5. Структура даних і обмеження реляційної моделі.

Реляционная модель. Реляционная модель состоит из трех частей:

1) структурная часть.

2) система поддержки целостности.

3) манипуляционная часть.

Структурная часть опирается на понятие домена. Домен – некоторое множество значений, которое может принимать поименованный тип данных. Поддерживаемые типы данных полностью адекватны типам данных в языках программирования. Реляционным отношением над доменами называется любое подмножество декартовых произведений доменов. Декартовое произведение доменов – всевозможные комбинации данных. Отношение может быть представлено в виде таблиц. При этом атрибутом отношения называется множество поименованных данных, принадлежащих одному домену и входящих в данное отношение. Атрибут делится на заголовок и тело. Кортеж – множество пар (имя атрибута, значение), причем значение должно выбираться из соответствующего домена. Таким образом, отношение – множество кортежей. Для идентификации каждого кортежа вводится первичный ключ, который представляет собой неизбыточное множество значений атрибутов данного отношения. Любое другое множество атрибутов, идентифицирующее кортеж, называется потенциальным ключом. Основные свойства отношений:

1) Отсутствие дубликатов кортежей.

2) Отсутствие упорядоченности кортежа.

3) Отсутствие упорядоченности атрибутов.

4) Атомарность значения атрибутов. Любое отношение можно представить в виде таблицы, но не любая таблица является отношением.

Внешние ключи. Внешний ключ-атрибут, который соответствует потенциальному ключу другого отношения или потенциальному ключу того же отношения.

Ограничения для внешних ключей называются ссылочной целостностью. Ссылочная целостность может нарушаться в результате работы с кортежем. Возможны операци -вставка, удаление, изменение кортежа.

4 случая нарушения ссылочной целостности:

1. Обновление ключа в родительском отношении. Стратегия - каскадное обновление.

2. Удаление кортежа в родительском отношении(возможно каскадное удаление).

3. Вставка кортежа в дочернем отношении. Выбор данных для первичных данных из списка.

4. Обновление кортежа в дочернем отношении(выбор значения внешнего ключа из списка).

Бизнес - правила - это дополнительные правила поддержки ссылочной целостности, принятые в данной организации. Они поддерживаются ограничениями на данные. Ограничения

6. Нормалізація відношень і теорія нормальних форм.

При группировке атрибутов в отдельном отношении возникает задача рационального формирования схемы БД. Эта группировка должна отвечать следующим требованиям:

1. Выбранные для отношений первичные ключи, должны быть минимальными.

2. Выбранный состав отношений (количество отношений) должно быть минимально.

3. При операциях - включения, удаления, модификации таблиц не должны возникать аномалии.

4. Перестройка набора отношений при добавлении новых таблиц, некоторые домены должны быть - min.

5. Время ответа на запрос должно быть минимальным.

При манипулировании с данными, могут возникать аномалии или коллизии, которые делятся на 4 группы:

1) избыточность данных

2) модификация;

3) включение(добавление);

4) удаление.

Корректной считается схема отношений, в которой отсутствует аномалия. Достичь этой цели можно с помощью замены данной совокупности отношений на другую схему, лишенной аномалий, называется нормализацией отношений. Отдельные  шаги называются нормальными формами.

Теория нормальных форм.

Процесс нормализации представляет собой переход от низших нормальных форм к высшим. Нормализация заканчивается на 5-ой нормальной форме:

1-ая нормальная форма. Отношение находится в 1-ой нормальной форме(1НФ), если все данные в отношениях атомарные, а не составные.

2-ая нормальная форма. Отношение находится во второй нормальной форме(2НФ), если оно находится в 1НФ и каждый атрибут функционально - полно зависит от ключа(от всего составного ключа, а не от его частей).

3-я нормальная форма. Отношения находятся в 3-ей нормальной форме(3НФ), если оно находится в 2НФ и в нем отсутствуют функциональные зависимости от ключа. Не должно быть транзитивных зависимостей.

4-ая нормальная форма Бойса – Кодда (3-я усиленная). Отн-ние находится в 3НФ и в нем отсут-ют функц-ные зависимостьти ключевых атрибутов от не ключевых.

Пример: Студент вып-ет курс-е работы, имеет одного руководителя к/р. Одна к/р может выполнятся несколькими студентами.

Возможны следующие аномалии:

1. аномалия удаления - удаление студента влечет удаление преподавателя, удаление преподавателя влечет за собой удаление студента с курсовым.

2. фамилия студента не может быть внесена(аномалия включения).

3. Фейджин: 4НФ, 5НФ. Описание находится в 3НФ, если оно находится в НФБК и в нем существуют  многозначные зависимости:

5-я нормальная форма(5НФ). Декомпозиция должна гарантировать обратимость некоторого отношения путем естественного соединения. При наличии более трех многозначных зависимостей в одном отношении, необходимы меры, обеспечивающие соединения без потерь, которые не поддерживаются 4НФ. Отношения находятся в 5НФ, если оно находится в 4НФ и любая функциональная зависимость по соединению определяется возможными ключами в исходном отношении.

доменов - это внешние ключи (например - студенты). Триггеры - специальные процедуры, которые хранятся и выполняются на сервере. Триггер срабатывает тогда, когда нарушаются ограничения.

Основные стратегии поддержки ссылочной целостности.

1. RESTRICT-это запрещающая операция, которая приводит к нарушению ссылочной целостности.

2. CASCADE-она разрешает выполнять требуемые операции, но вносятся при этом изменения в подчиненные таблицы.

Каскадное изменение может пройти по всем таблицам.

3. SET NULL-в этом случае, все некорректные значения делаются неопределенными.

4. SET DEFAULT-это установка по умолчанию(все некорректные значения заменяются некоторыми определенными значениями). 5. IGNORE-операция выполняется, не обращая внимание на требования ссылочной целостности.

5. Создание клиентского приложения.

а. выбор клиентской СУБД. б. создание интерфейса (формы). в. создание запросов. г. создание отчетов

переконфигурировать систему при возникновении сбоев или при плановом обслуживании на одном из уровней

высокая безопасность

высокая надёжность

низкие требования к скорости канала (сети) между терминалами и сервером приложений

низкие требования к производительности и техническим характеристикам терминалов, как следствие снижение их стоимости. Терминалом может выступать не только компьютер, но и мобильный телефон к примеру.

Недостатки

Недостатки вытекают из достоинств. По сравнению c клиент-серверной или файл-серверной архитектурой можно выделить следующие недостатки трёхуровневой архитектуры:

более высокая сложность создания приложений;

сложнее в разворачивании и администрировании;

высокие требования к производительности серверов приложений и сервера базы данных, а, значит, и высокая стоимость серверного оборудования;

высокие требования к скорости канала (сети) между сервером базы данных и серверами приложений.