Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
8.2. Структурные элементы базы данных. Нормализация отношений и типы связей в БД
8.2. 1. Структурные элементы базы данных
Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле, запись, отношение, файл.
Поле – элементарная единица логической организации данных. В двумерной таблице поле – одни из столбцов таблицы. При создании БД нужно предварительно описать все поля. Для описания поля используются следующие характеристики:
Запись (рис. 8.6) – совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи – отдельная реализация записи, содержит конкретные значения ее полей т.е. одна строка двумерной таблицы. (В табл. 8.1. один экземпляр записи характеризует студента Сергеева, второй – Петрову).
Рис. 8.6
Отношение (таблица) – совокупность экземпляров записей одной структуры (табл. 8.2 - отношение).
Файл – одна или несколько связанных между собой таблиц.
Описание логической структуры записи файла содержит последовательность расположение полей записи и их основные характеристики, как это показано в табл. 8.2.
Таблица 8.2
|
Имя файла |
|||||
|
Поле |
Признак ключа |
Формат поля |
|||
|
Имя (обозначение) |
Полное наименование |
Тип |
Длина |
Точность (для чисел) |
|
|
Имя 1 |
|||||
|
… |
|||||
|
Имя n |
Как видно из табл. 8.2, кроме уже известных характеристик, в структуре записи файла указываются поля, значение которых являются ключами. Ключ – это такое поле, по которому можно однозначно найти любую запись в базе данных. В табл. 8.1 таким ключом может быть только поле “№ личного дела” (если, например, выбрать в качестве ключа поле Фамилия, то однозначность поиска нужной записи о студенте не будет обеспечена, т.к. в любой достаточно большой БД обязательно окажется несколько студентов с фамилиями Иванов, Смирнов и т. д.).
В табл. 8.3.приведен пример описание логической структуры записи файла (таблицы СТУДЕНТ, содержимое которого приводится в табл. 8.1.
Таблица 8.3
|
Имя файла |
||||
|
Поле |
Формат поля |
|||
|
Обозначение в БД |
Полное наименование |
Тип |
Длина |
Точность (для чисел) |
|
Номер |
№ личного дела |
Числ. |
5 |
|
|
Фамилия |
Фамилия студента |
Симв. |
15 |
|
|
Имя |
Имя студента |
Симв. |
10 |
|
|
Отчество |
Отчество студента |
Симв. |
15 |
|
|
Дата |
Дата рождения |
Дата |
8 |
Как уже отмечалось, таблицы БД в реляционных моделях называются отношениями, стоки записями, а столбцы – атрибутами отношений (полями). Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи можно однозначно определить только значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ. В примере, показанном в табл. 8.1, простым ключевым полем таблицы является “№ личного дела”. Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей).
На рис. 8.7 показан пример, реляционной модели, построенной на основе отношений (таблиц): СТУДЕНТ, СЕССИЯ, СТИПЕНДИЯ.
Рис. 8.7
Таблицы, входящие в состав модели рис. 8.7, могут включать, например, следующие поля:
СТУДЕНТ (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения, Группа);
СЕССИЯ (Номер, Оценка1, Оценка2, Оценка3, Оценка4, Результат);
СТИПЕНДИЯ (Результат, Процент).
Выделенные поля в описанных таблицах являются ключевыми. Поле Номер – это номер личного дела студента. Поле Результат – средний балл студента за сессию.
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.
8.2.2. Нормализация отношений
Одни и те же данные могут группироваться в таблицы (отношения) различными способами. Возможная организация различных наборов отношений должна быть рациональной, т.е. исключающей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки и обновления.
Нормализация отношений - формальный аппарат ограничений на формирование отношений (таблиц), который позволяет устранить дублирование, обеспечивает непротиворечивость хранимых в базе данных, уменьшает трудозатраты на ведение (ввод, корректировку) базы данных. Е. Коддом выделены три нормальные формы отношений и предложен механизм, позволяющий любое отношение преобразовать к третьей (самой совершенной) нормальной форме.
Подробно о нормализации отношений читайте в электронном учебнике, файл Раздел 8.
8.2.3. Типы связей в БД
Все информационные объекты предметной области связаны между собой. Различаются связи нескольких типов, для которых введены следующие обозначения:
- один к одному (1:1);
- один ко многим (1:М) или (1:∞);
- многие ко многим (М:М) или (∞:∞).
Рассмотрим эти типы связей на примере.
Дана совокупность информационных объектов, отражающих учебный процесс в вузе:
СТУДЕНТ (Номер, Фамилия И.О)
СЕССИЯ (Номер, Оценка1, Оценка2, Оценка3, Оценка4, Результат)
СТИПЕНДИЯ (Результат, Процент)
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (Код преподавателя, Фамилия И.О).
Связь один к одному (1:1) предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует не более одного экземпляра информационного объекта В и наоборот.
Рис.8.8 иллюстрирует указанный тип отношений.
А1 В1
А2 А В
А3 В2
Рис. 8.8
Примером связи 1:1 может служить связь между информационными объектами СТУДЕНТ и СЕССИЯ:
СТУДЕНТ СЕССИЯ
Каждый студент имеет определенный набор экзаменационных оценок в сессию.
Рассмотрим пример заполнения двух таблиц.Одной строке таблицы СТУДЕНТ соответствует одна строка таблицы СЕССИЯ.
При связи один ко многим (1:М) одному экземпляру информационного объект А соответствует 0,1 или больше экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с одним экземпляром объекта А. Графически данное соответствие имеет вид, представленный на рис. 8.9.
А1 В1
А2 В2
А3 В3
Рис. 8.9
Примером связи 1:М служит связь между информационными объектами СТИПЕНДИЯ и СЕССИЯ:
СТИПЕНДИЯ СЕССИЯ
Установленный размер стипендии по результатам сдачи сессии может повторяться многократно для различных студентов.
Рассмотрим пример заполнения таблиц СЕССИЯ и СТИПЕНДИЯ.
Здесь первой строке таблицы СТИПЕНДИЯ соответствует первая и пятая строки таблицы СЕССИЯ; второй строке таблицы СТИПЕНДИЯ соответствует вторая и четвертая строки таблицы СЕССИЯ и третьей строке таблицы СТИПЕНДИЯ соответствует третья строка таблицы СЕССИЯ. Т.е. одной строке табл. 8.6 соответствует одна или больше строк табл. 8.7.
Связь многие со многими (М:М) предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0,1 или более экземпляров объекта В и наоборот.
На рис. 8.10 графически представлено указанное соответствие.
А1 В1
А2 В2
А3 В3
Рис. 8.10
Примером данного отношения служит связь между информацион-ными объектами СТУДЕНТ и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
СТУДЕНТ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Один студент обучается у многих преподавателей, один преподаватель обучает многих студентов.
ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ С ТЕМОЙ 8-2
Вы завершили изучение второй темы восьмого раздела курса. Для проверки усвоения материала Вам предстоит ответить на вопросы для самопроверки (контрольные вопросы).
Контрольные вопросы для самопроверки находятся в папке Вопросы
для самопроверки, файл Раздел 8-2. Каждый правильный ответ оценивается в один балл. Итого, в результате работы с данной темой Вы можете набрать 6 баллов.
Если Вы испытываете затруднения в ответах, обратитесь к электронному
учебнику (папка Электронный учебник, файл Раздел 6) или к глоссарию – краткому словарю основных терминов и положений (папка Глоссарий).
После ответа на контрольные вопросы, для изучения третьей темы раздела 8 Вам следует открыть файл Раздел 8-3 в папке «Опорный конспект».
Имя поля 1
Имя поля 2
Имя поля 3
Запись
СТУДЕНТ
(Номер)
СТИПЕНДИЯ
(Результат)
СЕССИЯ
(Номер)
(Результат)
СТУДЕНТ Таблица 8.4
|
Фамилия И.О. |
Номер |
|
Иванов А.И |
11111 |
|
Петров П.П |
22222 |
СЕССИЯ Таблица 8.5
|
Номер |
Оценка1 |
Оценка2 |
Оценка3 |
Результат |
|
11111 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
22222 |
4 |
4 |
5 |
4,3 |
А
В
СЕССИЯ Таблица 8.7
|
Номер |
Оц1 |
Оц2 |
Оц3 |
Результат |
|
11111 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
22222 |
4 |
4 |
5 |
4,3 |
|
33333 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|
44444 |
4 |
4 |
4 |
4 |
|
55555 |
2 |
3 |
4 |
3 |
СТИПЕНДИЯ
Таблица 8.6
|
Результат |
Процент |
|
< 3,5 |
0% |
|
3,5 – 4,5 |
100% |
|
> 4,5 |
200% |
В
А