МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) КАФЕДРА ИКТ 1 Лекция 4. Проектирование БД. От и до. Курс: Базы Данных

2 3 уровня Концептуальный Логический Физический

3 Концептуальный уровень. Определение Конструирование информационной модели предприятия, не зависящей от каких-либо физических условий реализации.

4 Концептуальный уровень. Состав работ 1. Выявление сущностей. 2. Определение связей. 3. Поиск атрибутов и определение их доменов. 4. Определение потенциальных и первичных ключей (если это возможно). 5. Поиск и удаление избыточности. 6. Проверка соответствия модели необходимым транзакциям. 7. Обсуждение моделей с конечными пользователями.

5 Устранение дефектов Разветвление: в каком Филиале работает Сотрудник? Сотрудник Филиал Отдел < HASOPERATES> 1…*1…1 1…*

6 Устранение дефектов Разветвление: в каком Филиале работает Сотрудник? Сотрудник Филиал Отдел HAS>OPERATES> 1…*1…1 1…* Устранить дефект типа «разветвление» позволяет реструктуризация модели Устранить дефект типа «разветвление» позволяет реструктуризация модели

7 Устранение дефектов Разрыв: какой Филиал работает с Объектом собственности? Отдел Сотрудник Объект собственности Объект собственности HAS>OVERSEES> 1/1…10…10…*

8 Устранение дефектов Разрыв: какой Филиал работает с Объектом собственности? Отдел Сотрудник Объект собственности Объект собственности HAS>OVERSEES> 1/1…10…10…* Введение связи Offers позволяет устранить дефект типа «разрыв» 1…1 1…* OFFERS>

9 Критерии выбора первичного ключа ключ с минимальным набором атрибутов. ключ, вероятность изменения значений которого минимальна. ключ, значения которого имеют минимальную длину (в случае текстовых атрибутов). ключ, значения которого имеют наименьшую максимальную длину (в случае цифровых атрибутов). ключ, с которым будет проще всего работать (с точки зрения пользователя).

10 Staff staffNo BusinessOwner ownerNo PropertyForRent propertyNo viewDate comment viewDate comment Client clientNo Preference PrivateOwner ownerNo Lease leaseNo Registers > * < Views Hold States * 0..* < Supervises Manages Supervisor BOwns AssociatedWith 1..* POwns 0..* 1..1

11 Логический уровень. Определение Конструирование модели предприятия с учетом типа применяемой СУБД

12 Логический уровень. Состав работ 1. Внесение в модель особенностей типа выбранной СУБД (преобразование связей и многозначных атрибутов) 2. Проверка отношений с помощью правил нормализации. 3. Проверка соответствия модели необходимым транзакциям. 4. Определение требований поддержки целостности. 5. Проверка возможностей расширения модели в будущем. 6. Обсуждение модели с пользователями.

13 Иерархическая модель Раздел Подкласс Группа Подгруппа Класс … … … … ……… … …

14 Иерархическая модель: пример

15 Сетевая модель

16 Реляционная модель

17 Нормализация Требование, предъявляемое к структуре таблиц в теории реляционных баз данных для устранения из базы избыточных функциональных зависимостей между атрибутами

18 Аномалии Определение: ситуация в таблицах БД, приводящая к противоречиям в БД, либо существенно усложняющая обработку данных Аномалии модификации Аномалии удаления Аномалии добавления

19 Ограничения целостности Обязательные данные. Ограничения для доменов атрибутов. Целостность сущностей. Ссылочная целостность. Ограничения предметной области.

20 Все поняли? :-) :-( :-|

21 Первая нормальная форма (1NF) Каждый атрибут атомарен и все строки различны. До и после:

22 Вторая нормальная форма (2NF) Функционально полная зависимость любого атрибута от первичного ключа.

23 Третья нормальная форма (3NF) Нет транзитивных зависимостей атрибутов от первичного ключа

24 Нормальная форма БойсаКодда (NFBC) В отношении существует только один потенциальный ключ

25 Этап 1.1 Словарь данных (Сущности) Имя сущностиОписаниеПсевдонимыМестанохождение экземпляров сущности StaffОбщее обозначение всех сотрудников компании N EmployeeКаждый сотрудник компании работает в конкретном отделении PropertyForRentОбщее обозначение всех объектов Недвижимости PropertyКаждый объект недвижимости имеет одного владельца и передается в аренду в определенном отделении компании

26 Этап 1.2 Проектировщиков интересуют только: связи, необходимые для удовлетворения требований к проекту!

27 Этап 1.2 Словарь данных (Связи) Имя сущностиКратностьСвязьИмя сущностиКратность Staff0..1ManagesPropertyForRent SupervisesStaff0..10 PropertyForRent1..1AssociatedLease0..*

28 Этап 1.3 Словарь данных (Сущности и атрибуты)

29 Этап 1.4 Словарь данных (Сущности, атрибуты и домены)

30 Этап 1.5 Критерии выбора первичного ключа: o ключ с минимальным набором атрибутов. o ключ, вероятность изменения значений которого минимальна. o ключ, значения которого имеют минимальную длину (в случае текстовых атрибутов). o ключ, значения которого имеют наименьшую максимальную длину (в случае цифровых атрибутов). o ключ, с которым будет проще всего работать (с точки зрения пользователя).

31 Этап 1.7 Является ли эта модель избыточной? Woman Man Child Married to> * MotherOf FatherOf

32 Этап 1.8 Транзакции (логические единицы работы): o Действие или ряд действий, выполняемых одним пользователем или прикладной программой, которые осуществляют чтение или изменение содержимого базы данных. o Свойства: Неделимость (атомарность); Согласованность; Изолированность; Устойчивость.

33 Логический уровень. Состав работ 1. Внесение в концептуальную модель особенностей логической 2. Определение набора отношений исходя из структуры логической модели данных. 3. Проверка отношений с помощью правил нормализации. 4. Проверка соответствия отношений требованиям пользовательских транзакций. 5. Определение требований поддержки целостности данных. 6. Создание логической модели данных. 7. Проверка логической модели данных. 8. Проверка возможностей расширения модели в будущем. 9. Обсуждение глобальной модели данных с пользователями.

34 Формирование логической модели В данном случае говорим о реляционной модели

35 Формирование логической модели В данном случае говорим о реляционной модели

36 Формирование логической модели В данном случае говорим о реляционной модели

37 Этап 2.3 1НФ удаляет из отношений повторяющиеся группы атрибутов; 2НФ устраняет частичную зависимость атрибутов от первичного ключа; 3НФ устраняет транзитивную зависимость атрибутов от первичного ключа; НФБК удаляет из функциональных зависимостей оставшиеся аномалии.

38 Этап 2.3 НФБК (Нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF)): o Таблица находится в BCNF, если она находится в 3NF, и при этом отсутствуют функциональные зависимости атрибутов первичного ключа от не-ключевых атрибутов. o Таблица может находиться в 3NF, но не в BCNF, только в одном случае: если она имеет, помимо первичного ключа, еще по крайней мере один возможный ключ.

39 Этап 2.5 Словарь данных (отношение)