15.2. Реляционный подход к построению инфологической модели

• Понятие информационного объекта т Нормализация отношений

• Типы связей

• Построение инфологической модели

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЪЕКТА

Информационный объект —это описание некоторой сущности (реального объек та, явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанныхреквизита (информационных элементов). Такими сущностями для информационных объектов могу служить: цех, склад, материал, вуз, студент, сдача экзаменов и т.д.

Информационный объект определенного реквизитного состава и структуры образую класс (тип), которому присваивается уникальное имя (символьное обозначение), наприме] Студент, Сессия, Стипендия.

Информационный объект имеет множество реализации — экземпляров, каждый из кс торых представлен совокупностью конкретных значений реквизитов и идентифицируете значением ключа (простого — один реквизит или составного — несколько реквизитов). Ос тальные реквизиты информационного объекта являются описательными. При этом одни те же реквизиты в одних информационных объектах могут быть ключевыми, а в других - описательными. Информационный объект может иметь несколько ключей.

Пример 15.8. На рис. 15.14 представлен пример структуры и экземпляров информ, ционного объекта Студент.

В информационном объекте Студент ключом является реквизит Номер (№ лично) дела), к описательным реквизитам относятся: Фамилия (Фамилия студента). Ив» (Имя студента), Отчество (Отчество студента), Дата (Дата рождения). Группа (J группы). Если отсутствует реквизит Номер, то для однозначного определения хара теристик конкретного студента необходимо использование составного ключа из тр< реквизитов: Фамилия + Имя + Отчество.

Структура	Номер	Фамилия	Имя	Отчество	Дата	ГруПП!
Экземпляры инф объекта Студент	16493	Сергеев	Петр	Михайлович	01.01.76	Ill
	16593	Петрова	Анна	Владимировна	15.03.75	112
	16693	Анохин	Андрей	Борисович	14.04.76	111

Рис. 15.14. Пример структуры и экземпляров информационного объекта

15 2 РЕЛЯЦИОННЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ ИНФОЛОГИ ЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Пример 15.9. На рис. 15.15 изображен пример компактного представления информа- ционного объекта Студент с обозначением имени объекта, ключа и указанием макси- мально возможного числа экземпляров записи.

Студент

|150 |

Номер

Рис. 15.15. Пример компактного представления информационного объекта

Пример 15.10. Пример представления информационного объекта Студент в виде графа на рис. 15.16.

С Студент) Рис. 15.16. Пример представления информационного объекта в виде графа

НОРМАЛИЗАЦИЯ ОТНОШЕНИЙ

Понятие нормализации отношений

Одни и те же данные могут группироваться в таблицы (отношения) различными способами, т.е. возможна организация различных наборов отношений взаимосвязанных информацион- ных объектов. Группировка атрибутов в отношениях должна быть рациональной, т.е. мини- мизирующей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки и обновления.

Определенный набор отношений обладает лучшими свойствами при включении, мо- дификации, удалении данных, чем все остальные возможные наборы отношений, если он отвечает требованиям нормализации отношений [I].

Нормализация отношений— формальный аппарат ограничений на фор- мирование отношений (таблиц), который позволяет устранить дублирова- ние, обеспечивает непротиворечивость хранимых в базе данных, уменьшает трудозатраты на ведение (ввод, корректировку) базы данных.

Е.Коддом выделены три нормальные формы отношенийи предложен механизм, позволяющий любое отношение преобразовать к третьей (самой совершенной) нормальной форме [2].

Первая нормальная форма

Отношение называется нормализованным или приведенным к первой нормальной форме, если все его атрибуты простые (далее неделимы). Преобразование отношения к первой нор- мальной форме может привести к увеличению количества реквизитов (полей) отношения и изменению ключа.

Например, отношение Студент = (Номер,Фамилия, Имя, Отчество, Дата, Группа) на- ходится в первой нормальной форме.

Вторая нормальная форма

Чтобы рассмотреть вопрос приведения отношений ко второй нормальной форме, необходи мо дать пояснения к таким понятиям, какфункциональная зависимость и полная функцио нальная зависимость.

Описательные реквизиты информационного объекта логически связаны с общим дл них ключом, эта связь носит характер функциональной зависимостиреквизитов.

Функциональная зависимостьреквизитов — зависимость, при которой экземпляре информационного объекта определенному значению ключевог реквизита соответствует только одно значение описательного реквизита.

Такое определение функциональной зависимости позволяет при анализе всех вза1 мосвязей реквизитов предметной области выделить самостоятельные информационны объекты.

Пример 15.11* Пример графического изображения функциональных зависимое^ реквизитов Студент показан на рис. 15.17, на котором ключевой реквизит указан *.

Фамилия Имя

Отчество ^———— ^Р»1С-15.17. Графическое

Дата -^———— изображение функционально

Группа ^————' зависимости реквизитов В случае составного ключа вводится понятие функционально полнойзависимости.

Функционально полная зависимостьнеключевых атрибутов заключает) • в том, что каждый неключевой атрибут функционально зависит от ключ но не находится в функциональной зависимости ни от какой части состаного ключа.

Отношение будет находиться во второй нормальной форме, если оно находится в пе вой нормальной форме, и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит составного ключа.

Пример 15.12. Отношение Студент^а8Е (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата, Груш находится в первой и во второй нормальной форме одновременно, так как описате. ные реквизиты однозначно определены и функционально зависят от ключа Номер. Отношение Успеваемость ^as (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дисциплина, оцен находится в первой нормальной форме и имеет составной ключ Номер+Дисципли Это отношение не находится во второй нормальной форме, так как атрибуты Фа» лия. Имя, Отчество не находятся в полной функциональной зависимости с составн;

ключом отношения.

Третья нормальная форма

Понятие третьей нормальной формы основывается на понятии нетранзитивнойзав симости.

Транзитивная зависимостьнаблюдается в том случае, если один из дв описательных реквизитов зависит от ключа, а другой описательный рек1 зит зависит от первого описательного реквизита.

15.2. РЕЛЯЦИОННЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ ИНФОЛОГИ ЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Отношение будет находиться в третьей нормальной форме, если оно находится во вто- рой нормальной форме, и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первично- го ключа.

Пример 15.13. Если в состав описательных реквизитов информационного объекта Студент включить фамилию старосты группы (Староста), которая определяется толь- ко номером группы, то одна и та же фамилия старосты будет многократно повторять- ся в разных экземплярах данного информационного объекта. В этом случае наблюдаются затруднения в корректировке фамилии старосты в случае назначения нового старосты, а также неоправданный расход памяти для хранения дублированной информации.

Дг1я устранения транзитивной зависимости описательных реквизитов необходимо про- вести "расщепление" исходного информационного объекта. В результате расщепления часть реквизитов удаляется из исходного информационного объекта и включается в состав других (возможно, вновь созданных) информационных объектов.

Пример 15.14. "Расщепление" информационного объекта, содержащего транзитив- ную зависимость описательных реквизитов, показано на рис. 15.18. Как видно из рис. 15.17, исходный информационный объект Студент группы пред- ставляется в виде совокупности правильно структурированных информационных объ- ектов (Студент и Группа), реквизитный состав которых тождественен исходному объекту. Отношение Студент = (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата, Группа) нахо- дится одновременно в первой, второй и третьей нормальной форме.

Студент группы

Номер*

Фамилия

Имя

Отчество

Дата

Группа

Староста

Группа

Группа* Староста

+

Студент

Номер*

Фамилия

Имя

Отчество

Дата

Группа

Рис* 15.18. Пример "расщепления" структуры информационного объекта

ТИПЫ СВЯЗЕЙ

Все информационные объекты предметной области связаны между собой. Различаются связинескольких типов, для которых введены следующие обозначения:

• один к одному (1:1);

• один ко многим (1 :М);

• многие ко многим (М:М).

Рассмотрим эти типы связей на примере 15.15.

Пример 15.15. Дана совокупность информационных объектов, отражающих учебный процесс в вузе:

СТУДЕНТ (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения. Группа) СЕССИЯ (Номер, Оценка], Оценка2, ОценкаЗ, Оценка4, Результат) СТИПЕНДИЯ (Результат, Процент) ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (Код преподавателя. Фамилия, Имя, Отчество)

Связь один к одному (1:1) предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует не более одного экземпляра инфор- мационного объекта В и наоборот.