Презентация "Основные определения реляционной модели данных"
Подписи к слайдам:
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ
- ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ
- В основе реляционных систем лежит реляционная модель данных.
- Принципы реляционной модели были заложены в 1969–1970 гг. американским ученым Е. Ф. Коддом (E. F. Codd), в то время работавшим в корпорации IBM. Будучи математиком по образованию, он привнес в область управления базами данных строгие математические принципы и точность, которых не хватало ранним системам. Хотя реляционный подход утвердился не сразу, можно отметить, что почти все созданные с конца 70-х гг. продукты баз данных основаны именно на реляционном подходе.
- Подавляющее большинство научных исследований в области баз данных в течение последних 35 лет также проводилось именно в этом направлении.
- Рассматривая и постепенно уточняя основные понятия реляционной модели, будем иметь в виду три компоненты модели данных:
- структуры данных,
- операции, которые можно выполнять над данными, и
- ограничения, связанные с обеспечением целостности данных.
- Основной структурой данных в реляционной модели являются таблицы, называемые в реляционной теории отношениями. Собственно от термина отношение (по-английски relation) и произошло само название модели – реляционная. На рисунке приведен пример такой таблицы-отношения и пояснение основных терминов реляционной модели – кортеж, кардинальное число, атрибут, степень, домен, первичный ключ.
- Отношение это таблица, подобная приведенной на рисунке, состоящая из строк и столбцов и имеющая вверху строку, называемую заголовок отношения.
- Строки таблицы-отношения называются кортежами (tuple), а столбцы атрибутами (attribute).
- Количество кортежей в отношении называется кардинальным числом отношения, а количество атрибутов называется степенью отношения.
- Каждый атрибут в отношении имеет наименование, которое указывается в заголовочной части отношения.
- Ключ отношения – это атрибут или набор атрибутов отношения такие, что в любой момент времени в отношении не существует строк, для которых значение или комбинация значений ключевых атрибутов являются одинаковыми. Ключ, таким образом, является уникальным идентификатором кортежей отношения (на рисунке ключевой атрибут выделен жирным шрифтом).
- Домен отношения – это множество значений, из которого могут браться значения конкретного атрибута. То есть конкретный набор значений атрибута в любой момент времени должен быть подмножеством множества значений домена, на котором определен этот атрибут. Значения атрибута, которые отсутствуют в множестве, задаваемом доменом, являются недопустимыми.
- Понятие домена является важным для реляционной модели. Домен фактически задает ограничения, которым должны удовлетворять значения соответствующего атрибута.
- Как уже отмечалось, приведенные выше определения не являются строгими. Такие термины как таблица, строка, столбец, строго говоря, не являются полностью эквивалентными используемым в реляционной модели математическим понятиям отношение, кортеж, атрибут соответственно. Однако на практике их часто используют именно как синонимы, что, в общем, допустимо, если при этом понимать, какой действительный смысл вкладывается в эти термины.
- Основные задачи проектирования баз данных:
- Обеспечение хранения в БД всей необходимой информации.
- Обеспечение возможности получения данных по всем необходимым запросам.
- Сокращение избыточности и дублирования данных.
- Обеспечение целостности данных (правильности их содержания): исключение противоречий в содержании данных, исключение их потери и т.д.
- Основные этапы проектирования баз данных:
- 1) Концептуальное (инфологическое) проектирование – построение формализованной модели предметной области. Такая модель строится с использованием стандартных языковых средств, обычно графических, например ER-диаграмм (диаграмм «Сущность-связь»). Такая модель строится без ориентации на какую-либо конкретную СУБД.
- Основные элементы данной модели:
- Описание объектов предметной области и связей между ними.
- Описание информационных потребностей пользователей (описание основных запросов к БД).
- Описание алгоритмических зависимостей между данными.
- Описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.
- 2) Логическое (даталогическое) проектирование – отображение инфологической модели на модель данных, используемую в конкретной СУБД, например на реляционную модель данных. Для реляционных СУБД даталогическая модель – набор таблиц, обычно с указанием ключевых полей, связей между таблицами. Если инфологическая модель построена в виде ER-диаграмм (или других формализованных средств), то даталогическое проектирование представляет собой построение таблиц по определённым формализованным правилам, а также нормализацию этих таблиц. Этот этап может быть в значительной степени автоматизирован.
- 3) Физическое проектирование – реализация даталогической модели средствами конкретной СУБД, а также выбор решений, связанных с физической средой хранения данных: выбор методов управления дисковой памятью, методов доступа к данным, методов сжатия данных и т.д. – эти задачи решаются в основном средствами СУБД и скрыты от разработчика БД.
- На этапе инфологического проектирования в ходе сбора информации о предметной области требуется выяснить:
- основные объекты предметной области (объекты, о которых должна храниться информация в БД);
- атрибуты объектов;
- связи между объектами;
- основные запросы к БД.
- Принципы разработки многопользовательских баз данных должны сводиться к соблюдению двух обязательных условий: системного подхода и стандартизации.
- Системный подход. Системный подход к разработке информационной системы означает, что такая система рассматривается как большая система, состоящая из некоторого множества взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов. При проектировании информационных систем необходимо соблюдать следующие принципы:
- учет интересов всех потенциальных пользователей систем;
- модульный принцип разработки и внедрения.
- Стандартизация. Стандартизация разработки информационных систем, учитывая их многопользовательский характер, имеет следующие аспекты:
- информационный;
- программный;
- аппаратный.
- Стандартизация информационного обеспечения обусловлена принципами компьютерной обработки символьной информации, так как объекты баз данных должны однозначно распознаваться компьютером.
- Модель сущность-связь (ERM) — модель данных, позволяющая описывать концептуальные схемы предметной области.
- ER-модель используется при высокоуровневом (концептуальном) проектировании баз данных. С её помощью можно выделить ключевые сущности и обозначить связи, которые могут устанавливаться между этими сущностями.
- Во время проектирования баз данных происходит преобразование ER-модели в конкретную схему базы данных на основе выбранной модели данных (реляционной, объектной, сетевой или др.).
- ER-модель представляет собой формальную конструкцию, которая сама по себе не предписывает никаких графических средств её визуализации.
- Модель «сущность-связь» была предложена в 1976 году Питером Пин-Шен Ченом (англ. Peter Pin-Shen Chen), американским профессором компьютерных наук в университете штата Луизиана.
- Нотация Питера Чена
- Множества сущностей изображаются в виде прямоугольников, множества отношений изображаются в виде ромбов.
- Если сущность участвует в отношении, они связаны линией. Если отношение не является обязательным, то линия пунктирная.
- Атрибуты изображаются в виде овалов и связываются линией с одним отношением или с одной сущностью
- Преобразование концептуальной модели в реляционную состоит в следующем:
- Построить набор предварительных таблиц и указать первичные ключи.
- Провести процесс нормализации.
- Первый пункт мы рассматривали в третьем уроке, со вторым мы пока не знакомы, но ознакомимся на практике. Итак, нам надо построить набор таблиц.
- Сделать это несложно, т.к. таблицы - это наши объекты, а поля таблиц - атрибуты объектов. Набор предварительных таблиц, исходя из нашей концептуальной модели, выглядит так:
- Таким образом, у нас определены таблицы, поля, первичные ключи (РК) и связи (FK).
- В таблицах Журнал поставок и Журнал покупок первичные ключи - составные, т.е. состоят из двух полей.
- Теоретически бывают таблицы, в которых все поля являются одним составным ключом.
- Нормализация - это пошаговый, обратимый процесс замены исходной схемы другой схемой, в которой таблицы имеют более простую и логичную структуру. Это нужно для устранения избыточности данных.
Информатика - еще материалы к урокам:
- Презентация "CLUSTER ANALYSIS"
- Презентация "Объектно-ориентированные базы данных"
- Презентация "Призначення особливості та можливості СУБД Ms Access"
- Презентация "Основные понятия баз данных и СУБД. Модели данных"
- Презентация "Создание базы данных"
- Тест по безопасности в Интернете "Платёжное мошенничество"
