа. Понятие ссылочной целостности означает, что если внешний ключ содержит некоторое значение, то оно обязательно должно присутствовать в одной из строк родительского отношения.

Необходимо решить несколько важных вопросов, связанных с использованием внешних ключей. Прежде всего, следует проанализировать, допустимо ли использование во внешних ключах пустых значений. В общем случае, если участие дочернего отношения в связи является обязательным, то пустые значения не допускаются. С другой стороны, если участие дочернего отношения в связи является необязательным, то могут быть разрешены пустые значения. Следующая проблема связана с организацией поддержки ссылочной целостности. Реализация этой поддержки осуществляется путем задания ограничений существования, определяющих условия, при которых может вставляться, обновляться или удаляться каждое значение потенциального или внешнего ключа.

Рассмотрим следующие случаи, которые могут возникнуть при обработке данных, моделируемых связью типа 1:*.

Случай 1. Вставка новой строки в дочернее отношение

Для обеспечения ссылочной целостности необходимо убедиться, что значение атрибута внешнего ключа новой строки отношения равно пустому значению либо некоторому конкретному значению, присутствующему в одной из строк отношения.

Случай 2. Удаление строки из дочернего отношения

При удалении строки из дочернего отношения никаких нарушений ссылочной целостности не происходит.

Случай 3. Обновление внешнего ключа в строке дочернего отношения

Этот случай подобен случаю 1. Для сохранения ссылочной целостности необходимо убедиться, что атрибут в обновленной строке отношения содержит либо пустое значение, либо некоторое конкретное значение, присутствующее в одной из строк отношения.

Случай 4. Вставка строки в родительское отношение

Вставка строки в родительское отношение не может вызвать нарушения ссылочной целостности. Добавленная строка просто становится родительским объектом, не имеющим дочерних объектов.

Случай 5. Удаление строки из родительского отношения

При удалении строки из родительского отношения ссылочная целостность будет нарушена в том случае, если в дочернем отношении будут существовать строки, ссылающиеся на удаленную строку родительского отношения. В этом случае может быть использована одна из следующих стратегий.

• NO ACTION. Удаление строки из родительского отношения запрещается, если в дочернем отношении существует хотя бы одна ссылающаяся на нее строка.

• CASCADE.Удаление строки родительского отношения автоматически распространяется на все дочерние отношения.

• SET NULL. При удалении строки из родительского отношения во всех ссылающихся на нее строках дочернего отношения в атрибут внешнего ключа автоматически записывается пустое значение.

• SET DEFAULT. При удалении строки из родительского отношения в атрибут внешнего ключа всех ссылающихся на нее строк дочернего отношения автоматически помещается значение, указанное для этого атрибута как значение по умолчанию.

• NO CHECK. При удалении строки из родительского отношения никаких действий по поддержанию ссылочной целостности данных не предпринимается.

Случай 6. Обновление первичного ключа в строке родительского отношения

Если значение первичного ключа некоторой строки родительского отношения будет обновлено, нарушение ссылочной целостности будет иметь место в том случае, когда в дочернем отношении существуют строки, ссылающиеся на исходное значение первичного ключа. Для обеспечения ссылочной целостности может использоваться любая из описанных выше стратегий.

Ограничения предметной области

В заключение требуется проанализировать ограничения, называемые ограничениями предметной области. Например, обновление сущностей может регламентироваться принятыми в организации правилами, описывающими методы выполнения реальных транзакций, связанных с подобными обновлениями. Поместите сведения обо всех установленных ограничениях целостности данных в словарь данных. Они потребуются на этапе физической реализации базы данных.