41)Отношения и их свойства. Реляционные бд

Объект ПО может быть представлен в виде таблицы – отношения – таблицы особого рода, у которой :

1. каждый элемент является уникальным;

2. все столбцы таблицы однородные (все элементы имеют один тип, размер, имеют имя и содержат информацию об отдельном атрибуте);

3. каждая строка содержит информацию об одном экземпляре объекта;

4. все столбцы и строки уникальны (не повторяются);

5. в таблице нет пустых ячеек.

БД, основанные на таких таблицах – отношениях, называются реляционными. Набор отношений в БД используется для хранения информации об объектах и моделировании связей между ними.

Каждое отношение представляется в компьютере в виде файла – записи. Над отношениями можно выполнять 8 операций теории множеств и реляционной алгебры (объединение, выборка, пересечение, проекция, сложение, умножение, вычитание и деление). Вследствие этого из введенных (базовых) отношений можно получить много новых (вычисляемых) таблиц – отношений (отчетов, выборов, запросов и т. п.). Благодаря тому, что информация представлена в двух видах (хранимая и вычисляемая), можно экономить память и ускорить процесс обработки информации.

БД Студент

Фамилия	Группа	Оценка	Дисциплина
Иванов	МТ3-12	5	Информатика
Петров	МТ10-12	5	Информатика
Сидоров	МТ7-11	5	Информатика

Схема отношений: Студент = (Фамилия, Группа, Оценка, Дисциплина).

42-43)Нормализация отношений; Инфологическая модель предметной области

Для создания надежной БД необходимо нормализовать составленные отношения. Нормализация отношений – пошаговый процесс разложения отношений на более мелкие (простые). Несмотря на увеличение при этом количества отношений, операции доступа к данным ускоряются благодаря улучшению корректности, устранению дублирования и обеспечению их непротиворечивости.

Существует несколько нормальных форм:

1-я нормальная форма. Отношения считаются находящимися в 1-й нормальной форме, если все их атрибуты неделимые (простые).

БД Спорт

Фамилия	Группа	Спорт
		Вид	Разряд
Иванов	МТ3-12	Футбол	КМС
		Шашки	МС
Петров	МТ10-12	Шашки	КМС
		Хоккей	МСМК

В приведенном примере отношения не нормализованы, так как содержат сложный атрибут – Спорт. Для приведения его к нормальному виду:

Фамилия	Группа	Вид спорта	Разряд
Иванов	МТ3-12	Футбол	КМС
Иванов	МТ3-12	Шашки	МС
Петров	МТ10-12	Шашки	КМС
Петров	МТ10-12	Хоккей	МСМК

В полученном отношении ключ является составным (Фамилия, Вид спорта).

Схема отношений: Спорт =(Фамилия, Вид спорта, Группа, Разряд).

2-я нормальная форма. Отношения считаются находящимися во 2-й нормальной форме, если все их атрибуты зависят от составного ключа в целом, а не от его частей, следовательно, если отношения находятся в 1-й нормальной форме и имеют простой ключ, то они находятся и в 1-й и во 2-й нормальных формах.

Пример: Ведомость =(Студент, Дисциплина, Лектор, Оценка). В этом отношении атрибут лектор зависит только от дисциплины, а не от всего ключа. Это отношение можно нормализовать, «разбив» его на два отношения: Успеваемость =(Студент, Дисциплина, Оценка) и Преподаватель =(Дисциплина, Лектор).

3-я нормальная форма. Отношения считаются находящимися в 3-й нормальной форме, если устранены зависимости между неключевыми атрибутами (транзитивные зависимости).

Пример: Дисциплина = (Название, Лектор, Кафедра, Телефон кафедры). Это отношение можно нормализовать, «разбив» его на два отношения: Дисциплина = (Название, Лектор, Кафедра) и Дисциплина = (Кафедра, Телефон кафедры).

Дальнейшее упрощение (нормализация) таблиц связано с дальнейшим ограничением типов зависимости между атрибутами отношений. После упрощения устанавливаются связи между отношениями, то есть создается инфологическая модель предметной области. Связи устанавливаются через ключевые атрибуты.

Пример инфологической модели: фирма, оформляющая сделки с заказчиком.

Менеджер	1 м	Сделка	1 м	Заказчик
ФИО		№ сделки		ФИО
Должность		Дата		№ телефона
Стаж		ФИО менеджера		Адрес
		ФИО заказчика

На основе инфологической модели создается модель данных, которая дает описание логической структуры базы на языке описания данных – датологическая модель. Для привязки датологической модели к среде хранения данных используется модель данных физического уровня или разрабатывается физическая модель БД. На этом этапе (физического проектирования) осуществляется выбор носителя, разрабатывается формат хранения записей, и проектируются методы доступа к данным.