 |
Виды связей в реляционных базах данных
|
|
|
|
Все информационные объекты предметной области связаны между собой. Различаются связи нескольких типов, для которых введены следующие обозначения
· один к одному (1:1);
· один ко многим (1:М);
· многие ко многим (М:М).'
Рассмотрим эти видысвязей на примере.
Пример. Дана совокупность информационных объектов, отражающих учебный процесс в вузе:
СТУДЕНТ (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения, Группа)
СЕССИЯ (Номер, Оценка1, 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 информационного объекта В и наоборот.
Графическое изображение отношения 1:1
Примером связи 1:1 может служить связь между информационными объектами СТУДЕНТ и СЕССИЯ:
СТУДЕНТ 1 СЕССИЯ
Каждый студент имеет определенный набор экзаменационных оценок в сессию.
При связи один ко многим (1:М) одному экземпляру информационного объекта А соответствует О, 1 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А.
Примером связи 1:М служит связь между информационными объектами СТИПЕНДИЯ и СЕССИЯ:
СТИПЕНДИЯ СЕССИЯ
Установленный размер стипендии по результатам сдачи сессии может повторяться многократно для различных студентов.
Связь многие ко многим (М:М) предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует О, 1 или более экземпляров объекта В и наоборот. На рис. графически представлено указанное соответствие.
|
|
|
Примером данного отношения служит связь между информационными объектами СТУДЕНТ и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
СТУДЕНТ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Один студент обучается у многих преподавателей, один преподаватель обучает многих студентов.
Взаимосвязь моделей данных образует так называемую информационно-логическую (инфологическую) модель.
Информационно-логическая (инфологическая) модель предметной области отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей.
Пример графического представления инфологической модели.
Проектирование баз данных
Проектирование базы данных является одним из этапов жизненного цикла ИС. Ввиду сложности этот этап выполняется, как правило, коллективом разработчиков и включает следующие работы:
• анализ предметной области;
• проектирование и непосредственно кодирование (создание запросов и приложений);
• тестирование и сопровождение.
Анализ предметной области
Проектирование баз данных начинается с анализа предметной области, в которой будет работать ИС. Как правило, этот этап выполняется разработчиками ИС совместно с заказчиком. Обычным языком описываются информационные объекты, их свойства, их взаимосвязи, описываются пожелания будущих пользователей. Результатом такой работы является техническое задание на разработку ИС.
В техническом задании более строго указывается список исходных данных, список запросов к ИС, список выходных данных, оговаривается интерфейс, определяющий переход от представления данных в БД к представлению, принятому среди пользователей, и обратно. В общем случае пользователи представляют данные в виде документов различных видов, от произвольных текстов до справок и таблиц фиксированного формата. Затем собственно и начинается проектирование базы данных.
Проектирование баз данных осуществляется на двух уровнях — физическом и логическом. На физическом уровне решаются вопросы размещения данных на внешних носителях. Во многом эта работа выполняется СУБД автоматически без участия разработчика.
|
|
|
На логическом уровне составляется общий список полей, который может насчитывать от единиц до тысяч. Описывают каждое поле по типу данных. Общий список полей разбивается на основные таблицы. Дальнейшее рассмотрение информационной структуры приводит к разбиению — нормализации — основных таблиц на более мелкие с целью избежания многократно повторяющихся данных в записях, что уменьшает объем памяти, занимаемый базой данных на диске, и обеспечивает непротиворечивость данных в БД.
Процесс нормализации имеет итерационный (пошаговый) характер, осуществляется методом нормальных форм. Суть метода состоит в последовательном переводе таблицы из одной нормальной формы в другую, причем каждая последующая устраняет определенный вид функциональной зависимости между полями таблицы. Всего в теории описаны шесть нормальных форм, на практике чаще всего применяются первые три.
Первая нормальная форма. Отношение называется приведенным к первой нормальной форме, если все его атрибуты неделимы. Например, отношение, содержащее поле ФИО, не приведено к первой нормальной форме, если в запросах БД требуется выделить отдельно фамилию или имя. Разработчики БД изначально строят так исходное отношение, чтобы оно было в первой нормальной форме.
Вторая нормальная форма. Для приведения отношений ко второй нормальной форме введем понятие функциональной зависимости.
Функциональная зависимость полей — это зависимость, при которой в строке определенному значению ключевого поля соответствует только одно значение не ключевого поля. Функционально не ключевое поле зависит от составного ключа, но не зависит от любого поля, входящего в составной ключ.
Например, в отношении СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ИМЯ, ОТЧЕСТВО, ФАКУЛЬТЕТ, КУРС, ГРУППА) первичным ключом является совокупность полей ФАМИЛИЯ + ИМЯ + ОТЧЕСТВО. Поля ФАКУЛЬТЕТ, КУРС, ГРУППА функционально полно зависят от составного ключа.
Отношение находится во второй нормальной форме, если оно находится в первой нормальной форме, и каждое не ключевое поле функционально полно зависит от составного ключа. Например, в отношении УСПЕВАЕМОСТЬ (НОМЕР ЗАЧЕТКИ, ФАМИЛИЯ, ДИСЦИПЛИНА, ОЦЕНКА) составным ключом является совокупность НОМЕР ЗАЧЕТКИ + ДИСЦИПЛИНА. Это отношение находится в первой нормальной форме, но оно не находится во второй нормальной форме, так как поле ФАМИЛИЯ не имеет полной функциональной зависимости от составного ключа. Для перевода этого отношения во вторую нормальную форму необходимо исключить из него поле ФАМИЛИЯ, так как оно функционально зависит от НОМЕРА ЗАЧЕТКИ. Т.е. исходное отношение необходимо разбить на два связанных отношения УСПЕВАЕМОСТЬ (НОМЕР ЗАЧЕТКИ, ДИСЦИПЛИНА, ОЦЕНКА) и СПИСОК (НОМЕР ЗАЧЕТКИ, ФАМИЛИЯ). Связь здесь осуществляется по полю НОМЕР ЗАЧЕТКИ.
|
|
|
Третья нормальная форма. Третья нормальная форма позволяет устранить транзитивную зависимость. Транзитивная зависимость существует в отношении, если существуют два описательных поля, в которых первое зависит от ключа, а второе зависит от первого. Отношение находится в третьей нормальной форме, если оно находится во второй нормальной форме, и каждое не ключевое поле не транзитивно зависит от ключа.
Например, в отношении СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ФАКУЛЬТЕТ, НАЗВАНИЕ вуза, АДРЕС) поле АДРЕС транзитивно (через поле НАЗВАНИЕ вуза) зависит от ключа ФАМИЛИЯ. При заполнении экземплярами такого отношения поле АДРЕС будет многократно повторяться. Для устранения транзитивной зависимости в классе используется расщепление отношения на несколько. Например, отношение СТУДЕНТ расщепляется на два:
СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ФАКУЛЬТЕТ, НАЗВАНИЕ вуза),
ВУЗ (НАЗВАНИЕ вуза, АДРЕС) связь по полю НАЗВАНИЕ вуза.
Процесс нормализации заканчивается созданием схемы данных, в которой указываются все нормализованные таблицы с их полями и взаимосвязями между ними. Указываются типы взаимосвязей.
Проектирование
Дальнейшая работа над проектом связана с конкретной СУБД, поэтому, предварительно учитывая требования заказчика и намеченную архитектуру ИС, выбирают СУБД. Мы рассмотрим эту часть на примере СУБД Access.
|
|
|
Вопросы к экзамену
1. Понятие информационной технологии (ИТ).
2. Новая (современная) информационная технология – понятие, основные принципы.
3. Инструментарий ИТ?
4. Составляющие ИТ.
5. Этапы развития ИТ.
6. Проблемы использования ИТ.
7. Виды пользовательского интерфейса информационных технологий.
8. Свойства информационных технологий.
9. ИТ обработки данных – назначение, основные компоненты.
10. ИТ автоматизации офиса – назначение, основные компоненты.
11. ИТ управления – назначение, основные компоненты.
12. ИТ поддержки принятия решений – назначение, основные компоненты.
13. ИТ экспертных систем – назначение, основные компоненты.
14. Компьютерная сеть – понятие, виды.
15. Топология сети.
16. Протокол сети – понятие, примеры.
17. Физический и доменный адреса.
18. Сервисы Интернет.
19. Что такое URL, HTTP, HTML.
20. Информационная система – понятие, функции.
21. Структурирование данных.
22. База данных, СУБД -понятие, виды.
23. Модель данных – понятие, виды.
24. Сущность – понятие.
25. Свойства реляционных БД.
26. Ключ БД – понятие, виды.
27. Виды связей в БД.
28. Инфологическая модель предметной области – понятие.
29. Основные понятия реляционных баз данных (отношение, степень отношения, кортеж, атрибут, поле, запись, кардинальное число).
|
|
|
