12. Основная задача проектирования бд. Метод декомпозиции- классический метод нормализации отношений.

Основной целью проектирования БД является сокращение избыточности хранимых данных, которая одновременно приводит к экономии памяти, уменьшении времени, затрачиваемом на операции выполнения и устранения противоречий из-за хранимых в различных местах сведений об одних и тех же объектах. Метод нормальных форм используется при проектировании Бд, которые позволяет нормализовать отношения в таблице. МНФ основан на фундаментальном понятии зависимости между атрибутами и отношениями. Выделяют следующие формы МНФ 1НФ , 2НФ,3НФ, улучшенная 3я НФ, 4НФ,5НФ. Процесс проектирования МНФ является итерационным и заключается в последовательном переводе из 1НФ в формы более высокого уровня. Каждая следующая НФ ограничивает определенный тип функциональных зависимостей, устраняет аномалии при выполнении операций над отношениями и сохраняет свойства предшествующих НФ. 1НФ если все атрибуты являются простыми, т.е имеют единственное значение, то мы имеем 1НФ. Перевод отношения в следующую НФ заключается в декомпозиции, т.е разбивка основной таблицы на дополнительные, причем разбивка происходит без потерь данных и обеспечивает одинаковые результаты при обращении к исходному отношению и при обращении к данным, полученным в результате декомпозиции.

Метод декомпозиции основан на проекции. Проекция отношений А на атрибутыx, y,z. A(x,y,z); x,y,z- множество атрибутов (заголовков отношения А, представляющих собой отношение с заголовком x,y,z и телом содержащим картежи отношений А , где исключается повтор картежей, повторение одинаковых атрибутов в списке x,y,z запрещается. R(A, B,C,D) атрибуты . Устранение функциональной зависимости позволяет перевести следующую нормальную форму в исходное отношение, для этого выполним декомпозицию отношения R на 2 отношения. Пример Имеем отношение R( А, B, C,D,E) и функциональную зависимость атрибута С->D. Устранение этой зависимости позволяет перевести отношения в следующую НФ. Для решения задачи необходимо выполнить декомпозицию R на 2 новых отношения R1(A, B, C, E) и R2(C, D), R2 будет проекцией отношения R на атрибут С и D. Рм пример в котором имеется составной ключ. Данные отношения находятся в 1НФ. *-ключевые поля.(ФИО->оклад; ФИО->должность; ФИО->стаж; ФИО->доп стаж; ФИО->кафедра; стаж->д стаж; оклад->должность;)

ФИО_предм_группа->Вид занятий.

Частичная зависимость от ключа приводит к дублированию данных и к проблеме редактирования данных. 2НФ представляет собой таблицу, если отношение находится в 1НФ и каждый не ключевой атрибут функционально зависит от первичного ключа. Переводом в 2НФ устраняем частичную зависимость, при которой исходная таблица делится на несколько отношений следующим образом:

1. Построение проекции без атрибутов, находящихся в частичной зависимости от первичного ключа.

2. проекции на части составного ключа и атрибуты, зависящие от этих частей.

В результате получения проекции получим 2 таблицы R1, где оставим составной ключ. В этом отношении первичный ключ-составной и получим по утверждению, что каждый препод ведет по одному предмету в одной группе, читает лекции или ведет практику; и R2, где зависимости ФИО.

Далее 2НФ преобразовывается в 3НФ, в котором все не ключевые атрибуты отношения взаимно независимые, т.е находятся в нетранзитивной зависимости и полностью зависят от первичного ключа. В отношении R1 транзитивные зависимости отсутствуют, в отношении R2 транзитивные зависимости есть: ФИО->должность; ФИО-> оклад ; ФИО-> д. стаж. Порождает избыточное дублирование.

Для перевода в 3НФ используют операцию проекции на атрибуты в отношении R2. Если в отношении имеется зависимость атрибутов составного ключа от ключевых атрибутов, то следующий переход к 3НФ или к форме Бойса-Кода. Отношение находится в БКНФ, если оно находится в №НФ и в нем нет зависимостей ключей или атрибутов составного ключа от не ключевых атрибутов.

13. Метод сущность-связь –базовый метод нормализации отношений.

Формирование отношений для связи 1:1 при различных КП сущностей.

При проектировании Бд необходимо нормализовать отношения, т.е исключить избыточность или аномалии. Исключение избыточности проводится с помощью метода нормальных форм и тип зависимости функциональный. При переводе в нормальную форму мы устраняем явную избыточность, при переводе во 2НФ устраняет часть избыточности, т.е явной избыточности. В 3НФ устраняется неявное дублирование. Метод сущность-связь является базовым методом при нормализации отношений. Он называется методом ER- диаграмм. Проектирование БД этим методом основывается на диаграмме ER экземпляров и ER-типа. Связь между сущностями отражает зависимость между атрибутами сущности, а название связи представляется глаголом. Для отображения связи ежду сущностями используют графические средства: диаграммы ER-экземпляра и диаграммы ER-типа. Диаграммы ER-экземпляра показывают связь между атрибутами сущностей.

Если взять сущности и связи между ними, то получим диаграмму ER типа

Связь 1:1 образуется в случае, когда все поля связей основной и дополнительной таблиц являются ключевыми. Поскольку значения в ключевых полях обеих таблиц не повторяются, обеспечивается взаимно-однозначное соответствие записей из этих таблиц. Сами таблицы равноправные. Класс принадлежности атрибутов может быть обязательным и необязательным.

На первом рисунке изображена связь 1:1 обязательного класса принадлежности, на 2м-необязательного.

ДиаграммаR-типа для варианта связи 1:1 необ принадлежности формирует отношения под каждую сущность с первичным ключом, а к отношению сощностей которые имеют обязательный КП добавляется в качестве атрибута.

Если имеем вариант 1:1, но класс обеих сущностей необязательный, то необходимо иметь 3 отношения, где первые 2 будут сформированы для каждой из сущностей с соответствующими ключами, а 3й будет связывать отношения, его ключи будут составными и содержать ключи обеих сущностей.