Презентация на тему "Виды моделей баз данных" по информатике в формате powerpoint. Цель данной данной презентации для школьников 8 класса рассказать учащимся о всех моделях баз данных и способах создания компьютерных баз данных. Автор презентации: учитель информатики, Кондакова Л.В.
Фрагменты из презентации
Цели
- Узнать все модели баз данных;
- Узнать основные понятия: Системы Управления Базами Данных (СУБД); классификация баз данных; способы создания компьютерной базы данных;
- Отличать типы баз данных друг от друга
СУБД
комплекс программных средств для создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации
Реляционная модель
- Модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей. В простейшем случае она представляет собой двухмерный массив или двухмерную таблицу, а при создании сложных информационных моделей составит совокупность взаимосвязанных таблиц.
- Каждая строка такой таблицы называется записью.
- Каждый столбец в такой таблице называется полем.
Свойства реляционной модели базы данных:
- Каждый элемент таблицы – один элемент данных;
- Все столбцы в таблице являются однородными, то есть имеют один тип (числа, текст, дата и т. д.);
- Каждый столбец (поле) имеет уникальное имя;
- Одинаковые строки в таблице отсутствуют;
- Порядок следования строк в таблице может быть произвольным и может характеризоваться количеством полей, количеством записей, типом данных
Реляционная модель данных, как правило, состоит из нескольких таблиц, которые связываются между собой ключами. Ключ – это поле, которое однозначно определяет соответствующую запись
Иерархическая модель
- Представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от большего к частному и образующих перевернутое дерево (граф).
- Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи.
- Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяются при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.
- Узел – информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.
Свойства
- Несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня;
- Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), не подчиненный никакой другой вершине;
- Каждый узел имеет свое имя (идентификатор);
Сетевая модель
Похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако характер их отношений принципиально иной. В сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней.
Эта модель данных реализована во многих существующих СУБД, причем на сегодняшний день она является
наиболее распространенной. Основные достоинства реляционного подхода:
небольшой набор простых и точных понятий, которые позволяют моделировать разнообразные предметные области;теоретическая поддержка в виде
мощного математического аппарата
теории множеств и реляционной алгебры;
При формальном рассмотрении этой модели, которая относится к низкоуровневым моделям данных, выделяют следующие основные
аспекты: структурная организация данных
– от этого зависит эффективность хранения данных и скорость их обработки;
способы обеспечения целостности данных – для исключения противоречий между взаимосвязанными элементами данных;
манипулирование данными, т.е.
Структурная организация данных в реляционной модели
Основа реляционной модели –
математическое понятие отношения (англ. – relation).
Физическим представлением отношения является обычная двумерная таблица .
В отдельной таблице обычно хранятся данные для некоторого
информационного объекта (ИО).
При таком способе структурирования данных БД называется реляционной .
Примеры информационных объектов
В таблице реляционной БД столбцы называют полями и они соответствуют реквизитам ИО , для которого предназначена рассматриваемая таблица.
Каждому полю обычно дают содержательное название , причем в отдельной таблице названия полей не
должны повторяться .
Строки таблицы для хранения данных называют записями (или кортежами ).
В полях отдельной записи хранятся значения реквизитов для конкретного экземпляра рассматриваемого ИО.
Пример таблицы для хранения данных
При формировании заголовка таблицы порядок расположения столбцов значения не имеет.
Количество столбцов определяет
степень отношения (таблицы).
Унарное отношение имеет степень 1, а бинарное отношение – степень 2.
Кардинальность отношения
измеряется количеством записей
Фундаментальные (базовые) свойства отношения (таблицы)
1.Каждая ячейка отношения содержит только одно элементарное (атомарное, неделимое) значение.
2.Каждая запись является уникальной, т.е. дублирование записей не допускается.
Это следует из определения таблицы как множества записей, а каждое множество по определению состоит из различных элементов.
3.Порядок размещения записей не имеет никакого значения, что также вытекает из понятия «множество».
При необходимости записи можно
упорядочить с помощью операции
Целостность данных в реляционной модели
Эти требования, гарантирующие корректность данных, включают в себя два условия:
целостность таблиц (отношений);
Требование целостности таблицы
состоит в том, что любая запись в рассматриваемой таблице должна быть отличимой от любой другой записи.
Минимальный набор атрибутов, позволяющий однозначно
идентифицировать каждую запись рассматриваемого отношения,
называется потенциальным ключом. Ключ называют простым, если он состоит из одного атрибута (поля).
Например, по номеру налогоплательщика (ИНН) можно однозначно определить его адрес, фамилию и другие персональные данные.
Ключ называется составным , если он
образован из нескольких атрибутов.
Отношение всегда имеет хотя бы один ключ, т.к. в крайнем случае для этой роли можно использовать все
множество атрибутов.
Тот потенциальный ключ, который выбран для однозначной идентификации
записей таблицы, называют первичным ключом (Primary Key - PK).
В составе первичного ключа ни один атрибут не может содержать пустых значений (NULL).
Остальные потенциальные ключи
становятся альтернативными ключами (Alternate Key - AK).
Для первичного ключа лучше всего
Требование ссылочной |
|||
целостности обусловлено тем, что |
|||
очень часто данные для |
|||
взаимосвязанных информационных |
|||
объектов (ИО) хранятся в разных |
|||
Преподава |
|||
таблицах. |
|||
(РК Кодтели преп |
|||
Код_кафед |
|||
Отчество |
|||
Должность |
Название |
||
(FК Кафедра |
|||
Поурочное планирование 11 класс
2015
Дата: _____________________
Урок 8
Тема урока: «Реляционная база данных»
Цели урока:
Познавательная
знакомить учащихся с понятием реляционной базы данных;
учить создавать многотабличную базу данных и связывать таблицы в ней.
Развивающая
развивать навыки и умения работы с таблицами;
развивать умение анализировать и выделять главное
Воспитательная
Воспитывать аккуратность, внимательность, самостоятельность и дисциплинированность.
Тип урока : урок изучения нового материала
Вид урока: урок-деловая игра
Формы работы: индивидуальная, групповая, фронтальная
Методы: наглядные, словесные, практические
Материалы и оборудование:
персональные компьютеры;
программное обеспечение: СУБД Microsoft Access;
презентация на тему «Реляционная модель базы данных»;
презентация о туристической фирме «Планета путешествий»
Эпиграф к уроку: “Дорогу осилит идущий, а информатику – мыслящий”. (Гюстав Гийом)
Структура урока:
Орг. момент. (1 мин)
Проверка домашнего задания. (1 мин)
Актуализация знаний. (5 мин)
Работа над темой урока. (18 мин)
Физкультминутка. (3 мин)
Практическая часть. (12 мин)
Итог урока. (2 мин)
Рефлексия. (2 мин)
Домашнее задание. (1 мин)
Ход урока
Организационный момент:
- приветствие
- проверка отсутствующих
Проверка домашнего задания:
- просмотр составленных ребусов по предыдущей теме
Вступительное слово учителя: Мы начинаем заседание нашей фирмы компьютерных технологий «Инфоинтеллект». Как вам известно, к нам обратилась вновь созданная туристическая фирма «Планета путешествий» с заявкой на создание базы данных своей фирмы. В конце прошлого заседания каждый менеджер нашей кампании получил задание разработать материал по определенному вопросу, чтобы сегодня мы владели информацией по алгоритму создания реляционной БД и могли приступить к этой работе. Для начала суммируем известные нам факты о базе данных в целом.
Актуализация опорных знаний
Устный опрос:
Продолжите фразы:
БД – это…
– это совокупность взаимосвязанных данных, которые обладают свойствами структурированности, хранятся во внешней памяти компьютера, и организованы по правилам, предполагающим общие принципы описания, хранения и обработки данных.
БД могут быть использованы для создания …
- фонда учебной литературы школьной библиотеки,
Кадрового состава предприятия,
Единого реестра препаратов аптеки,
Нормативных актов гражданского права,
Каталога фильмов кинотеатра…
Типы БД - …
- фактографические и документальные.
Фактографические БД содержат краткие сведения об объектах, представленные в определенном формате, например, Марка машины, завод-изготовитель, год выпуска …
В документальных БД содержится информация разного типа: текстовая, звуковая, графическая, мультимедийная
СУБД – это …
Программное обеспечение, которое позволяет создавать БД, обновлять и дополнять информацию, обеспечивать гибкий доступ к информации.
2. Ответьте на вопросы:
Перечислите основные свойства баз данных (структурированность, взаимосвязанность, независимость от прикладных программ)
Каким требованиям должны удовлетворять СУБД? (возможность манипулирования данными, возможность поиска и формирования запросов, обеспечение целостности данных, обеспечение защиты и секретности)
Назовите простые СУБД, предназначенные для работы в небольших организациях (Access, FoxPro и Paradox)
Назовите СУБД мощного типа (Oracle , Sybase , Informix )
IV . Работа над новой темой
1. Информация от турфирмы
2. Типы моделей БД
3. Реляционная модель данных
4. Варианты типов связей
5. Составляющие реляционной модели
6. Основные типы полей
1. ИНФОРМАЦИЯ ОТ ТУРФИРМЫ
С этим вопросом нас ознакомит менеджер, принимающий заявки от фирм.
С информацией мы познакомимся, просмотрев презентацию о туристической фирме «Планета путешествий», выполненную нашим коллегой.
Просмотр презентации о туристической фирме «Планета путешествий».
2. "ТИПЫ МОДЕЛЕЙ БАЗ ДАННЫХ"
Это некоторые виды моделей БД.
модель 1 модель 2 модель 3
Тип модели БД определяется по типу связи между элементами БД.
-Существуют три основных типа моделей данных –иерархическая(1) и сетевая(2), реляционная(3).
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Иерархическая модель базы данных представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево (граф).
- Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи . Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяется при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.
Узел - информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.
Свойства иерархической модели базы данных:
несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня;
иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), неподчиненный никакой другой вершине;
каждый узел имеет свое имя (идентификатор);
СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ
Сетевая модель базы данных похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако характер их отношений принципиально иной. В сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней . Примером может служить база данных, хранящая сведения о закреплении учителей-предметников за определенными классами, где видно, что один учитель может преподавать в нескольких классах, и что один и тот же предмет могут вести разные учителя.
3. РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
Сегодня на нашем заседании мы должны будем создать многотабличную базу банных , которая будет представлять собой единую базу данных.
После создания различных таблиц, содержащих данные, относящиеся к различным аспектам базы данных, необходимо обеспечить целостность базы данных. Для этого необходимо их связать между собой.
Базы данных, состоящие из нескольких связанных двумерных таблиц, называют реляционными .
Термин «реляционный» (от латинского relatio – отношение) -это модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей. В простейшем случае она представляет собой двухмерную таблицу, а при создании сложных информационных моделей составит совокупность взаимосвязанных таблиц. Каждая строка такой таблицы называется записью . Каждый столбец в такой таблице называется полем .
Модель данных, как и сама база данных, является объектом, имеющим свои определенные свойства.
Реляционная модель базы данных имеет следующие свойства:
Каждый элемент таблицы – один элемент данных.
Все столбцы в таблице являются однородными, т. е. имеют один тип (числа, текст, дата и т. д.).
Каждый столбец (поле) имеет уникальное имя.
Одинаковые строки в таблице отсутствуют.
Порядок следования строк в таблице может быть произвольным и может характеризоваться количеством полей, количеством записей, типом данных.
Над этой моделью базы данных удобно производить следующие действия:
сортировку данных (например, по алфавиту);
поиск записей (например, по фамилиям) и т. д.
выборку данных по группам (например, по датам рождения или по фамилиям);
Главное достоинство таблиц - в их понятности.
Реляционная модель данных, как правило, состоит из нескольких таблиц, которые связываются между собой ключами.
Структура каждой таблицы создаётся с помощью конструктора таблиц. В конструкторе указываются имена полей, типы и форматы полей, назначаются ключи.
Устанавливаются связи между таблицами после их создания, но до заполнения данными .
Для создания реляционной БД в окне СУБД выберем объект Таблицы и выберем вариант Создание таблицы в режиме конструктора .
4. ВАРИАНТЫ ТИПОВ СВЯЗЕЙ
База данных – это совокупность данных и связей между ними.
Для связанных таблиц возможно три варианта типа связи :
«один к одному»;
«один ко многим»;
«многие ко многим».
1. Связь «один к одному».
Наиболее простой способ указать связь между данными – поместить данные совместно, например, в одной строке ведомости о заработной плате. Тогда наглядно видно, на какой должности работает сотрудник фирмы (фамилия) и какую заработную плату он получает (зарплата). Все строки ведомости имеют один шаблон, столбцы содержат данные одного типа.
2. Связь «один ко многим».
Любому элементу, рассматриваемому как объект, свойство или атрибут в информационной системе, может соответствовать несколько других объектов, свойств или атрибутов. Подобная структура имеет несколько уровней. Каждый ее элемент может быть связан с несколькими другими, находящимися на нижнем уровне, и только с одним из более высокого (верхнего) уровня. Такая структура называется древовидной или деревом. Каталоги, подкаталоги и содержащиеся в них файлы образуют древовидную структуру. Такую же структуру имеют практически все министерства, ведомства, армия, предприятия различных отраслей.
3. Связь «многие ко многим».
Производственные отношения между предприятиями часто имеют сложный характер, который отражается в сетевых структурах. Сеть – многоуровневая структура, каждый элемент которой может быть связан как с несколькими элементами нижнего уровня, так и с несколькими элементами верхнего уровня. Например, супермаркет получает товары от нескольких поставщиков. Может быть, что один вид товара поставляют разные поставщика и одновременно один поставщик обеспечивает несколькими товарами. Если рассмотреть связи «товар–поставщик», то они представляют собой сеть. Также сетевая модель получится и при рассмотрении связей «учитель – класс».
5. СОСТАВЛЯЮЩИЕ РЕЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ
Ключ - поле, которое однозначно определяет соответствующую запись.
В реляционных БД строка таблицы называется записью , а столбец - полем . В общем виде это выглядит так:
Каждое поле таблицы имеет имя .
Одна запись содержит информацию об одном объекте той реальной системы, модель которой представлена в таблице. Например, одна запись о каком либо объекте - это информация об одном объекте.
Поля - это различные характеристики (иногда говорят - атрибуты) объекта. Значения полей в одной строчке относятся к одному объекту. Разные поля отличаются именами. А чем отличаются друг от друга разные записи? Записи различаются значениями ключей.
Главным ключом в базах данных называют поле (или совокупность полей), значение которого не повторяется у разных записей.
Например, в БД «Школьная библиотека» разные книги могут иметь одного автора, могут совпадать названия книг, год издания, полка. Но инвентарный номер у каждой книги свой (поле НОМЕР). Он-то и является главным ключом для записей в этой базе данных.
Не всегда удается определить одно поле в качестве ключа. Например, база данных областного управления образования «Школы района», в которой содержатся сведения о всех средних школах районных центров в виде следующей таблицы:
В такой таблице у разных записей не могут совпадать одновременно только два поля ГОРОД и НОМЕР ШКОЛЫ . Эти два поля вместе образуют составной ключ : ГОРОД-НОМЕР ШКОЛЫ . Составной ключ может состоять и более чем из двух полей.
С каждым полем связано еще одно очень важное свойство - тип поля.
Тип определяет множество значений, которые может принимать данное поле в различных записях.
В таблицах, приведённых ниже, показаны примеры простого и составного ключей:
6 . ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПОЛЕЙ
В реляционных БД столбец называется полем . В реляционных базах данных используются четыре основных типа полей:
числовой;
символьный;
дата;
логический.
Числовой тип имеют поля, значения которых могут быть только числами. Для этих данных отводится 1-4 байта. Например, в БД «Ведомость заработной платы предприятия» четыре поля числового типа: ТАРИФНАЯ СТАВКА, НАЧИСЛЕНИЯ, ОТЧИСЛЕНИЯ, СУММА К ВЫДАЧЕ.
Символьный тип имеют поля, в которых будут храниться символьные последовательности (слова, тексты, коды и т.п.). Текстовый тип данных предназначен для ввода текста длиной до 255 символов и устанавливается по умолчанию. Примерами символьных полей являются поля АВТОР и НАЗВАНИЕ в БД «Детская библиотека»; поле ТЕЛЕФОН в БД «Гимназия».
Тип «дата» имеют поля, содержащие календарные даты в форме «день/месяц/год» (в некоторых случаях используется американская форма: месяц/день/год). Для таких данных предусмотрено 8 байт. Тип «дата» имеет поле ДАТА ОТПРАВЛЕНИЯ в БД «Расписание аэровокзала».
Логический тип предназначен для хранения логического значения Да или Нет, Истина или Ложь.Такое поле занимает 1 бит.
Подведём итог, значения полей - это некоторые величины определенных типов. От типа величины зависят те действия, которые можно с ней производить. Например, арифметические операции можно выполнять с числовыми величинами, а с символьными и логическими - нельзя.
7. Понятия, необходимые для понимания процесса приведения модели к реляционной схеме.
Отношение - абстракция описываемого объекта как совокупность его свойств. Мы оперируем совокупностью свойств, которые и определяют объект.
Экземпляр отношения - совокупность значений свойств конкретного объекта.
Первичный ключ - идентифицирующая совокупность атрибутов, т.е. значение этих атрибутов уникально в данном отношении. Не существует двух экземпляров отношения содержащих одинаковые значения в первичном ключе.
Простой атрибут - атрибут, значения которого неделимы.
Сложный атрибут - атрибут, значением которого является совокупность значений нескольких различных свойств объекта или несколько значений одного свойства.
Требования к реляционным моделям:
Рациональные варианты концептуальной схемы базы данных должны удовлетворять третьей нормальной форме, а также следующим требованиям:
Выбранный перечень отношений должен быть минимален. Отношение используется, если только его необходимость обусловлена задачами.
Выбранный перечень атрибутов должен быть минимальным. Атрибут включается в отношение только в том случае, если он будет использоваться.
Первичный ключ отношения должен быть минимальным. То есть нельзя исключить ни один атрибут из идентифицирующей совокупности атрибутов, не нарушив при этом однозначной идентификации.
При выполнении операций над данными не должно возникать трудностей.
Графическая интерпретация реляционной схемы
Отношение представляется в виде полоски, содержащей имена всех атрибутов. Имя отношения пишется над ней.
Первичный ключ отношения должен быть выделен жирной рамкой.
Связи, определенные между отношениями, должны быть показаны линиями, проведенными между связующими атрибутами. Значения экземпляров связующих атрибутов должны совпадать.
V . Физкультминутка.
Эффект: расслабление тела, снятие нервного напряжения, восстановление нормального ритма дыхания.
Моргать в течении 10сек.
с напряжением закрывать на 3-5 с попеременно один и другой глаз.
В течении 10 с несколько раз сильно зажмуриться.
В течении 10 с менять направление взгляда.
Медленно опустить подбородок на грудь и оставаться в таком
положении 5 с. Выполнить упражнение 3 раза.
Эффект: избавление от усталости.
Помассировать лицо, чтобы снять напряжение лицевых мышц.
Надавливая пальцами на затылок в течении 10 с делать вращательные движения вправо, затем влево.
В положении сидя или стоя опустить руки вдоль тела. Расслабить их. Сделать глубокий вдох и на медленном выдохе в течение 10-15 с слегка потрясти руками. Повторить несколько раз.
VI . Закрепление нового материала.
Выполнение практического задания на ПК.
Инструктаж по технике безопасности при работе с компьютером.
Задание: Создать таблицы туристической фирмы в Microsoft Access
Порядок выполнения задания
1. Открыть программу Microsoft Access.
2. Выбрать Новая пустая база данных.
3. Присвоить имя файла Туристическая фирма.
4. Подтвердить Создать.
5. Выбрать Режим таблицы и заполнить таблицу.
Уровень А (2 балла)
В таблице 2 столбца, 6 строк
Страны
Уровень В (4 балла)
В таблице 3 столбца (из них 2 столбца текстовой информации), 6 строк
Виды туров
: Азовское море, Красное море, Чёрное море, Атлантический океан, Тихий океан
: Туры по Европе, Украина: Донецк, Керчь, Изюм, Луганщина, Карпаты
: Украина, Россия
1. Термины и определения 1. База данных (database) – поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области 2. Предметная область – часть реально существующей системы, функционирующая как самостоятельная единица 3. Реляционная БД –тип современных баз данных 4. Таблица (table) – регулярная структура, состоящая из однотипных строк (records), разбитых на столбцы (fields) 5. Таблица реляционной БД – отношение (relation). Строка – кортеж. Столбец – атрибут 2
1. Термины и определения 6. Таблица в концептуальной модели БД – сущность (entity). Набор свойств – атрибуты. Набор допустимых значений – домен 7. Ключевой элемент (regular key) – поле/поля, определяющее значения других полей 8. Первичный ключ (primary key) – элемент, однозначно идентифицирующий строку 9. Связь (relation) – функциональная зависимость между объектами 10. Внешний ключ (foreign key) – ключевой элемент подчиненной (внешней, дочерней) таблицы 11. Ссылочная целостность данных (referential integrity) – набор правил 3
1. Термины и определения 12. Хранимые процедуры (stored procedures) – программные модули, сохраняемые в БД 13. Триггеры (triggers) – хранимые процедуры, запускаемые при изменениях в таблице 14. Объект (object) – элемент информационной системы, имеющий свойства (properties) и реагирующий на события (events) 15. Система – совокупность взаимодействующих между собой и с внешним окружением объектов 16. Репликация БД – создание копий БД (replica) 17. Транзакция – изменение информации в БД 18. Язык SQL (Structured Query Language) – универсальный язык работы с БД 4
2. Структура данных 1. Декартово произведение: D 1 *D 2 *…*D n = d 1 *d 2 *…*d n, где d 1 D 1, d 2 D 2, d n D n Пример: Пусть A (a 1, a 2, a 3) и B (b 1, b 2), тогда С=A*B (a1*b1, a2*b1, a3*b1, a1*b2, a2*b2, a3*b2) 2. Отношение R на множествах D 1, D 2, … D n – это подмножество декартова произведения D 1 * D 2 *…* D n Множества D 1, D 2, … D n – домены Элементы декартова произведения d 1 *d 2 *…*d n – кортежи Число n – степень отношения (n=1 - унарное, n=2 – бинарное,..., n-арное) Количество кортежей – мощность отношения 5
2. Структура данных Свойства отношений: 1. Отсутствие кортежей-дубликатов 2. Отсутствие упорядоченности кортежей 3. Отсутствие упорядоченности атрибутов 4. Атомарность значений атрибутов Проблемы проектирования: Отобразить объекты предметной области в абстрактные объекты модели данных Обеспечить эффективность выполнения запросов к БД 8
3. Теория нормальных форм Последовательность НФ: Первая нормальная форма (1NF) Вторая нормальная форма (2NF) Третья нормальная форма (3NF) Нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF) Четвертая нормальная форма (4NF) Пятая нормальная форма (5NF) Основные свойства нормальных форм: Каждая следующая НФ в некотором смысле лучше предыдущей При переходе к следующей НФ свойства предыдущих НФ сохраняются 9
3. Теория нормальных форм Функциональные зависимости (ФЗ) Атрибут Y некоторого отношения функционально зависит от X, если в любой момент времени каждому значению X соответствует ровно одно значение Y Избыточная функциональная зависимость – зависимость, которая может быть получена на основе других зависимостей, имеющихся в БД Нормализация – обратимый пошаговый процесс замены совокупности отношений другой схемой с устранением избыточных функциональностей Условие обратимости требует: –Не должны появляться ранее отсутствовавшие кортежи –Должны выполняться исходные множества ФЗ 10
3.1. Первая нормальная форма (1NF) Простой атрибут – атрибут, значения которого атомарныййй (неделимы) Сложный атрибут – получается соединением нескольких атомарныйййх атрибутов Отношение находится в 1NF, если значения всех его атрибутов атомарныййй 11 СЛУЖАЩИЙ (номер_служащего, имя, дата_рождения, история_работы, дети)
3.2. Вторая нормальная форма (2NF) Отношение находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от ключа 13 Сотрудник ДолжностьЗарплата Компьютер Гришин Кладовщик 10000,00 р.Нет Васильев Программист 20000,00 р.Есть Иванов Кладовщик 12000,00 р.Нет Сотрудник Должность Гришин Кладовщик Васильев Программист Иванов Кладовщик Должность Компьютер Кладовщик Нет Программист Есть СОТРУДНИКИ (Сотрудник, Должность, Зарплата, Компьютер) СОТРУДНИКИ (Сотрудник, Должность) ДОЛЖНОСТИ (Должность, Компьютер)
3.3. Третья нормальная форма (3NF) Отношение находится в 3НФ, если оно находится во 2НФ и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от Первичного Ключа Если существует такое множество атрибутов Y, что X Y и Y Z, то Z транзитивно зависит от X (X Z) 14 Сотрудник Отдел Телефон Гришин Бухгалтерия Васильев Бухгалтерия Иванов Снабжение Отдел Телефон Бухгалтерия Снабжение Сотрудник Отдел Гришин Бухгалтерия Васильев Бухгалтерия Петров Снабжение
3.4. Бойса-Кодда нормальная форма (BCNF) Отношение находится в BCNF, если оно находится во 3НФ и в ней отсутствуют зависимости атрибутов Первичного Ключа от неключевых атрибутов 15 Номер корта Время начала Время окончания Тариф Член клуба К-171 8:0024:00 Premium Да К-05 8:0020:00 General Нет К-171 8:0020:00 General Нет К-05 12:0018:00 Family Да К-НН 0:0024:00 VIP Да Тариф Время начала Время окончания Premium 8:0024:00 General 8:0020:00 Family 12:0018:00 VIP 0:0024:00 Тариф Номер корта Член клуба PremiumК-171 Да General К-171Нет Family К-05Да General К-05Нет VIP К-ННДа
3.5. Четвёртая нормальная форма (4NF) Отношение находится в 4NF, если оно находится в BCNF и в нём отсутствуют многозначные зависимости, не являющиеся функциональными зависимостями 16 ИМЯКУРСУЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ Петров Теория упругости Петров Теория колебаний Теория упругости Петров Теория упругости Теория колебаний Петров Теория колебаний Иванов Теория удара Иванов Теория удара Теоретическая механика Иванов Теория упругости Теория удара Иванов Теория упругости Теоретическая механика ИМЯКУРС Петров Теория колебаний Петров Теория упругости Иванов Теория удара Иванов Теория упругости ИМЯУЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ Петров Теория колебаний Петров Теория упругости Иванов Теоретическая механика Иванов Теория удара
3.6. Пятая нормальная форма (5NF) Отношение находится в 5НФ тогда и только тогда, когда любая зависимость по соединению в нём определяется только его возможными ключами Основные варианты декомпозиции отношения R с атрибутами {a, b, c}: {a}, {b}, {c}{a, b}, {b, c} {a}, {b, c}{a, b}, {a, c} {a, b}, {c}{b, c}, {a, c} {b}, {a, c}{a, b}, {b, c}, {a, c} Отношение R – результат операции естественного соединения (NATURAL JOIN), тогда: Декомпозиция называется декомпозицией без потерь, если R" в точности совпадает с R 17
3.5. Пятая нормальная форма (5NF) Не всякая декомпозиция является декомпозицией без потерь Пример: Отношение R с атрибутами {a, b, c} 18 R ABc Москва Россия Столица Томск Россия Не столица Берлин Германия Столица R1R1 a Москва Томск Берлин R2R2 bc Россия Столица Россия Не столица Германия Столица R" = R 1 NATURAL JOIN R 2 abc Москва Россия Столица Москва Россия Не столица Москва Германия Столица Томск Россия Столица Томск Россия Не столица Томск Германия Столица Берлин Россия Столица Берлин Россия Не столица Берлин Германия Столица Результат операции соединения этих отношений: Декомпозиция R 1 = {a}, R 2 = {b, c} имеет вид:
3.5. Пятая нормальная форма (5NF) Пример: Отношение R с атрибутами {a, b, c} 19 R1R1 ab Москва Россия Томск Россия Берлин Германия Декомпозиция R 1 = {a, b}, R 2 = {a, c}: R ABc Москва Россия Столица Томск Россия Не столица Берлин Германия Столица R2R2 ac Москва Столица Томск Не столица Берлин Столица Результат операции соединения этих отношений: R ABc Москва Россия Столица Томск Россия Не столица Берлин Германия Столица
3.5. Пятая нормальная форма (5NF) Пример: 20 Ассортимент (продавцы, фирмы, товары) Продавец Фирма Товар Иванов Рога и Копыта Пылесос Иванов Рога и Копыта Хлебница Петров Безенчук&Ко Сучкорез Петров Безенчук&Ко Пылесос Петров Безенчук&Ко Хлебница Петров Безенчук&Ко Зонт Сидоров Безенчук&Ко Пылесос Сидоров Безенчук&Ко Телескоп Сидоров Рога и Копыта Пылесос Сидоров Рога и Копыта Лампа Сидоров Геркулес Вешалка Товары продавцов Продавец Товар Иванов Пылесос Иванов Хлебница Петров Сучкорез Петров Пылесос Петров Хлебница Петров Зонт Сидоров Телескоп Сидоров Пылесос Сидоров Лампа Сидоров Вешалка Фирмы продавцов Продавец Фирма Иванов Рога и Копыта Петров Безенчук&Ко Сидоров Безенчук&Ко Сидоров Рога и Копыта Сидоров Геркулес Товары фирм Фирма Товар Рога и Копыта Пылесос Рога и Копыта Хлебница Рога и Копыта Лампа Безенчук&Ко Сучкорез Безенчук&Ко Пылесос Безенчук&Ко Хлебница Безенчук&Ко Зонт Безенчук&Ко Телескоп Геркулес Вешалка
4. Заключение 1.1NF – значения всех его атрибутов атомарныййй 2.2NF – каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от ключа 3.3NF – каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от Первичного Ключа 4. BCNF – отсутствуют зависимости атрибутов Первичного Ключа от неключевых атрибутов 5.4NF – отсутствуют многозначные зависимости 6.5NF – любая зависимость по соединению определяется только его возможными ключами. Каждая проекция такого отношения содержит не менее одного возможного ключа и не менее одного неключевого атрибута. 22
