Архитектура субд. Реляционная модель данных

Если отношение  находится в НФБК, то оно автоматически  находится в 3НФ, что следует из определения 4. Чтобы устранить зависимость  от детерминантов, не являющихся потенциальными ключами, следует провести декомпозицию, вынося эти детерминанты и зависимые  от них части в отдельное отношение.             

Бывают случаи, когда отношение не содержит никаких  функциональных зависимостей. Т.е. отношение  является полностью ключевым, т.е. ключом отношения является все множество  атрибутов. Т.о., мы имеем многозначную зависимость, т.к. взаимосвязь между  атрибутами все-таки имеется.            

Опр.5. Отношение   находится в четвертой нормальной форме (4НФ) тогда и только тогда, когда отношение находится в НФБК и не содержит нетривиальных многозначных зависимостей.            

Отношения с нетривиальными многозначными  зависимостями возникают, как правило, в результате естественного соединения двух отношений по общему полю, которое  не является ключевым ни в одном  из отношений. Реально это ведет  к хранению в одном отношении  информации о двух независимых сущностях.

Для устранения нетривиальных многозначных зависимостей можно декомпозировать исходное отношение на несколько новых.            

Опр.6. Отношение   находится в пятой нормальной форме (5НФ) тогда и только тогда, когда любая имеющаяся зависимость соединения является тривиальной.            

Опр.6. тождественно также следует определению.            

Опр.7. Отношение   не находится в 5НФ, если в отношении найдется нетривиальная зависимость соединения.             

Т.о. если в  каждой полной декомпозиции все проекции исходного отношения содержат возможный  ключ, можно сделать вывод о  том, что отношение находится  в 5НФ. Отношение, не имеющее ни одной полной декомпозиции также находится в 5НФ.            

Не зная ничего о том, какие потенциальные  ключи имеются в отношении  и как взаимосвязаны атрибуты, нельзя утверждать, что данное отношение  находится в 5НФ или в других нормальных формах.            

Возможным ключом отношения называется набор атрибутов отношения, который полностью и однозначно (функционально полно) определит значения всех остальных атрибутов отношения. В общем случае в отношении может быть несколько возможных ключей. Среди всех возможных ключей отношения как правило выбирают один, который считается главным и который называют первичным ключом отношения.             

Взаимно-независимые  атрибуты – это атрибуты, не зависящие один от другого. Если в отношение существует несколько ФЗ, то каждый атрибут или набор атрибутов, от которого зависит другой атрибут, называется детерминантом отношения.             

Следует отметить, что если   является потенциальным ключом отношения   (например, первичным), то все атрибуты  , находящиеся в данном отношении, должны быть обязательно функционально-зависимы от  . Если отношение   удовлетворяет ФЗ   и   не является потенциальным ключом, то   будет характеризоваться некоторой избыточностью.   

9. Реляционная алгебра.

      Реляционная алгебра представляет собой основу доступа к реляционным данным. Основная цель алгебры – обеспечить запись выражений. Выражения могут  использоваться для:

·         определения области выборки, т.е. определения данных для их выбора, как результата операции выборки;

·         определения области обновления, т.е. определения данных для их вставки, изменения или удаления, как результата операции обновления;

·         определение (именованных) виртуальных отношений, т.е. представление данных для их визуализации через представления;

·         определение снимка, т.е. определение данных для сохранения в виде «мгновенного снимка» отношения;

·         определение правил безопасности, т.е. определение данных, для которых осуществляется контроль доступа;

·         определение требований устойчивости, т.е. определение данных, которые входят в область для некоторых операций управления одновременным доступом;

·         определение правил целостности, т.е. некоторых особых правил, которым должна удовлетворять база данных, наряду с общими правилами, представляющими часть реляционной модели и применяемыми к каждой базе данных.

В реализациях  конкретных реляционных СУБД сейчас не используется в чистом виде ни реляционная  алгебра, ни реляционное исчисление. Фактическим стандартом доступа  к реляционным данным стал язык SQL (Structured Query Language).            

Реляционная алгебра, определенная Коддом состоит  из 8 операторов, составляющих 2 группы:

• традиционные операции над множествами (объединение, пересечение, вычитание, декартово произведение);
• специальные реляционные операции (выборка, проекция, соединение, деление).

Кроме того, в состав алгебры включается операция присваивания, позволяющая сохранить  в базе данных результаты вычисления алгебраических выражений, и операция переименования атрибутов, дающая возможность  корректно сформировать заголовок (схему) результирующего отношения.             

Краткий обзор операторов реляционной алгебры.            

Выборка – возвращает отношение, которое содержит все кортежи определенного отношения, удовлетворяющие некоторым условиям. Операция выборки называется также операцией ограничения (restrict - ограничение, сейчас чаще принимается выборка - SELECT).            

Проекция – возвращает отношение, содержащее все кортежи (т.е. - под кортежи) определенного отношения после исключения из него некоторых атрибутов.             

Произведение – возвращает отношение, содержащее всевозможные кортежи, которые являются сочетанием двух кортежей, принадлежащих соответственно двум определенным отношениям.            

Объединение – возвращает отношение, содержащее все кортежи, которые принадлежат или одному из двух определенных отношений, или обоим.            

Пересечение – возвращает отношение, содержащее все кортежи, которые принадлежат одновременно двум определенным отношениям.            

Вычитание – возвращает отношение, содержащее все кортежи, которые принадлежат первому из двух определенных отношений и не принадлежат второму.            

Соединение (естественное) – возвращает отношение, кортежи которого - это сочетание двух кортежей (принадлежащих соответственно двум определенным отношениям), имеющих общее значение для одного или нескольких общих атрибутов этих двух отношений (и такие общие значения в результирующем кортеже появляются только один раз, а не дважды).            

Деление – для двух отношений, бинарного и унарного, возвращает отношение, содержащее все значения одного атрибута бинарного отношения, которые соответствуют (в другом атрибуте) всем значениям в унарном отношении.   
 

ЛИТЕРАТУРА  

1.                  Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных, 6-е издание: Пер. с англ. – К.; М.; СПб.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 848 с.

2.                  Конноли Т., Бегг К., Страчан А. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика, 2-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 1120 с.

3.                  Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. – СПб.: Питер, 2001. – 304 с.

4.                  Фаронов В.В., Шумаков П.В. Delphi 4. Руководство разработчика баз данных. – М.: «Нолидж», 1999. – 560 с.

5.                  Дж. Грофф, П.Вайнберг. SQL: Полное руководство: Пер. с англ. – К.: Издательская группа BHV, 2001. – 816 с.

6.                  Кен Гетц, Пол Литвин, Майк Гилберт. Access 2000. Руководство разработчика. Т.1, 2. Пер. с англ. – К.: Издательская группа BHV, 2000. – 1264 с, 912 c.

7.                  Маклаков С.В BPwin и EPwin. CASE-средства разработки информационных систем. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001. – 304 с.

8.                  Ульман Д., Уидом Д. Введение в системы баз данных / Пер. с англ. – М.: «Лори», 2000. – 374 с.

9.                  Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. Проф. А.Д.Хомоненко. – Спб.: КОРОНА принт, 2000. – 416 с.