- •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.
5.4.Концептуальное моделирование.
Рассмотрим пример, связанный с проектированием базы данных publucations, которая использовалась для практических занятий при изучении языка SQL. БД publications должна хранить сведения о печатных изданиях, а также ссылки на интересные ресурсы в Internet. И те и другие источники информации будут касаться одной темы, а именно "баз данных". Попробуем выделить интересующие нас сущности и определить связи между ними. Объект "печатное издание" воплощается в виде книги, которую можно полностью описать с помощью следующих характеристик: название, автор, год издания и издательство. Можно ли на основании этого ввести сущность "книга", а названные характеристики определить в качестве ее атрибутов? Прежде чем сделать это рассмотрим более внимательно отношения между книгой и ее характеристиками:
Один автор может написать несколько книг, и, в то же время, одна книга может быть написана несколькими авторами. Следовательно, "книга" и "автор" в данном случае выступают как различные сущности, объединяемые связью N : M. Для того, чтобы определить класс принадлежности сущностей в связи, отметим, что книг без авторов не бывает, как и авторов без книг. Значит, каждая сущность должна иметь обязательный класс принадлежности (кардинальность связи(1,N) : (1,N)).
Точно так же один издатель может издавать сразу несколько книг, но каждая конкретная книга издается только в одном месте. Следовательно, мы должны ввести сущность "издатель", ассоциируемую с "книгой" связью типа 1 : N. Т.к. каждая книга кем-то издана, класс принадлежности сущности "издатель" в данной связи будет (1,1), но в то же время мы допускаем хранение сведений об издательствах, чьих книг в нашей базе данных пока нет. Соответственно, класс принадлежности сущности "книга" в этой связи (0,N).
По поводу характеристики книги "название" можно сказать следующее: как правило, авторы, пишущие на одну тему, стараются придумывать для своих произведений оригинальные названия. Поэтому, можно уверенно предположить, что каждое название обязательно связано только с одной книгой. Следовательно, "название" нужно оставить в списке атрибутов "книги".
Тоже можно повторить и для характеристики "год издания". Ее мы тоже оставим в списке атрибутов "книги".
Таким образом, мы определили, что у сущности "книга" имеется два атрибута "название" и "год издания". Как уже говорилось, название, скорее всего, будет однозначно определять данную книгу, чего не скажешь о годе издания. Поэтому объявим ключом сущности атрибут "название". Что касается всех возможных авторов, то нас интересует только одна их характеристика - имя. Сущность "автор" имеет только один атрибут "имя_автора", который и является ключом.
С сущностью "издатель" дел обстоит несколько сложнее. Практически все крупные издательства имеют сейчас собственные web-страницы, которые могут содержать информацию полезную для пользователей проектируемой базы данных. Поэтому, нужно рассмотреть две характеристики этого объекта: "имя_издателя" и "URL" (uniform resource locator - универсальный указатель ресурсов, с помощью которого в Internet определяется путь к web - странице). Ясно, что каждый издатель имеет уникальное имя и уникальный url, но прежде чем внести их в список атрибутов, вспомним, что наша база данных должна также содержать ссылки и на другие Internet-ресурсы. Возможно, при дальнейшем анализе возникнет необходимость во введении отдельной сущности "URL". Поэтому "имя_издателя" внесем в список атрибутов сущности "издатель", а "URL" будем считать атрибутом отдельной сущности "web - страница", ассоциируемой с "издателем" связью (1,1):(1,1).
Теперь настала пора заняться объектом "ресурс Internet". Его мы можем описать с помощью понятий "имя ресурса", "url", "автор". Внимательно рассмотрев связи этих понятий с описываемым объектом, можно прийти к заключению, что "имя_ресурса" и "url" однозначно с ним связаны, т.е. являются атрибутами. В то же время, "автор" является отдельной сущностью (один ресурс может иметь много авторов, и один автор может быть создателем многих web - страниц). Т.к. мы уже ранее ввели сущность "автор" просто определим характеристики ее связи с сущностью "Internet-ресурс". Из сказанного выше следует, что эти сущности объединяются связью n:m, в то же время, автор какой-либо книги может не иметь собственной web - страницы, а авторы некоторых Internet ресурсов не указывают своих имен. Следовательно, класс принадлежности обеих сущностей будет необязательным.
Прежде чем объявить нашу модель готовой, проверим еще раз определение каждой сущности. Внимательный анализ покажет, что построенная модель имеет несколько ошибок:
Сущность "автор" имеет обязательный класс принадлежности в связи с сущностью "книга". Это означает, что мы не сможем добавить в базу данных сведения о человеке, который создал собственный web - сайт, но не написал ни одной книги. Для того, что бы устранить это ограничение изменим класс принадлежности сущности "книга" в рассматриваемой связи "автор" - "книга" на необязательный.
При анализе объекта "издатель" мы предположили, что сущность "web-страница" может быть объединена с сущностью "Internet-ресурс". Однако, мы видим, что эти сущности имеют разный набор атрибутов, следовательно выполнить такое объединение нельзя. Вспомним, что в противном случае, предполагалось единственный атрибут сущности "web - страница" присоединить к атрибутам сущности "издатель".