Приведение модели к требуемому уровню нормальной формы

Тема 3.10 Проектирование структуры данных.

 

Определение РБД

Реляционной называется база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованны в виде таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.

Основными понятиями реляционных баз данных являются:

1. тип данных (символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (таких как "деньги"), специальных временных данных (дата, время, временной интервал),
2. домен - допустимое потенциальное множество значений данного типа,
3. столбец,
4. строка,
5. первичный ключ,
6. таблица.

Основные этапы проектирования БД

1. Постановка задачи.

На этом этапе необходимо решить, какая информация будет храниться в планируемой базе данных, и как она будет использоваться. Исходя этого, можно будет определить, какие таблицы должны храниться в базе данных и какие элементы информации (поля) должны быть включены в каждую таблицу.

Описание структуры таблиц базы данных.

На этом этапе необходимо описать каждую таблицу — указать, какие поля будут содержаться в таблице, тип и размер хранимых в полях данных, установить первичные ключи.

Определение связей между таблицами.

После определения всех таблиц необходимо указать ACCESS, какие действия надо предпринимать для объединения содержимого таблиц, составляющих базу данных.

Тестирование и усовершенствование.

На этом этапе необходимо ввести несколько записей в каждую таблицу и проверить, можно ли извлечь нужную информацию из таблиц.

Правила при проектировании БД

1. Исключайте повторяющиеся группы(столбцы) — для каждого набора связанных атрибутов создайте отдельную таблицу и снабдите ее первичным ключом. Выполнение этого правила автоматически приведет ко второй нормальной форме.

2. Исключайте избыточные данные — если атрибут зависит только от части составного ключа, переместите атрибут в отдельную таблицу. Это правило помогает избежать потери одних данных при удалении каких-то других. Везде, где возможно использование идентификаторов вместо описания, выносите в отдельную таблицу список идентификаторов с пояснениями к ним.

3. Исключайте столбцы, которые не зависят от ключа — если атрибуты не вносят свою лепту в описание ключа, переместите их в отдельную таблицу.

Приведение модели к требуемому уровню нормальной формы

Приведение модели к требуемому уровню нормальной формы является основой построения реляционной БД.

В процессе нормализации элементы данных группируются в таблицы, представляющие объекты и их взаимосвязи. Теория нормализации основана на том, что определенный набор таблиц обладает лучшими свойствами при включении, модификации и удалении данных, чем все остальные наборы таблиц, с помощью которых могут быть представлены те же данные. Введение нормализации отношений при разработке информационной модели обеспечивает минимальный объем физической, то есть записанной на каком-либо носителе БД и ее максимальное быстродействие, что впрямую отражается на качестве функционирования информационной системы.

 

Нормализация информационной модели выполняется в несколько этапов.

1. Данные, представленные в виде двумерной таблицы, являются первой нормальной формой реляционной модели данных.

Первый этап нормализации заключается в образовании двумерной таблицы, содержащей все необходимые столбцы информационной модели, и в выделении ключевых столбцов. Очевидно, что полученная весьма внушительная таблица будет содержать очень разнородную информацию. В этом случае будут наблюдаться аномалии включения, обновления и удаления данных, так как при выполнении этих действий нам придется уделить внимание данным (вводить или заботиться о том, чтобы они не были стерты), которые не имеют к текущим действиям никакого отношения.

 

2. Таблица задано во второй нормальной форме, если оно является отношением в первой нормальной форме и каждый столбец, не являющийся первичным столбцом в этом отношении, полностью зависит от любого возможного ключа этого отношения.

Если все возможные ключи отношения содержат по одному атрибуту, то это отношение задано во второй нормальной форме, так как в этом случае все атрибуты, не являющиеся первичными, полностью зависят от возможных ключей.

Если ключи состоят более чем из одного атрибута, отношение, заданное в первой нормальной форме, может не быть отношением во второй нормальной форме. Приведение отношений ко второй нормальной форме заключается в обеспечении полной функциональной зависимости всех атрибутов от ключа за счет разбиения таблицы на несколько, в которых все имеющиеся атрибуты будут иметь полную функциональную зависимость от ключа этой таблицы. В процессе приведения модели ко второй нормальной форме в основном исключаются аномалии дублирования данных.

 

3. Отношение задано в третьей нормальной форме, если оно задано во второй нормальной форме и каждый атрибут этого отношения, не являющийся первичным, не транзитивно зависит от каждого возможного ключа этого отношения.

Транзитивная зависимость выявляет дублирование данных в одном отношении. Если А, В и С — три атрибута одного отношения и С зависит от В, а В от А, то говорят, что С транзитивно зависит от А, как это схематично показано на рис. а. Преобразование в третью нормальную форму происходит за счет разделения исходного отношения на два, как это показано на рис. 6.

Например, если все данные о моделях автомобилей и самих поступающих автомобилях хранятся в одном отношении, то для нескольких автомобилей одной модели пришлось бы многократно указывать тип кузова, количество дверей и другие технические характеристики. В этом случае технические характеристики зависят от модели автомобиля и при наличии нескольких автомобилей одной модели будут дублироваться. Дублирование исчезает, если из одного отношения выделить отношение, в котором будут храниться данные о моделях, и отношение, в котором будут храниться данные об автомобилях.