Свойства таблиц (отношений) в реляционной модели данных

Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

- каждый элемент таблицы — один элемент данных;

- все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

- каждый столбец имеет уникальное имя;

- одинаковые строки в таблице отсутствуют;

- порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Способы наглядного представления информационного объекта

Информационный объект - это описание реального объекта, явления, процесса, события в виде совокупности логически связанных реквизитов (информационных элементов).

Информационный объект определенного реквизитного состава и структуры образует класс (тип), ему присваивается уникальное имя (символьное обозначение).

Информационный объект имеет множество реализаций - экземпляров, каждый из которых представлен совокупностью конкретных значений реквизитов и идентифицируется значением ключа (простого - один реквизит или составного - несколько реквизитов). Остальные реквизиты информационного объекта являются описательными. Одни и те же реквизиты в одних информационных объектах могут быть ключевыми, а в других - описательными. Информационный объект может иметь несколько ключей.

12)По какому принципу атрибуты (реквизиты) группируются в отношения в р­е­ля­ци­он­ной модели данных?

Одни и те же данные могут группироваться в таблицы (отношения) различными способами, т.е. возможна организация различных наборов отношений взаимосвязанных информационных объектов. Группировка атрибутов в отношениях должна быть рациональной, т.е. минимизирующей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки и обновления. Определенный набор отношений обладает лучшими свойствами при включении, модификации, удалении данных, чем все остальные возможные наборы отношений, если он отвечает требованиям нормализации отношений.

Что такое нормализация отношений? Первая норма форма

Нормализация отношений — формальный аппарат ограничений на формирование отношений (таблиц), который позволяет устранить дублирование, обеспечивает непротиворечивость хранимых в базе данных, уменьшает трудозатраты на ведение (ввод, корректировка) базы данных.

Е. Коддом выделены три нормальные формы отношений и предложен механизм, позволяющий любое отношение преобразовать к 3-ьей (самой совершенной) нормальной форме.

Первая нормальная форма (1НФ)

Отношение называется нормализованным или приведенным к 1-ой норме, если все его атрибуты просты (далее неделимы).

Пример 1. Отношение

Студент = (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата, Группа)

находится в 1-ой нормальной форме.

Преобразование отношения к 1-ой нормальной форме может привести к увеличению количества реквизитов (полей) отношения и изменению ключа.

Вторая норма форма. Понятие полной функциональной зависимости описательных реквизитов.

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.