Шпаргалка по "Информатике"

2. Обновление кортежа в родительском отношении. При обновлении кортежа в родительском отношении может измениться значение потенциального ключа. Если есть кортежи в дочернем отношении, ссылающиеся на обновляемый кортеж, то значения их внешних ключей станут некорректными. Обновление кортежа в родительском отношении может привести к нарушению ссылочной целостности, если это обновление затрагивает значение потенциального ключа.

3. Удаление кортежа  в родительском отношении. При  удалении кортежа в родительском  отношении удаляется значение потенциального ключа. Если есть кортежи в дочернем отношении, ссылающиеся на удаляемый кортеж, то значения их внешних ключей станут некорректными. Удаление кортежей в родительском отношении может привести к нарушению ссылочной целостности.

Для дочернего отношения:

1. Вставка кортежа  в дочернее отношение. Нельзя  вставить кортеж в дочернее  отношение, если вставляемое значение  внешнего ключа некорректно. Вставка  кортежа в дочернее отношение  привести к нарушению ссылочной  целостности. 

2. Обновление кортежа в дочернем отношении. При обновлении кортежа в дочернем отношении можно попытаться некорректно изменить значение внешнего ключа. Обновление кортежа в дочернем отношении может привести к нарушению ссылочной целостности.

3. Удаление кортежа  в дочернем отношении. При удалении кортежа в дочернем отношении ссылочная целостность не нарушается.

Таким образом, ссылочная целостность в принципе может быть нарушена при выполнении одной из четырех операций:

1. Обновление кортежа в родительском отношении.

2. Удаление кортежа в родительском отношении.

3. Вставка кортежа в дочернее отношение.

4. Обновление кортежа в дочернем отношении.

 

Существуют две основные стратегии поддержания ссылочной целостности:

RESTRICT (ОГРАНИЧИТЬ) - не разрешать выполнение операции, приводящей к нарушению ссылочной целостности.

CASCADE (КАСКАДИРОВАТЬ) - разрешить выполнение требуемой операции, но внести при этом необходимые поправки в других отношениях так, чтобы не допустить нарушения ссылочной целостности и сохранить все имеющиеся связи. Изменение начинается в родительском отношении и каскадно выполняется в дочернем отношении.

 

Эти стратегии  являются стандартными и присутствуют во всех СУБД, в которых имеется  поддержка ссылочной целостности.

 

Дополнительные  стратегии:

SET NULL (УСТАНОВИТЬ В NULL) - разрешить выполнение требуемой операции, но все возникающие некорректные значения внешних ключей изменять на null-значения.

SET DEFAULT (УСТАНОВИТЬ ПО УМОЛЧАНИЮ) - разрешить выполнение требуемой операции, но все возникающие некорректные значения внешних ключей изменять на некоторое значение, принятое по умолчанию.

IGNORE (ИГНОРИРОВАТЬ) - выполнять операции, не обращая внимания на нарушения ссылочной целостности.

 

 

11) Этапы разработки  БД

При разработке базы данных обычно выделяется несколько уровней моделирования, при помощи которых происходит переход от предметной области к конкретной реализации базы данных средствами конкретной СУБД. Можно выделить следующие уровни:

1. Сама предметная область 

2. Модель предметной области 

3. Логическая  модель данных 

4. Физическая  модель данных 

5. Собственно  база данных и приложения 

 

Предметная  область - это часть реального мира, данные о которой мы хотим отразить в базе данных.

Предметная  область бесконечна и содержит как  существенно важные понятия и данные, так и малозначащие или вообще не значащие данные. Таким образом, важность данных зависит от выбора предметной области.

 

Модель  предметной области - это наши знания о предметной области. Знания могут быть как в виде неформальных знаний в мыслях эксперта, так и выражены формально при помощи каких-либо средств.

В качестве таких  средств могут выступать текстовые  описания предметной области, наборы должностных  инструкций, правила ведения дел  в компании и т.п. Опыт показывает, что текстовый способ представления модели предметной области крайне неэффективен.

 Более эффективны  описания предметной области,  выполненные при помощи специализированных  графических нотаций. Одной из  методик описания предметной  области является методика объектно-ориентированного анализа UML.

 Модель предметной  области описывает скорее процессы, происходящие в предметной области  и данные, используемые этими  процессами.

От того, насколько  правильно смоделирована предметная область, зависит успех дальнейшей разработки приложений.

 

Логическая  модель описывает понятия предметной области, их взаимосвязь, а также ограничения на данные, налагаемые предметной областью.

Логическая  модель данных является начальным прототипом будущей базы данных.

Логическая  модель строится в терминах информационных единиц, но без привязки к конкретной СУБД.

Логическая  модель данных необязательно должна быть выражена средствами именно реляционной модели данных.

Основным средством  разработки логической модели данных в настоящий момент являются различные варианты ER-диаграмм (Entity-Relationship, диаграммы сущность-связь).

 

Физическая  модель данных описывает данные средствами конкретной СУБД.

Отношения, разработанные  на стадии формирования логической модели данных, преобразуются в таблицы, атрибуты становятся столбцами таблиц, для ключевых атрибутов создаются уникальные индексы, домены преображаются в типы данных, принятые в конкретной СУБД.

Ограничения, имеющиеся  в логической модели данных, реализуются  различными средствами СУБД.

При этом решения, принятые на уровне логического моделирования определяют некоторые границы, в пределах которых можно развивать физическую модель данных.

 

 

12) Нормальные  формы отношений

Нормальная  форма — свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, которая потенциально может привести к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных. Нормальная форма определяется как совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение.

Процесс преобразования базы данных к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией. Нормализация предназначена для приведения структуры базы данных к виду, обеспечивающему минимальную избыточность, то есть нормализация не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение объёма БД. Конечной целью нормализации является уменьшение потенциальной противоречивости хранимой в БД информации.

Устранение избыточности производится, как правило, за счёт декомпозиции отношений таким образом, чтобы в каждом отношении хранились только первичные факты (то есть факты, не выводимые из других хранимых фактов).

Функциональные  зависимости

Для правильного проектирования модели данных применяется метод  нормализации отношений. Нормализация основана на понятии функциональной зависимости атрибутов отношения.

Пусть  R - отношение. Множество атрибутов Y функционально зависимо от множества атрибутов X  (X  функционально определяет  Y) тогда и только тогда, когда для любого состояния отношения R для любых кортежей r₁,r₂ÎR из того, что r₁X=r₂X следует что r₁Y=r₂Y (т.е. во всех кортежах, имеющих одинаковые значения атрибутов X, значения атрибутов Y также совпадают в любом состоянии отношения R). Символически функциональная зависимость записывается X®Y

Множество атрибутов  X называется детерминантом функциональной зависимости, а множество атрибутов Y называется зависимой частью.

 Замечание. Если атрибуты  X составляют потенциальный ключ отношения R, то любой атрибут отношения R функционально зависит от  X.

Замечание. Функциональные зависимости отражают взаимосвязи, обнаруженные между объектами предметной области и являются дополнительными ограничениями, определяемыми предметной областью. Таким образом, функциональная зависимость - семантическое понятие. Она возникает, когда по значениям одних данных в предметной области можно определить значения других данных. Например, зная табельный номер сотрудника, можно определить его фамилию, по номеру отдела можно определить телефона.

 

Типы  нормальных форм

Первая  нормальная форма (1НФ) - это обычное отношение. Любое отношение автоматически уже находится в 1НФ.

Свойства отношений (это и будут свойства 1НФ):

- в отношении  нет одинаковых кортежей.

- кортежи не  упорядочены. 

- атрибуты не  упорядочены и различаются по наименованию.

- все значения  атрибутов атомарны.

Вторая  нормальная форма (2НФ)

Отношение   находится во второй нормальной форме (2НФ) тогда и только тогда, когда  отношение находится в 1НФ и нет  неключевых атрибутов, зависящих от части сложного ключа.

Неключевой  атрибут - это атрибут, не входящий в  состав никакого потенциального ключа.

Замечание. Если потенциальный ключ отношения является простым, то отношение автоматически находится в 2НФ.

Для устранения функциональной зависимости атрибута от части сложного ключа производят декомпозицию отношений на несколько. Те атрибуты, которые зависят от части сложного ключа выносятся в отдельное отношение.

 

 

Третья  нормальная форма (3НФ)

Отношение   находится в третьей нормальной форме (3НФ) тогда и только тогда, когда отношение находится в 2НФ и все неключевые атрибуты взаимно независимы.

Атрибуты называются взаимно независимыми, если ни один из них не является функционально  зависимым от другого.

Нормализация: неключевые атрибуты, которые являются зависимыми, выносятся в отдельное отношение.

Нормальная  форма Бойса-Кодда (BCNF)

Отношение находится  в нормальной форме Бойса-Кодда, если оно находится в третьей  нормальной форме и каждый детерминант  отношения является потенциальными ключами отношения (отсутствуют функциональные зависимости атрибутов первичного ключа от неключевых атрибутов.)

Четвертая нормальная форма (4НФ)

Многозначные  зависимости – случаи, когда одному значению некоторого атрибута устойчиво  соответствует постоянное множество  значений другого атрибута.

Отношение находится  в 4НФ, если она находится в BCNF и  не содержит нетривиальных многозначных зависимостей, то есть, отношение находится  в 4NF, если все ее многозначные зависимости  являются функциональными.

Пятая нормальная форма (5НФ)

Отношение находится в 5НФ только в том случае, если оно находится в 4НФ и если любая зависимость соединения в отношении следует из существования некоторого потенциального ключа в отношении.

 

Алгоритм  нормализации

Шаг 1 (Приведение к 1НФ). На первом шаге задается одно или несколько отношений, отображающих понятия предметной области. По модели предметной области (не по внешнему виду полученных отношений!) выписываются обнаруженные функциональные зависимости. Все отношения автоматически находятся в 1НФ.

Шаг 2 (Приведение к 2НФ). Если в некоторых отношениях обнаружена зависимость атрибутов от части сложного ключа, то проводим декомпозицию этих отношений на несколько отношений следующим образом: те атрибуты, которые зависят от части сложного ключа выносятся в отдельное отношение вместе с этой частью ключа. В исходном отношении остаются все ключевые атрибуты

Шаг 3 (Приведение к 3НФ). Если в некоторых отношениях обнаружена зависимость некоторых неключевых атрибутов других неключевых атрибутов, то проводим декомпозицию этих отношений следующим образом: те неключевые атрибуты, которые зависят других неключевых атрибутов выносятся в отдельное отношение. В новом отношении ключом становится детерминант функциональной зависимости

 

 

 

 

 

13) Модель сущность-связь

Сущность – множество экземпляров реальных или абстрактных объектов, обладающих общими атрибутами или характеристиками.

Сущность – класс однотипных объектов.

Атрибут сущности – именованная характеристика, являющаяся некоторым свойством сущности.

Ключ  сущности – неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности.

Связь – некоторая ассоциация между двумя сущностями:

- один-к-одному

- один-ко-многим

-много-ко-многим

Модальности связи:

- может 

- должен 

 

Модель  Сущность-Связь (ER-модель) (англ. entity-relationship model или entity-relationship diagram) — это модель данных, позволяющая описывать концептуальные схемы. Она предоставляет графическую нотацию, основанную на блоках и соединяющих их линиях, с помощью которых можно описывать объекты и отношения между ними какой-либо другой модели данных. В этом смысле ER-модель является средством описания моделей данных.