Что понимается под структурированием данных в базе данных.

Понятие базы данных. Пример

В широком смысле слова база данных (БД) — это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области.

Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации, например, предприятие, вуз и т.д.

Что понимается под структурированием данных в базе данных?

Структурирование — это введение соглашений о способах представления данных. Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом файле. Пример 1. Пример неструктурированных данных, содержащих сведения о студентах: (Номер личного дела, фамилию, имя, отчество и год рождения). Легко убедиться, что сложно организовать поиск необходимых данных, хранящихся в неструктурированном виде, а упорядочить подобную информацию практически не представляется реальным.

Личное дело N 16493, Сергеев Петр Михайлович, дата рождения 1 января 1876 г; Л/д. N 16593. Петрова Анна Владимировна, дата рожд. 15 марта 1975 г; N личн. дела 16693, д.р. 14.04,78, Анохин Андрей Борисович.

Структурные элементы базы данных.

Поле — элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации — реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

- имя, например: Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения;

- тип, например: символьный, числовой, календарный;

- длина, например, 15 байт, причем будет определяться максимально возможным количеством символов;

- точность (для числовых данных), например, два десятичных знака для отображения дробной части числа.

- Запись — совокупность логически связанных полей.

- Экземпляр записи — отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

- Файл (таблица) — совокупность экземпляров записей одной структуры.

 

 

5) Описание логической структуры записи файла базы данных

Описание логической структуры записи файла содержит последовательность расположения полей записи и их основные характеристики.

В следующей таблице приведен пример описания логической структуры записи файла (таблицы) СТУДЕНТ. Структура записи файла СТУДЕНТ линейная, она содержит записи фиксированной длины. Повторяющиеся группы значений полей в записи отсутствуют. Обращение к значению поля производится по его номеру.

Имя файла: СТУДЕНТ
Поле	Признак ключа	Формат поля
Обозначение	Наименование	Тип	Длина	Точность
Номер	N личного дела	*	Симв
Фамилия	Фамилия студента		Симв
Имя	Имя студента		Симв
Отчество	Отчество студента		Симв
Дата	Дата рождения		Дата

Понятия первичного и вторичного ключей в базе данных

В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами:

- первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи,

- и вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей).

7) Сетевая модель данных: основные понятия, описание, схема

Сетевая модель данных

Сетевая БД-это набор узлов, в которых каждый может быть связан с каждым.(например, схема дорог)

В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. На рис. 6 изображена сетевая структура базы данных в виде графа.

Рис. 6. Графическое изображение сетевой структуры

Примером сложной сетевой структуры может служить структура базы данных, содержащей сведения о студентах, участвующих в научно-исследовательских работах (НИРС). Возможно участие одного студента в нескольких НИРС, а также участие нескольких студентов в разработке одной НИРС (рис. 7).

Иванов В.

Петров А.

Сидоров Н.

Сергеева П.И. Информатика

Некрасова М.С. Экономика

Кириллов В.П. Экология

Павлова И.М. История

Студент(номер зачетной книжки, фамилия, группа)

Работа(шифр, руководитель, область)

 

Рис. 7. Пример сетевой структуры БД

 

 

8) Иерархическая модель данных: описание, основные понятия, схема

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен на рис. 5.

К основным понятиям иерархической структуры относятся:

- уровень,

- элемент (узел),

- связь.

Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа.

Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне.

Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне.

Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как видно из рис. 5, для записи С4 путь проходит через записи А и ВЗ.

Рис. 5. Графическое изображение иерархической структуры БД

Примером иерархической модели данных может служить структура
ВУЗ-ГРУППА-СТУДЕНТ, так как каждый студент учится в определенной (только одной) группе, которая относится к определенному (только одному) институту.

9) Реляционная модель данных: основные понятия, описание.

Реляционная модель данных

Понятие реляционный (англ. relation — отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных Е. Кодда.

Эти модели характеризуются:

- простотой структуры данных,

- удобным для пользователя табличным представлением

- и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц.

Реляционной таблицей можно представить информацию о студентах, обучающихся в вузе (см. таблицу).

N личного дела	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения	Группа
	Сергеев	Петр	Михайлович	01.01.76
	Петрова	Анна	Владимировна	15.03.75
	Анохин	Андрей	Борисович	14.04.76

 

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы — атрибутам отношений, доменам, полям.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем).

Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ. В приведенной таблице ключевым полем таблицы является "N личного дела".

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ — ключ второй таблицы.

Приведем пример реляционной модели, построенной на основе отношений: СТУДЕНТ, СЕССИЯ, СТИПЕНДИЯ.

Рис. 8. Пример реляционной модели

Здесь представлены три информационного объекта:

СТУДЕНТ (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения, Группа);

СЕССИЯ (Номер, Оценка 1, Оценка 2, Оценка 3, Оценка 4, Результат):

СТИПЕНДИЯ (Результат, Процент),

Таблицы СТУДЕНТ И СЕССИЯ имеют совпадающие ключи (Номер), что дает возможность легко организовать связь между ними. Таблица СЕССИЯ имеет первичный ключ Номер и содержит внешний ключ Результат, который обеспечивает ее связь с таблицей СТИПЕНДИЯ.

Вторая нормальная форма

Предварительно поясним понятия:

· «функциональная зависимость» и

· «полная функциональная зависимость».

Пусть А и В — два атрибута некоторого отношения. Говорят, что А функционально зависит от В, если в любой момент времени каждому значению А соответствует не более, чем одно значение В. Это обозначается так: А®В.

В нормализованном отношении все неключевые атрибуты (т.е. описательные реквизиты) функционально зависят от ключа отношения, то есть определенному значению ключевого реквизита соответствует только одно значение описательного реквизита.

Такое определение функциональной зависимости позволяет при анализе всех взаимосвязей атрибутов предметной области (ПО) выделить самостоятельные информационные объекты.

Пример графического изображения функциональных зависимостей атрибутов ИО «Студент»:

Номер
Фамилия
Имя
Отчество
Дата
Группа

 

В случае составного ключа (состоящего из нескольких атрибутов) вводится понятие функционально полной зависимости.

Говорят, что неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа, если он функционально зависит от ключа, но не находится в функциональной зависимости ни от какой части составного ключа.

Пример 4. В отношении R2 атрибуты ФИО сотрудника, Оклад, Комната, Телефон не находятся в полной функциональной зависимости от ключа отношения, так как они функционально зависят от части ключа Таб. №.

Рационально ли в этой таблице хранить поле Оклад?

1) Имеет место дублирование информации, если сотрудник имеет много детей. При изменении оклада придется исправлять несколько записей.

2) Проблема с бездетными сотрудниками — им не соответствует ни одна запись, то есть БД не может содержать сведений о таких сотрудниках.

 

То есть отношение требует дальнейших преобразований.

 

Отношение будет находиться во 2-ой НФ, если оно находится в 1НФ, и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа.

 

В нашем примере отношение R2 следует преобразовать в два отношения R3 и R4, каждое из которых находится в 2НФ.

R3 «Дети»

Таб. № сотрудника	Имя ребенка	Возраст
	Саша
	Женя
	Вася
	Вова
	Женя
	Вова

R4 «Сотрудники»

Таб. № сотрудника	ФИО сотрудника	Оклад	Комната	Телефон
	Иванов Л.А
	Иванов Л.А
	Иванов Л.А
	Темкин М.Г.
	Кошкин В.К.
	Кошкин В.К

 

 

То есть построено отношение R3, из которого были исключены атрибуты, не зависящие функционально полно от составного ключа;

Образовали отношение R4, куда вошли атрибуты, которые функционально зависят от части «Таб №» составного ключа.

 

15) Третья нормальная форма. Транзитивная зависимость описательных реквизитов

Третья нормальная форма

Эта форма опирается на понятие нетранзитивной зависимости.

Пусть А, В, С — три атрибута некоторого отношения. При этом А ® В и В®С, но обратное отсутствует, то есть Ѯ или В®А.

Тогда говорят, что С транзитивно зависит от А.

В отношении R4 содержится пример транзитивной зависимости:

Тав.№ ®Комната® Телефон

Хранение в отношении атрибутов, находящихся в транзитивной зависимости от ключа порождает ряд неудобств

o № телефона — это характеристика комнаты, поэтому сведения о телефоне будут многократно дублироваться для всех сотрудников, рабочие места которых расположены в одной комнате;

o Изменение № телефона потребует корректировки большого числа записей.

Сложности возникают, если в комнате нет, например, временно рабочих мест или когда единственный обитатель комнаты переселился в другую. Отношение R4 позволяет содержать информацию о комнате и установленном в нем телефоне только, когда за комнатой закреплено рабочее место хотя бы одного сотрудника.

 

Понятие базы данных. Пример

В широком смысле слова база данных (БД) — это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области.

Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации, например, предприятие, вуз и т.д.

Что понимается под структурированием данных в базе данных?

Структурирование — это введение соглашений о способах представления данных. Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом файле. Пример 1. Пример неструктурированных данных, содержащих сведения о студентах: (Номер личного дела, фамилию, имя, отчество и год рождения). Легко убедиться, что сложно организовать поиск необходимых данных, хранящихся в неструктурированном виде, а упорядочить подобную информацию практически не представляется реальным.

Личное дело N 16493, Сергеев Петр Михайлович, дата рождения 1 января 1876 г; Л/д. N 16593. Петрова Анна Владимировна, дата рожд. 15 марта 1975 г; N личн. дела 16693, д.р. 14.04,78, Анохин Андрей Борисович.