книги / Структурный подход к организации баз данных

1. Каждое отношение, первичный ключ которого содержит один элемент данных, представляет объект. Отношения 4 и 5 представляют объекты СЕМЕСТР и СТУДЕНТ. Объекты такого типа размещаются на первом уровне (рис. 5.17). Внутри прямоугольников перечисляются имена элементов данных. Первичные ключи объектов подчеркиваются. Если прямоугольник не содержит всех элементов данных, представляющих свойства объекта, то пропуски обозначаются тремя дефисами (---).

2. Отношения, в первичные ключи которых входят два элемента, являющиеся первичными ключами отношений, представляют взаимосвязи между этими объектами. Если же один из ключевых элементов не явля­ ется ключом одного из отношений, то генерируется новое отношение, представляющее объект. Например, составной ключ отношения 6 СЕМЕСТР»НОМ-КУРСА представляет взаимосвязь между объектами СЕМЕСТР и КУРС. Элемент НОМ-КУРСА не является первичным клю­ чом ни одного из отношений (рис. 5.16). Образуется новое отношение КУРС, представляющее соответствующий объект; оно изображается пря­ моугольником на уровне 1. Взаимосвязь между двумя объектами выра­ жается с помощью объекта СЕМЕСТР + КУРС, изображаемого прямоу­ гольником, находящимся на втором уровне. Вновь образованный объект выделяется пунктирной линией.

Одинарная и двойная стрелки, соединяющие объекты, представлен­ ные отношениями 4 и 6, и объект КУРС, выделенный пунктиром, отражают

СЕМЕСТР* КУРС СЕМЕСТР НОМ-КУРСА

т в - курса

ИМЯ-ПРЕС * ГОРОДОК

ДЕНЬ-ВРЕМЯ

ЗДАНИЕ-НОМ- АУДНТОРНИ

(Отношение В)

СЕМЕСТР+ КУРС + СТУЛЕНТ

СЕМЕСТР НОМ-КУРСА НОМ-СТУЛЕНТА ЗАЧЕТЫ (Отношение 7)

Рис. 5.17. Концептуальная модель, отражающая представление конечного пользователя, показанное на рис. 5.14. Сгенерированные отношения выделены пунктирными линиями.

тот факт, что в течение семестра читается несколько курсов и что курс может читаться в течение нескольких семестров.

3. Процедура, выполненная для второго уровня, выполняется на третьем уровне, где имеются отношения, ключ которых состоит из трех элементов данных, и т. д.

Полученная в результате диаграмма для отношений 4, 5, 6 и 7 при­ ведена на рис. 5.17.

Разработав концептуальную модель, АБД может приступить к со­ зданию логической модели (реляционной, иерархической или сетевой). Этот вопрос рассматривается в следующей главе. Выбор физической модели, диктуемый соображениями стоимости, требуемых объемов памяти

2.Б а 1 е С. Л. Ап 1п1гос1ис1юп 1о Оа1аЬазе 5у$1етз. 2пс1 е<1., А^сПзоп-Шез^у РиЬПзЫпд' Согпрапу, 1977. Русский перевод: Д е й т К. Введение в системы баз данных. М., Наука,

1980.

курс и СЕМЕСТР изображены в виде прямоугольников, расположенных на первом уровне. В гл. 5 отмечалось, что первичные ключи объектов первого уровня содержат один атрибут. Например, ключом объекта СТУДЕНТ является НОМ-СТУДЕНТА. Ключ объекта, представленного прямоугольником СЕМЕСТР + КУРС,— второго уровня, состоит из атри­ бутов СЕМЕСТР и НОМ-КУРСА. С помощью этого прямоугольника связываются основные объекты СЕМЕСТР и КУРС. Первичный ключ объекта третьего уровня СЕМЕСТР + КУРС + СТУДЕНТ состоит из трех атрибутов: СЕМЕСТР, НОМ-КУРСА и НОМ-СТУДЕНТА.

Далее рассматривается отображение данной модели на реляционную, иерархическую и сетевую модели.

6.1. Отображение на реляционную модель данных

Реляционная модель данных состоит из ряда отношений (таблиц). При отображении концептуальной модели, приведенной на рис. 6.1, на Логическую модель необходимо определить отношения и их атрибуты. Отдельные атрибуты этих отношений являются их первичными ключами.

Каждый прямоугольник на рис. 6.1 представляет отношение и со­ держит присущие ему атрибуты. Всего здесь показано пять отношений: СТУДЕНТ, КУРС, СЕМЕСТР, СЕМЕСТР + КУСР и СЕМЕСТР + КУРС + -I-СТУДЕНТ. Можно определить их как отношения в системе (Зиегу- Ву-Ехатр1е (1ВМ) и л и файлы в системе АОАВА5 (5ой\уаге АО). Последняя система рассматривается в гл. 8 и 9.

На рис. 6.2а, б, в показаны соответствующие отношения и значения их атрибутов.

Представление пользователя о таблице СТУДЕНТ иллюстрируется рис. 6.2а. Атрибутами этого отношения являются НОМ-СТУДЕНТА, ИМЯ-СТУДЕНТА, СТАТУС, ГЛАВНЫЙ, ВТОРОСТЕПЕННЫЙ и КУ­ РАТОР. Первичным ключом отношения является НОМ-СТУДЕНТА. Зна­ чения первичного ключа уникальны, т. е. не существует двух кортежей (строк) с одинаковыми номерами студента.

Отношение КУРС на рис. 6.26 содержит только один атрибут НОМ-КУРСА (номер курса), являющийся ключевым. В эту таблицу

___________________ ОТНОШЕНИЕ СТУДЕНТ

Рис. 6.2а. Отношение (таблица) СТУДЕНТ. Ключевым атрибутом является НОМ-СТУДЕН­ ТА (номер студента). Неключевые атрибуты: ИМЯ-СТУДЕНТА, СТАТУС, ГЛАВНЫЙ, ВТОРОСТЕПЕННЫЙ и КУРАТОР

включены номера всех курсов* которые преподаются в университете. Номера курсов уникальны.

Отношение СЕМЕСТР на рис. 6.26 состоит из следующих атрибутов: СЕМЕСТР (номер семестра), ДНАЧСЕМ (дата начала семестра) и ДКОНСЕМ (дата окончания семестра). Первичным ключом этого отно­ шения служит номер семестра. Значение номера семестра однозначно определяет дату начала и окончания семестра, например, осенний семестр 1979 г. начинается 10 сентября 1979 г. и заканчивается 22 декабря 1979 г.

Отношение СЕМЕСТР + КУРС связывает отношения СЕМЕСТР и КУРС. Ключевые атрибуты этого отношения — СЕМЕСТР и НОМ-КУР­ СА. Отношение содержит следующие неключевые атрибуты: НАЗВ-КУР- СА, ИМЯ-ПРЕП, ГОРОДОК, ДЕНЬ-ВРЕМЯ и ЗДАНИЕ-НОМ-АУДИТО­ РИИ. Ключ отношения является составным, так как состоит более чем из одного атрибута. Для данного семестра и данного номера курса суще­ ствует только по одному значению атрибутов НАЗВ-КУРСА, ИМЯ-ПРЕП, ГОРОДОК, ДЕНЬ-ВРЕМЯ и ЗДАНИЕ-НОМ-АУДИТОРИИ. Эта таблица отражает представление пользователя обо всех курсах, препо­ даваемых в течение данного семестра и обо всех семестрах, в течение которых преподается данный курс. Например, в осеннем семестре 1979 г. преподаются курсы ВТ601, ВТ605, ВТ623 и 0Ф500, при этом курс ВТ623 преподается в течение летнего и осеннего семестров 1979 г. Сочетание значений НОМ-КУРС и СЕМЕСТР однозначно определяет значения неключевых атрибутов.

Наконец, с помощью отношения СЕМЕСТР + КУРС + СТУДЕНТ (рис. 6.2в) устанавливается связь между отношениями СЕМЕСТР, КУРС и СТУДЕНТ. Первичный ключ отношения составлен из атрибутов СЕ­ МЕСТР, НОМ-КУРСА и НОМ-СТУДЕНТА. Неключевой атрибут один — ЗАЧЕТЫ. В течение одного семестра преподается несколько курсов. Каждый курс изучает несколько студентов. С другой стороны, в течение данного семестра каждый студент может изучать несколько курсов. Эта таблица позволяет реализовать взаимосвязь «многие ко многим»

Рис. 6.2в. Отношение СЕМЕСТР+ КУРС+ СТУДЕНТ. СЕМЕСТР, НОМ-КУРСА и НОМСТУДЕНТА образуют первичный ключ. Неключевым является атрибут ЗАЧЕТЫ

семестр 1979 г.) данный студент, 123456789 (Дж. Ф. Смит), по данному курсу (ВТ601) собирается сдавать три зачета.

Пять отношений, приведенных на рис. 6.2а, б и в, отражают поль­ зовательские представлений ’о логической модели базы данных. Эта логическая модель выведена из концептуальной модели, показанной на рис. 6,1. Ряд представлений пользователя характеризуется наличием избыточных ключевых атрибутов. Например, атрибут НОМ-КУРСА встречается в трех цз пяти отношений. Отметим, что отношения, рис. 6.2а, б, в отражают представления пользователей. При их физической реали­ зации избыточность может быть устранена.

Отображение концептуальной модели данных на реляционную про­ водится относительно просто. Каждый прямоугольник концептуальной модели отображается в одно отношение, которое отражает представление пользователя в удобном для него табличном формате. Простота ото­ бражения связана с тем, что при разработке концептуальной модели использовался реляционный подход.

6.2. Отображение на иерархическую модель данных

Преобразование концептуальной модели в логическую иерархическую модель данных сложнее, поскольку при этом существует кажущаяся свобода выбора конкретных решений и, как правило, в таких случаях единственно верного решения быть не может. Однако преобразование модели можно разбить на этапы и определить для каждого из них критерии выбора решения. Различают основные этапы:

A.Вывод обобщенной иерархической модели, в которой не учиты­ ваются ограничения, накладываемые используемой СУБД.

Б. Трансформация полученной модели с учетом ограничений, на­ кладываемых конкретной СУБД.

B.Модификация трансформированной модели с учетом «очевидных» соображений, влияющих на производительность.

Г.Упрощение имен ключей.

Д. Реализация взаимосвязей, не отображенных в логической модели, но на самом деле существующих.

А. Вывод обобщенной иерархической модели, в которой не учитывают­ ся ограничения, накладываемые используемой СУБД.

А.1. Устранение транзитивности

В концептуальной модели имеется транзитивная зависимость, если удаление взаимосвязи между А и С не приводит к потере информации (рис. 6.3). Отношение между А и С может быть выведено из отношений между А и В и между В и С.

После удаления взаимосвязи между А и С можно видоизменить рис. 6.3 так, как это показано на рис. 6.4.

Перед тем, как удалить какую-либо взаимосвязь, необходимо проана­ лизировать, не приведет ли это к потере информации. Обратимся к примеру на рис. 6.5. Здесь взаимосвязь 1 между СТУДЕНТОМ и ПРЕПОДАВА­ ТЕЛЕМ отражает отношение между студентами и их научными руково­ дителями. Взаимосвязь 2 отражает отношения между студентами и пре­ подавателями в ходе выполнения проектов. Преподаватель может одновременно быть научным руководителем у одной группы студентов