Лекция: Базы данных. Модели данных. Реляционная модель данных.
Объекты РМД: отношение, поле, запись, домен, первичный ключ.
Свойства отношений.
БД — совокупность данных организов по определл правилам, предусматривающ принципы работы с данными(описание, хран-е, манипулир-е), независимо от прикладн программ. СУБД – комплекс программных средств для создания БД, поддерж их актуальн сост-я, а также обеспеч возможн предоставл инф-ии. Организ-я и потдержка логической структуры данных обесп-ся ср-вами модели данных.(МД).
МД- совок-ть структур данных и операций их обработки. МД включают в себя следующие компоненты:
1)структуру данных; реализующую представления пользователя на базу;
2)допустимые операции, выполняемые на стр-ре данных и позволяющ. оперировать с ее содер-ем;
3)ограничение для контроля целостности – это средство, позволяющее сохранять данные в согласован. и точном состоянии.
МД неразрывно связаны с 3-х уровневой с/ой организации БД – ANSI/SPARC, в соответствии с ктр выделяются 3 уровня моделей БД.
Уровни:
1) внешняя модель – каждая модель имеет собствен. виденье данных; модели этого уровня наз. датологическими и поддерж. конкретными СУБД .
2) концептуальный – БД представляется в наиболее общем виде и отражает в ест-ной форме объекты предметной области, их св-ва и взаимосвязи м/у ними; модели этого уровня наз. инфологическими. Они используются на стадии проектиров-я БД и не зависят от конкретной СУБД.
3) физический – модели этого уровня определяют использование различных методов организации памяти и стр-р для хранения данных применительно к операц-ым с/ам.
Реляционная модель данных.Данные представлены в виде двумерных таблиц и связей м-у ними. В матем такие табл наз-ся отношениями. Отн-е – именованный объект, знач-е к-го м-т меняться со временем. Знач-е отн-я – знач-е переменной отн-я в данный момент времени. Отн-е хар-ся след-ми понятиями:
Атрибут – соотв-т столбцу (полю) таблицы, а именно свойствам объектов, свед-я о к-х хран-ся в ней.
Степень отн-я – колич-во атрибутов. Кортеж – соотв-т заполненной строке (записи в СУБД Access). Кардинальное число – кол-во кортежей. Первичный ключ – атрибут, значение к-го уникально идентифицирует кортежи (записи). Домен – общая совок-ть значений, из к-го берутся значения для данного атрибута.
Пример:
Отношение степени один называют унарным, степени два – бинарным, степени три – тернарным, степени n – n-арным. Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его степени. Поскольку отношение – это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени. Пусть R – отношение с атрибутами A1, A2, ..., An. Говорят, что множество атрибутов K=(Ai, Aj, ..., Ak) отношения R является возможным ключом R тогда и только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия: Уникальность: в произвольный заданный момент времени никакие два различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj, ..., Ak. Минимальность: ни один из атрибутов Ai, Aj, ..., Ak не может быть исключен из K без нарушения уникальности. Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку по меньшей мере комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом) принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они есть, называются альтернативными ключами.
Св-ва отн-й:
1. нет одинаковых кортежей. Это следует из того, что тело отн-я определено как мн-во кортежей, а мн-во не м-т содержать одинак элементов. Следствие- в отношении всегда сущ-т первичный ключ.
2. кортежи не упорядочены
3. атрибуты отн-й не упорядочены, т.к. заголовок определен как мн-во атрибутов
4. все зн-я атрибутов неделимы, т.к. атрибут определен на своем домене, а домен предс-т собой множество скаляров.
42, Нормализация отношений реляционной модели данных. Функциональные зависимости. Неприводимые функциональные зависимости. Первая, вторая и третья нормальные формы. Нормальные формы более высокого порядка. Цели нормализации отношений.
В реляционной модели данных информ-я рпедставлена в виде двумерных таблиц В матем такие табл наз-ся отношениями. Отн-е – именованный объект, знач-е к-го м-т меняться со временем. Нормализация отношенийОтношения приведено к некотор НФ, если оно удовлетвор заданному набору условий. Функцион зависимость. {Nзач}–> {ФИО}
Для приведения отнош к НФ, начиная со второй, исп-ся декомпозиция (разбиение 1 отн на 2 или более называемые проекциями). Для проверки декомпозиции нужно соединить полученные проекции, ни одна запись не должна пропасть.т.Хеза: Пусть имеется отн-е R(A,B,C) где A,B,C – подмн-ва мн-ва атрибутов R, если R удоблетвор функц зависим А–>B, то R равно соед своих проекций {A,B} и {A,C}
Отношение нах-ся в 1НФ тогда и только тогда, когда значения всех его полей неделимы. (в рамках конкретной БД).
Отношение нах-ся во 2НФ когда оно нах-ся в 1НФ и кажд неключевой атрибут неприводимо зависит от первичного ключа.
Отношения нах-ся в 3НФ, когда они находятся во 2НФ и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.
Функциональная зависимость (ФЗ). Поле В таблицы функционально зависит от поля А той же таблицы в том и только в том случае, когда в любой заданный момент времени для каждого из различных значений поля А обязательно существует только одно из различных значений поля В (допуск-ся, что поля А и В могут быть составными).
ФЗ назыв неприводимой если из её левой части нельзя удрать ни одного поля без наруш зависимости.
Полная ФЗ. Поле В находится в полной функциональной зависимости от составного поля А, если оно функционально зависит от А и не зависит функционально от любого подмножества поля А. Многозначная зависимость. Поле А многозначно определяет поле В той же таблицы, если для каждого значения поля А существует хорошо определенное множество соотв-щих значений В. Для примера рассмотрим таблицу «Обучение».