Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Проектирование Баз Данных - Сибилев, 2007

.pdf

Скачиваний:

155

Добавлен:

11.05.2015

Размер:

1.73 Mб

Скачать

☆

1 / 211 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

В.Д. Сибилёв

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ

Томск 2007

Сибилёв В.Д. Проектирование баз данных: Учебное по-

собие /@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@и – Томск, 2007. — 265 с.

	3
	ОГЛАВЛЕНИЕ
1 ВВЕДЕНИЕ....................................................................................		8
1.1	Жизненный цикл системы баз данных .................................	8
1.1.1 Структура жизненного цикла..........................................		8
1.1.2 Планирование разработки ...............................................		9
1.1.3 Определение требований к системе ...............................		9
1.1.4 Анализ требований пользователей.................................		9
1.1.5 Проектирование БД........................................................		10
1.1.6 Проектирование приложений .......................................		11
1.1.7 Реализация ......................................................................		12
1.1.8 Первоначальная загрузка...............................................		13
1.1.9 Тестирование ..................................................................		13
1.1.10 Эксплуатация и сопровождение .................................		14
1.2	Обзор процеса проектирования БД.....................................	15
1.2.1 Цели проектирования.....................................................		15
1.2.2 Фазы проектирования БД..............................................		15
1.2.3 Концептуальное моделирование...................................		17
1.2.4 Логическое моделирование...........................................		18
1.2.5 Физическое проектирование.........................................		20
1.3	Языковые средства моделирования ....................................	20
Контрольные вопросы................................................................		22
2 МОДЕЛЬ «СУЩНОСТЬ-СВЯЗЬ» .............................................		24
2.1	Общее представление...........................................................	24
2.2	Понятийная основа ...............................................................	24
2.2.1 Сущность.........................................................................		25
2.2.2 Связь................................................................................		26
2.2.3 Атрибут ...........................................................................		27
2.2.4 Типы атрибутов..............................................................		28
2.2.5 Идентификаторы ............................................................		29
2.3	Обозначения для сущностей и связей.................................	30
2.4	Свойства связей.....................................................................	32
2.4.1 Степень связи..................................................................		32
2.4.2 Мощность связи..............................................................		32
2.4.3 Степень участия сущности в связи...............................		34
2.4.4 Типы бинарных связей...................................................		35
2.5	Дополнительные элементы модели.....................................	36

4
2.5.1 Слабые сущности ...........................................................	36
2.5.2 Изображение атрибутов на ER-диаграммах ................	38
2.5.3 Подтипы и супертипы сущностей ................................	40
2.6 Математическая модель сущностей и связей.....................	42
2.6.1 Атрибут ...........................................................................	43
2.6.2 Сущность.........................................................................	43
2.6.3 Связь................................................................................	44
2.6.4 Связь как сущность........................................................	44
2.6.5 Редукция связей..............................................................	47
2.6.6 Композитные и многозначные атрибуты.....................	47
2.6.7 Резюме.............................................................................	48
Контрольные вопросы................................................................	48
3 РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ.....................................	50
3.1 Общая характеристика модели............................................	50
3.2 Структуры..............................................................................	52
3.2.1 Основные понятия..........................................................	52
3.2.2 Свойства отношений......................................................	55
3.2.3 Интуитивная основа РМД .............................................	56
3.2.4 Семантика конструкций РМД.......................................	57
3.3 Реляционная целостность.....................................................	58
3.3.1 Возможные ключи отношения......................................	58
3.3.2 Первичный и альтернативные ключи...........................	60
3.3.3 Связи отношений и внешние ключи.............................	62
3.3.4 Внутренние ограничения целостности РМД...............	65
3.3.5 Правила внешних ключей .............................................	67
3.4 Неопределённые значения в БД и ограничения
целостности данных.............................................................	69
3.4.1 Проблема представления незнания ..............................	69
3.4.2 NULL-значения и целостность атрибута .....................	71
3.4.3 Идентификация кортежей и NULL-значения..............	71
3.4.4 Ссылочная целостность и NULL-значения..................	72
3.5 Реляционный язык определения данных............................	73
3.5.1 Объявление домена........................................................	74
3.5.2 Объявление отношения..................................................	75
Контрольные вопросы................................................................	78
4 НОРМАЛЬНЫЕ ФОРМЫ ОТНОШЕНИЙ ...............................	80
4.1 Пример. База данных куратора............................................	80

	5
4.1.1 Проблемы куратора........................................................		80
4.1.2 Техническое задание на разработку БД куратора.......		81
4.1.3 Варианты «структуры» БД............................................		82
4.1.4 Проблемы обновления универсального отношения ...		85
4.2	Бизнес-правила и функциональные зависимости
	атрибутов ..............................................................................	89
4.3	Нормальные формы отношений и проблема аномалий
	обновления............................................................................	92
4.3.1 Первая нормальная форма.............................................		92
4.3.2 Вторая нормальная форма.............................................		93
4.3.3 Третья нормальная форма .............................................		94
4.3.4 Нормальная форма Бойса-Кодда ..................................		95
4.3.5 Теорема Хеза...................................................................		98
4.3.6 Независимость проекций...............................................		99
4.3.7 Многозначные зависимости и 4НФ............................		100
4.4	Нормализация......................................................................	103
4.5	Синтез отношений ..............................................................	111
4.5.1 Выбор начальной схемы..............................................		111
4.5.2 Расширение схемы .......................................................		112
4.5.3 Критерий окончания синтеза отношения...................		113
4.5.4 Сокращение множества атрибутов.............................		113
4.5.5 Пример синтеза.............................................................		114
4.6	Резюме..................................................................................	117
Контрольные вопросы..............................................................		118
5 РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ IDEF1X ....................		120
5.1	Компоненты языка IDEF1X ...............................................	120
5.1.1 Модель данных.............................................................		120
5.1.2 Уровни представления диаграмм ...............................		120
5.2	Сущности, атрибуты, домены............................................	121
5.2.1 Обозначения..................................................................		121
5.2.2 Правила именования и определения ..........................		122
5.2.3 Правила для атрибутов ................................................		123
5.3	Соединения..........................................................................	124
5.3.1 Типы соединений .........................................................		124
5.3.2 Синтаксис соединений.................................................		125
5.3.3 Правила именования соединений...............................		127
5.4	Связи категоризации...........................................................	127

	6
5.4.1 Синтаксис категорий....................................................		128
5.4.2 Правила для категоризационных связей....................		129
5.5	Имя роли..............................................................................	129
5.6	Требования к диаграммам..................................................	131
5.6.1 ER-уровень....................................................................		131
5.6.2 КВ-уровень....................................................................		131
5.6.3 Правила для первичных и альтернативных ключей ....		132
5.6.4 Правила для внешних ключей.....................................		132
5.6.5 FA-уровень....................................................................		133
5.7	Дополнения к модели.........................................................	133
5.8	Лексические соглашения....................................................	134
5.8.1 Имена.............................................................................		134
5.8.2 Идентификаторы ..........................................................		135
5.8.3 Метки атрибутов ..........................................................		135
Контрольные вопросы..............................................................		135
6 МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ .....		138
6.1	Понятие методологии проектирования.............................	138
6.2	Фазы проектирования базы данных..................................	139
6.3	Факторы успешного завершения проекта ........................	140
6.4	Общий обзор методологии.................................................	141
6.4.1 Фаза концептуального моделирования......................		141
6.4.2 Фаза логического моделирования ..............................		142
6.4.3 Фаза физического проектирования.............................		143
Контрольные вопросы..............................................................		144
7 МЕТОДОЛОГИЯ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ....................................................................		145
7.1	Создание локальной концептуальной модели .................	145
Этап 1.1. Определение типов сущностей............................		146
Этап 1.2. Определение типов связей ...................................		150
Этап 1.3. Определение атрибутов сущностей и связей .....		152
Этап 1.4. Определение доменов атрибутов.........................		155
Этап 1.5. Определение потенциальных и выбор
первичных ключей................................................................		155
Этап 1.6 (необязательный). Специализация/генерализация
типов сущностей ...................................................................		158
Этап 1.7. Создание ER-диаграммы......................................		163

7
Этап 1.8. Обсуждение локальной концептуальной
модели с конечным пользователем .....................................	164
Контрольные вопросы..............................................................	164
8 МЕТОДОЛОГИЯ ЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
РЕЛЯЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ ..............................................	166
8.1 Построение и проверка локальной логической модели .....	166
Этап 2.1. Очистка локальной концептуальной модели от
нежелательных элементов. ...................................................	166
Этап 2.2. Определение набора отношений на основе
очищенной концептуальной модели. ..................................	176
Этап 2.3. Проверка нормализованности логической
модели ....................................................................................	180
Этап 2.4. Проверка исполнимости транзакций...................	185
Этап 2.5. Создание окончательной диаграммы
локального представления....................................................	187
Этап 2.6. Определение ограничений целостности
данных. ...................................................................................	187
Этап 2.7. Обсуждение локальной логической модели
с конечным пользователем...................................................	192
8.2 Построение и проверка глобальной логической модели....	193
Этап 3.1. Слияние локальных моделей в глобальную
логическую модель. ..............................................................	194
Этап 3.2. Проверка глобальной логической модели..........	197
Этап 3.3. Проверка возможности расширения модели......	198
Этап 3.4. Создание окончательной диаграммы
глобальной модели................................................................	198
Этап 3.5. Обсуждение глобальной модели
с пользователями...................................................................	198
Контрольные вопросы..............................................................	199
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.........................................	201

1 ВВЕДЕНИЕ

1.1 Жизненный цикл системы баз данных

1.1.1 Структура жизненного цикла

Проектирование базы данных (БД) — это один из этапов общего процесса проектирования системы баз данных организации. Поэтому, прежде чем говорить о процедурах проектирования БД, рассмотрим жизненный цикл системы баз данных в целом.

Под жизненным циклом (ЖЦ) системы баз данных (СБД) понимается непрерывный процесс, который начинается в момент принятия решения о создании СБД и заканчивается в момент полного изъятия системы из эксплуатации. Этот процесс принято подразделять на ряд этапов (фаз). На каждом этапе выполняется определённый перечень работ, направленных на создание или эксплуатацию и развитие системы. Следующая схема представляет идеальную временнýю последовательность этапов ЖЦ СБД (рис. 1.1).

Планирование	Определение	Анализ требований
	требований к
разработки		пользователей
	системе

Реализация	Проектирование	Проектирование
	приложений	базы данных

Первоначальная	Тестирование	Эксплуатация и
загрузка данных		сопровождение

Рис. 1.1 — Жизненный цикл СБД

В идеале результаты очередного этапа должны являться исходными данными для следующего. Однако реальный жизненный цикл — это итерационный процесс. На каждом этапе могут возникнуть проблемы, которые потребуют пересмотра решений,

принятых на любом из предшествующих. Поэтому приведённую здесь схему следует рассматривать как перечень видов работ, а не как строгую временнýю последовательность их исполнения.

Рассмотрим фазы ЖЦ подробнее.

1.1.2 Планирование разработки

Планирование разработки — это подготовительный этап. Здесь оцениваются

–требуемый объём работ;

–требуемые ресурсы;

–общая стоимость проекта.

Эти оценки приближённые. Они нужны руководству организации для принятия решения о создании (или радикальной переработке) системы. Обычно этот этап выполняется небольшой группой (2÷3 человека) высококвалифицированных и авторитетных специалистов. Возможно привлечение независимых экспертов.

1.1.3 Определение требований к системе

На этом этапе определяются диапазон действия системы (поддерживаемые бизнес-процессы), её границы и состав пользователей.

1.1.4 Анализ требований пользователей

Это наиболее ответственный этап ЖЦ. Недостаточно тщательно выполненный анализ приведёт к выходу за рамки бюджета проекта, превышению сроков разработки и, возможно, краху проекта. На этом этапе собирается и анализируется информация о деятельности организации, необходимая для проектирования БД и приложений. Выявляются

−функции пользователей системы,

−данные, необходимые для выполнения функций,

−бизнес-правила, ограничивающие функции.

Эта информация собирается различными способами. В частности

–путём опроса отдельных наиболее авторитетных сотрудников организации;

–посредством наблюдений за деятельностью организации;

–посредством изучения документов, в особенности тех, которые используются для сбора или представления информации;

–путём анкетирования широкого круга будущих пользователей системы.

Привлекается и опыт разработчиков в проектировании аналогичных систем.

Собранная информация по каждой области применения и каждой группе пользователей должна включать

–входную и выходную документацию организации;

–подробные сведения о выполняемых транзакциях;

–список требований пользователей с указанием приоритетов. Получаемая аналитиками информация о деятельности орга-

низации всегда плохо структурирована. Задача аналитиков — структурировать её и определить спецификации требований пользователей, т.е. дать точное и однозначное описание функций пользователей и их потребностей в данных.

1.1.5 Проектирование БД

Проектирование БД — это этап создания информационного ядра системы. Основные цели этапа следующие.

•Определить данные и связи между ними, необходимые для всех основных областей применения создаваемой СБД и любых существующих групп пользователей.

•Создать модель данных, способную поддерживать выполнение любых требуемых транзакций обработки данных.

•Разработать предварительный вариант проекта СБД, структура которого позволит удовлетворить основные требования к производительности системы.

Вообще говоря, эти цели противоречивы. Задача проектировщиков — найти удачный компромисс между универсальностью и производительностью системы.

Процесс проектирования БД мы обсудим подробно в разделе 6.

1 / 211 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
16.03.2016597.36 Кб66Программирование учебно методическое пособие.pdf
#
11.05.201529.7 Кб25Программирование Экз Вопросы 431.DOC
#
16.03.2016970.88 Кб58Программирование.pdf
#
09.11.20181.48 Mб153Программная инженерия (Ехлаков Ю.П.).doc
#
11.11.2019461.82 Кб11проект ТЭС 2007.doc
#
11.05.20151.73 Mб155Проектирование Баз Данных - Сибилев, 2007.pdf
#
13.09.201925.46 Кб20происхождение и сущность человека.docx
#
10.05.201591.65 Кб71ПРоксемика.doc
#
10.05.2015137.22 Кб37Пром.экология -лекции.doc
#
10.05.201568.61 Кб24Психология Коллектив.doc
#
10.05.20152.43 Mб78РА для ЗФ и ВФ.doc