4. Преобразование er-модели в реляционную модель данных

На практике наиболее распространены системы, реализующие реляционную модель. Поэтому необходим метод перевода концептуальной модели в реляционную. Такой метод основывается на формировании набора предварительных таблиц из ER-диаграмм.

Правила преобразования

• Каждой сущности ставится в соответствие отношение реляционной модели данных. При этом имена сущности и отношения могут быть различными.

• Каждый атрибут сущности становится атрибутом соответствующего отношения.

• Первичный ключ сущности становится PRIMARY KEY соответствующего отношения. Атрибуты, входящие в первичный ключ отношения, автоматически получают свойство обязательности

Преобразование ключей

• В каждое отношение, соответствующее подчиненной сущности, добавляется набор атрибутов основной сущности, являющейся первичным ключом основной сущности. В отношении, соответствующем подчиненной сущности, этот набор атрибутов становится внешним ключом (FOREING KEY).

• Для моделирования необязательного типа связи на физическом уровне у атрибутов, соответствующих внешнему ключу, устанавливается свойство допустимости неопределенных значений (признак NULL). При обязательном типе связи атрибуты получают свойство отсутствия неопределенных значений (признак NOT NULL).

Категоризация типов

• Для отражения категоризации сущностей при переходе к реляционной модели возможны несколько вариантов представления.

• Возможно создать только одно отношение для всех подтипов одного супертипа

• При втором способе для каждого подтипа и для супертипа создаются свои отдельные отношения.

• Для возможности переходов к подтипам от супертипа необходимо в супертип включить идентификатор связи.

Разрешение связей типа «многие-ко-многим»

• Это делается введением специального дополнительного связующего отношения, которое связано с каждым исходным связью «один-ко-многим», атрибутами этого отношения являются первичные ключи связываемых отношений.

5. Нормализация таблиц. Нормальные формы

Реляционная база данных считается эффективной, если она обладает приведенными ниже характеристиками:

• Минимизация избыточности данных.

• Минимальное использование отсутствующих значений

• Предотвращение потери информации.

• Нормализация таблиц

Нормализация — это процесс организации данных в БД в соответствии с определенными правилами.

Каждое правило называется нормальной формой

Если выполняется первое правило, говорят, что база данных представлена в первой нормальной форме.

Нормализация предназначена для приведения структуры БД к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность. Устранение избыточности производится, как правило, за счёт декомпозиции отношений таким образом, чтобы в каждом отношении хранились только первичные факты (то есть факты, не выводимые из других хранимых фактов).

Первая нормальная форма (1NF)

Отношение находится в первой нормальной форме (сокращённо 1НФ), если все его атрибуты атомарны, то есть если ни один из его атрибутов нельзя разделить на более простые атрибуты, которые соответствуют каким-то другим свойствам описываемой сущности.

Таблица находится в первой нормальной форме (1НФ) тогда и только тогда, когда ни одна из ее строк не содержит в любом своем поле более одного значения и ни одно из ее ключевых полей не пусто.

Первая и главная нормальная форма требует от таблицы (а точнее, от ее проектировщика) следования следующим правилам:

• Каждый столбец в строке должен быть атомарным, т.е. столбец может содержать одно и только одно значение для заданной строки.

• Каждая строка в таблице обязана содержать одинаковое количество столбцов. Учитывая обязательную атомарность столбцов, следует, что все строки в таблице должны иметь одинаковое количество значений.

• Все строки в таблице, в общем, должны быть уникальны. Значения в столбцах могут дублироваться, но строки, взятые целиком — не могут.

Вторая нормальная форма (2NF)

Переменная отношения находится во второй нормальной форме тогда и только тогда, когда она находится в первой нормальной форме, и каждый неключевой атрибут неприводимо (функционально полно) зависит от ее потенциального ключа

Таблица находится во второй нормальной форме (2НФ), если она удовлетворяет определению 1НФ и все ее поля, не входящие в первичный ключ, связаны полной функциональной зависимостью с первичным ключом.

Два правила второй нормальной формы говорят о том, что:

• Таблица обязана соответствовать первой нормальной форме.

• Все столбцы, не входящие в полный первичный ключ, должны зависеть от полного первичного ключа

Третья нормальная форма (3NF)

Переменная отношения находится в третьей нормальной форме тогда и только тогда, когда она находится во второй нормальной форме, и отсутствуют транзитивные функциональные зависимости неключевых атрибутов от ключевых.

Таблица находится в третьей нормальной форме (3НФ), если она удовлетворяет определению 2НФ и не одно из ее неключевых полей не зависит функционально от любого другого неключевого поля.

Третья норма данных расширяет две предыдущие, неся в себе два правила:

• Таблица должна соответствовать второй нормальной форме.

• Все столбцы, не входящие в полный первичный ключ, должны зависеть от него и не должны зависеть друг от друга.

Кроме описанных нормальных форм есть четвертая нормальная форма, которую также называют нормальной формой Бойса-Кодда (BCNF), и пятая нормальная форма, но на практике они используются редко.