Упражнения:

3.1. Изобразите ER-диаграмму для студента, который занимается спортивной

гимнастикой. Студент посещает как групповые, так и индивидуальные

занятия. Инструктор может быть постоянным и приходящим. Учтите, что

студент принимает участия в соревнованиях.

3.2. Модифицируйте ER-диаграмму предыдущего упражнения, включив в нее

сущность ЗА­НЯТИЕ. Пусть сущности ИНДИВИДУАЛЬНОЕ_ЗАНЯТИЕ и

ГРУППОВОЕ_ ЗАНЯТИЕ будут подтипами сущности ЗАНЯТИЕ. Измените

связи, где это необходимо. Используйте традиционные символы.

3.3. Модифицируйте ER-диаграмму упражнения 3.1, исключив из нее сущность ИНСТРУКТОР. Измените связи, где это необходимо. Используйте символы UML-стиля.

3.4. Какие из моделей вашего ответа на упражнения 3.2 и 3.3 вы предпочитаете?

Объясните причину вашего предпочтения.

3.5. Модифицируйте семантическую объектную диаграмму на рис. 3.29, введя в нее объекты ГРУППА, ПРЕДМЕТЫ_НА_ВЫБОР и ЗАПИСЬ.

Предполагается, что ЗАПИСЬ – это ассоциативный объект, связывающий

студента с предметом.

3.6. Модифицируйте семантическую объектную диаграмму на рис. 3.29, введя в нее объект КОМИТЕТ. Допустим, что один преподаватель может быть

назначен в несколько комитетов и что комитет включает в себя много

пре­подавателей. Создайте объект ЗАСЕДАНИЯ – объект вида

архетип/версия, представляющий заседания комитета.

Тема 4 Нормализация

Нормализация – это процесс преобразования отношения, имеющего некоторые недостатки, в отношение, которое этих недостатков не имеет.

Нормализацию можно использовать как критерий для определения корректности, целостности и правильности отношений.

Вопрос о том, что такое хорошо структурированное отношение, был предметом многочисленных теоретических исследований. Термин Нормализация обязан своим появлением одному из пионеров технологии баз данных, Э. Ф. Кодду (Е. F. Codd), который определил различные нормальные формы (normal forms) отношений. В этом разделе обсуждается нормализация, включая результаты теорем, важных и полезных для разработчиков баз данных. Доказательства этих теорем и формальное, более тщательное исследование данного вопроса можно найти в работе Дейта и Ульмана (С.J. Date и J. D. Ullman).

К сожалению, не все отношения при первоначальном проектировании инженером по знаниям являются целостными. Таблица, отвечающая минимальному определению отношения, может иметь неэффективную или неподходящую структуру. Для некоторых отношений изменение данных может привести к нежелательным последствиям, называемым аномалиями модификации (modification anomalies). Аномалии могут быть устранены путем разбиения исходного отношения на два или более новых отношения. В большинстве случаев только переопределенные, или нормализованные, отношения гарантируют целостность данных.

Классы отношений

Отношения можно классифицировать по типам аномалий модификации, которым они подвержены. В 1970-х годах теоретики реляционных баз данных постепенно сокращали количество этих типов. Кто-то находил аномалию, классифицировал ее и думал, как предотвратить ее возникновение. Каждый раз, когда это происходило, критерии построения отношений совершенствовались.

Классы отношений и способы предотвращения аномалий называются нормальными формами (normal forms).

В зависимости от своей структуры, отношение может быть в первой, во второй или в какой-либо другой нормальной форме.

В своей работе, последовавшей за эпохальной статьей 1970 г., Кодд и другие определили первую, вторую и третью нормальные формы (1НФ, 2НФ и 3НФ). Позднее была введена нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК), а затем были определены четвертая и пятая нормальные формы. Отношение во второй нормальной форме является также отношением в первой нормальной форме, а отношение в 5НФ (пятая нормальная форма) находится одновременно в 4НФ, НФБК, 3НФ, 2НФ и 1НФ.

Эти нормальные формы помогали, но у них было и серьезное ограничение. Не было теории, гарантирующей, что какая-либо из этих форм устранит все аномалии: каждая форма могла устранить только определенные их виды. Эта ситуация разрешилась в 1981 г., когда Р. Фагин (R. Fagin) ввел новую нормальную форму, которую он назвал доменно-ключевой нормальной формой, или ДКНФ (domain/key normal form, DK/NF). В своей важной статье Фагин показал, что отношение в ДКНФ свободно от всех аномалий модификации, независимо от их типа! Он также показал, что любое отношение, свободное от аномалий модификации, должно находиться в ДКНФ.

До введения ДКНФ теоретикам реляционных баз данных приходилось продолжать поиск все новых и новых аномалий и нормальных форм. Доказательство Фагина упростило ситуацию. Если можно привести отношение к ДКНФ, то можно быть уверенным, что в нем не будет аномалий модификации. Вся загвоздка в том, как привести отношение к ДКНФ.

Классификация нормальных форм:

• первая нормальная форма (1 НФ);

• вторая нормальная форма (2 НФ);

• третья нормальная форма (3 НФ);

• нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК);

• четвертая нормальная форма (4 НФ);

• пятая нормальная форма (5 НФ);

• доменно-ключевая нормальная форма (ДКНФ).