- •1. Введение в базы и банки данных
- •1.1. Понятие базы и банка данных
- •1.2. Компоненты банка данных
- •1.2.1. Информационная база
- •1.2.2. Лингвистические средства
- •1.2.3. Программные средства
- •1.2.4. Технические средства
- •1.4. Типология баз данных
- •1.2.5. Организационно-административные подсистемы
- •1.3. Пользователи баз данных
- •1.4.1. Типология баз данных с точки зрения информационных процессов
- •1.5. Семантика баз данных
- •1.6. Типология моделей
- •2. Базовые технологии и основные этапы развития машинной обработки данных
- •2.1. Введение в технологии машинной обработки данных и основные определения
- •2.2. Примерная схема организации файлового ввода-вывода
- •2.3. Эволюция концепций обработки данных
- •2.3.1. Простые (линейные) файлы данных (начало 60-х гг.)
- •2.3.2. Методы доступа к записям (конец 60-х гг.)
- •2.3.3. Первые системы управления базами данных (начало 70-х гг.)
- •2.3.4. Системы управления базами данных
- •2.4. Схема управления данными в субд
- •2.5. Данные и управление их обработкой
- •2.5.1. Типы, форматы, структуры данных
- •2.5.2. Описание и обработка файлов
- •2.6. Особенности и компромиссы реализаций баз данных
- •3. Модели и структуры данных
- •3.1. Многоуровневые модели предметной области
- •3.2. Идентификация объектов и записей
- •3.3. Поиск записей
- •3.4. Представление предметной области и модели данных
- •3.5. Структуры данных
- •3.5.1. Линейные структуры
- •3.5.2. Нелинейные структуры
- •3.5.3. Сетевые структуры
- •3.6. Реляционная модель данных
- •3.6.1. Основные понятия реляционной модели данных
- •3.6.2. Основы реляционной алгебры
- •4. Физические модели баз данных
- •4.1. Организация данных на машинных носителях
- •4.1.1. Типы записей
- •4.1.2. Организация файлов — способ размещения записей
- •4.1.3. Способы адресации и методы доступа к записям
- •4.1.4. Схемы организации данных на внешних носителях
- •4.2. Физическое представление иерархических структур
- •4.2.1. Физически последовательное размещение
- •4.2.2. Левосписковые структуры с переполнениями
- •4.2.3. Использование указателей на «подобные» и «порожденные»
- •4.3. Физическое представление сетевых структур
- •4.3.1. Физически последовательное размещение
- •4.3.2. Использование указателей
- •4.3.3. Физическое представление с разделением данных и связей
- •4.4. Архитектура файловой организации баз данных
- •4.4.1. Файл-ориентированная организация данных
- •4.4.2. Страничная организация данных
- •4.5. Модели распределения данных по физическим носителям
- •5. Модели и этапы проектирования баз данных
- •5.1. Модели многоуровневой архитектуры систем баз данных
- •5.2. Стадии проектирования и объекты моделирования
- •5.3. Системный анализ предметной области
- •5.4. Модели и технологии инфологического проектирования реляционных бд
- •5.4.1. Инфологическое проектирование и семантическая модель
- •5.4.2. Модель «Сущность — связь»
- •5.4.3. Er диаграмма
- •5.4.4. Нормальные формы er-диаграмм
- •5.5. Даталогические модели
- •5.5.1. Получение реляционной схемы из er диаграммы
- •5.6. Физические модели
- •6. Проектирование реляционной базы данных
- •6.1. Универсальное отношение
- •6.2. Функциональная и многозначная зависимости
- •6.3. Нормальные формы
- •6.4. Процедура нормализации
- •6.5. Пример проектирования реляционной бд
- •6.5.1. Построение еr-диаграммы
- •6.5.2. Построение реляционной схемы
- •6.5.3. Нормализация таблиц
- •7. Транзакции и целостность бд
- •7.1. Модели транзакций
- •7.2. Журнал транзакций
- •7.3. Параллельное выполнение транзакций
- •7.3.1. Пропавшие обновления
- •7.3.2. Чтение «грязных» данных
- •7.3.3. Чтение несогласованных данных
- •7.3.4. Строки-призраки
- •7.4. Сериализация транзакций
- •7.5. Захват и освобождение объекта
6.2. Функциональная и многозначная зависимости
Процесс нормализации – это разбиение таблицы на две или более с целью ликвидации дублирования данных и потенциальной их противоречивости. Окончательная цель нормализации сводится к получению такого проекта базы данных, в котором «каждый факт появляется лишь в одном месте».
Каждая таблица в реляционной модели удовлетворяет условию, в соответствии с которым на пересечении любой строки и столбца таблицы всегда находится единственное атомарное значение, и никогда не может быть множества таких значений. Говорят, что таблица, удовлетворяющая такому условию, находится в первой нормальной форме, сокращенно 1НФ.
Теперь в дополнение к 1НФ можно определить дальнейшие уровни нормализации – вторую нормальную форму (2НФ), третью нормальную форму (3НФ) и т. д. По существу, таблица находится во 2НФ, если она находится в 1НФ и удовлетворяет, кроме того, некоторому дополнительному условию, суть которого будет рассмотрена ниже. Таблица находится в 3НФ, если она находится в 2НФ и, помимо того, удовлетворяет еще другому дополнительному условию и т. д.
Теория нормализации основывается на наличии той или иной зависимости между столбцами таблицы. Рассмотрим два вида таких зависимостей: функциональные и многозначные.
Функциональная зависимость, по сути, является связью типа «многие к одному» между множествами атрибутов (столбцов) рассматриваемого отношения.
Например, в таблице «Учебный план» (см. рис. 6.3) столбцы Дисциплина, Семестр и Форма отчетности функционально зависят от ключа №(порядковый номер) в учебном плане, а в таблице «Результаты сессии» столбец Оценка функционально зависит oт составного ключа (Студент, Учебный план).
Многозначная зависимость. Говорят, что один атрибут таблицы многозначно определяет другой атрибут той же таблицы, если для каждого течения первою атрибута существует хорошо определенное множество соответствующих значений второго атрибута.
В качестве примера рассмотрим фрагмент таблицы «Прием экзаменов (зачетов)», изображенный на рис. 6.4. Таблица отражает связь дисциплины и формы отчетности с фамилией преподавателя. В этой таблице существует многозначная зависимость «Дисциплина — Преподаватель»: дисциплину «Математический анализ» ведут несколько преподавателей (Раков И. И., Рыбин К. К., Карпов К. Ю.) и, соответственно, все они могут участвовать в приеме экзаменов (зачетов). Другая многозначная зависимость – «Дисциплина — Форма отчетности»: по одной и той же дисциплине могут проводиться и экзамен, и зачет. При этом Форма отчетности и Преподаватель не связаны функциональной зависимостью, что приводит к появлению избыточности (чтобы добавить фамилию еще одного преподавателя, придется ввести в таблицу две новые строки).
Дисциплина |
Преподаватель |
Форма отчетности |
Математический анализ |
Раков И. И. |
экзамен |
Математический анализ |
Рыбин К. К. |
экзамен |
Математический анализ |
Карпов К. Ю. |
экзамен |
Математический анализ |
Раков И. И. |
зачет |
Математический анализ |
Рыбин К. К. |
зачет |
Математический анализ |
Карпов К. Ю. |
зачет |
Рис. 6.4. Фрагмент таблицы «Прием экзаменов (зачетов)»