- •Системы управления базами данных введение
- •1. Компоненты субд
- •1.1. Типы и структуры данных
- •1.1.1. Основные типы данных.
- •1.1.2. Обобщенные структуры или модели данных.
- •1.2. Методы доступа к данным.
- •1.2.1.Методы поиска по дереву.
- •1.2.2.Хеширование.
- •2. Представление данных
- •2.1. Представление данных с помощью модели "сущность-связь".
- •2.1.1.Назначение модели.
- •2.1.2.Элементы модели.
- •2.2.Диаграмма "сущность-связь".
- •2.3. Целостность данных.
- •3. Дореляционные модели представления данных.
- •3.1.Иерархическая модель данных.
- •3.1.1.Структура данных.
- •3.1.2.Операции над данными, определенные в иерархической модели:
- •3.1.3.Ограничения целостности.
- •3.2.Сетевая модель данных
- •3.2.1.Структура данных.
- •3.2.2.Операции над данными.
- •3.2.3.Ограничения целостности.
- •4. Реляционный подход к представлению данных
- •4.1.Реляционная модель данных
- •4.1.1.Структура данных.
- •4.1.2.Свойства отношений.
- •4.2.Теория нормальных форм.
- •4.2.1.Функциональные зависимости.
- •4.2.5. Bcnf - нормальная форма Бойса-Кодда.
- •4.2.6. Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма (4nf).
- •4.2.7. Зависимости по соединению и пятая нормальная форма (5nf).
- •4.3.Ограничения целостности
- •4.3.1.Целостность сущностей.
- •4.3.2.Целостность ссылок
- •4.4. Реляционная алгебра
- •4.4.1. Операции обработки кортежей.
- •4.4.2. Операции обработки отношений.
- •4.5. Реляционное исчисление.
- •4.6.Язык sql
- •4.7. Вопросы практического программирования.
- •4.8.Навигационный подход к манипулированию данными и персональные субд.
- •4.9.Транзакции, блокировки и многопользовательский доступ к данным.
- •4.10. Определение степени соответствия субд реляционной модели.
- •5. Проектирование реляционных баз данных.
- •5.1. Этапы проектирования данных
- •5.2.Инструментальные средства проектирования информационных систем.
- •5.4.Концептуальное моделирование.
- •5.5.Правила порождения реляционных отношений из модели "сущность-связь"
- •5.5.1. Бинарные связи
- •5.5.3. Иерархические связи.
- •5.6. Проектирование реляционной базы данных на основе декомпозиции универсального отношения.
- •5.7.Обзор некоторых case-систем.
- •5.7.1. Power Designer компании Sybase.
- •5.7.2. Silverrun компании Silverrun Technologies Ltd.
- •5.7.3. BpWin и erWin компании LogicWorks.
- •5.7.4. Designer/2000 компании Oracle.
- •6. Классификация субд.
- •6.1.Ограничения реляционных баз данных.
- •6.2.Постреляционные субд.
- •6.3.Объектно-ориентированные субд.
- •6.3.1. Объектно-ориентированная парадигма.
- •6.3.2. Объектно-ориентированные субд.
- •6.3.3. Стандарт odmg.
- •6.3.4. Объектные расширения реляционных субд. Язык sql-3.
- •6.4. Объектно-реляционные субд.
- •6.5.Нечисловая обработка и ассоциативные процессоры.
- •7. Представление данных по принципу технологии "клиент-сервер".
- •7.1.Архитектура "клиент-сервер".
- •7.1.1. Основные понятия.
- •7.1.2. Модели взаимодействия клиент-сервер.
- •7.1.3. Мониторы транзакций.
- •7.2.Обработка распределенных данных.
- •7.3.Структура сервера базы данных.
- •8.Базы знаний.
- •8.1. Понятие системы баз знаний.
- •8.2.Структура и функции системы баз знаний.
- •8.3.Инструментальные средства построения систем баз знаний.
4.10. Определение степени соответствия субд реляционной модели.
Завершая обсуждение моделей данных, подведем некоторые итоги. Преимущества реляционного подхода достаточно очевидны:
Предсказуемость результатов работы с данными. В основе реляционной модели лежит математическая модель, следовательно, любой запрос к базе данных, составленный на корректном языке влечет ответ, однозначно определяемый схемой БД и конкретными данными. При этом пользователю не требуется информация о физической организации данных.
Предметная область часто достаточно естественно описывается в терминах таблиц (к сожалению, в реляционной модели имеются проблемы с представлением иерархических структур).
По этим причинам идея создания реляционной СУБД стала популярна среди разработчиков вскоре после ее появления. Сейчас существует множество коммерческих и некоммерческих систем, создатели которых заявляют об их "реляционности". Для того, чтобы более определенно сформулировать цель, к которой разработчикам нужно стремится, Е.Кодд в конце 70-х годов опубликовал 12 правил соответствия реляционной модели, которые опираются на основное (подразумеваемое) правило:
Система, которая провозглашается поставщиком как реляционная СУБД, должна управлять базами данных исключительно способами, соответствующими реляционной модели.
Конкретные требования к реляционной СУБД раскрываются в следующих правилах:
Информационное правило. Вся информация, хранимая в базе данных, должна быть представлена единственным образом: в виде значений в реляционных таблицах.
Правило гарантированного логического доступа. К каждому имеющемуся в реляционной базе атомарному значению должне быть гарантирован доступ с помощью указания имени таблицы, значения первичного ключа и имени атрибута.
Правило наличия значения (missing information). В полностью реляционной СУБД должны иметься специальные индикаторы (отличные от пустой символьной строки или строки из одних пробелов и отличные от нуля или какого-то другого числового значения) для выражения (на логическом уровне, не зависимо от типа данных) того факта, что значение отсутствует по меньшей мере по двум различным причинам: его действительно нет, либо оно не применимо к данной позиции. СУБД должна не только отражать этот факт, но и распространять на такие индикаторы свои функции манипулирования данными не зависимо от типа данных.
Правило динамического диалогового реляционного какталога. Описание базы данных выглядит логически как обычные данные, так что авторизованные пользователи и прикладные программы могут употреблять для работы с этим описанием тот же реляционный язык, что и при работе с обычными данными.
Правило полноты языка работы с данными. Сколько бы много в СУБД ни поддерживалось языков и режимов работы с данными, должен иметься по крайней мере один язык, выразимый в виде командных строк в некотором удобном синтаксисе, который бы позволял формулировать:
определение данных
определение правил целостности
манипулирование данными (в диалоге и из программы)
определение таблиц-представлений (в том числе и возможности их модификации)
определение правил авторизации
границы транзакций
Правило модификации таблиц-представлений. В СУБД должен существовать корректный алгоритм, позволяющий автоматически для каждой таблицы-представления определять во время ее создания, может ли она использоваться для вставки и удаления строк и какие из столбцов допускают модификацию, и заносящий полученную таким образом информацию в системный каталог.
Правило множественности операций. Возможность оперирования базовыми таблицами или таблицами-представлениями распространяется полностью не только на выдачу информации из БД, но и на вставку, модификацию и удаление данных.
Правило физической независимости. Диалоговые операторы и прикладные программы на логическом уровне не должны страдать от каких-либо изменений во внутреннем хранении данных или методах доступа СУБД
Правило логической независимости. Диалоговые операторы и прикладные программы на логическом уровне не должны страдать от таких изменений в базовых таблицах, которые сохраняют информацию и теоретически допускают неизменность этих операторов и программ.
Правило сохранения целостности. Диалоговые операторы и прикладные программы не должны изменяться при изменении правил целостности в БД, задаваемых языком работы с данными и хранимых в системном каталоге.
Правило независимости от распределенности. Диалоговые операторы и прикладные программы на логическом уровне не должны зависеть от совершаемого физического разнесения данных (если первоначально СУБД работала с нераспределенными данными) или перераспределения (если СУБД распределенная).
Правило ненарушения реляционного языка. Если в реляционной СУБД имеется язык низкого уровня (для работы с отдельными строками), он не должен позволять нарушать или "обходить" правила, сформулированные на языке высокого уровня (множественном) и занесенные в системный каталог.