Базы даных

1.5. Нормализация отношений

Понятие нормализации отношений

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.

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.

Выделены три нормальные формы отношений и предложен механизм, позволяющий любое отношение преобразовать к третьей (самой совершенной) нормальной форме.

Первая нормальная форма

Отношение называется нормализованным или приведенным к первой нормальной форме, если все его атрибуты простые (далее неделимы). Преобразование отношения к первой нор­мальной форме может привести к увеличению количества реквизитов (полей) отношения и изменению ключа.

Например, отношение Студент = (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата, Группа) на­водится в первой нормальной форме.

Вторая нормальная форма

Чтобы рассмотреть вопрос приведения отношений ко второй нормальной форме, необходимо дать пояснения к таким понятиям, как функциональная зависимость и полная функциональная зависимость.

Описательные реквизиты информационного объекта логически связаны с общим для них ключом, эта связь носит характер функциональной зависимости реквизитов.

Функциональная зависимость реквизитов — зависимость, при которой экземпляре информационного объекта определенному значению ключевого реквизита соответствует только одно значение описательного реквизита.

Такое определение функциональной зависимости позволяет при анализе всех взаимосвязей реквизитов предметной области выделить самостоятельные информационные объекты.

В случае составного ключа вводится понятие функционально полной

зависимости.

Функционально полная зависимость не ключевых атрибутов заключается в том, что каждый не ключевой атрибут функционально зависит от ключа, но не находится в функциональной зависимости ни от какой части составного ключа.

Отношение будет находиться во второй нормальной форме, если оно находится в пер­вой нормальной форме, и каждый не ключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа.

Третья нормальная форма

Понятие третьей нормальной формы основывается на понятии нетранзитивной зави­симости.

Транзитивная зависимость наблюдается в том случае, если один из двух описательных реквизитов зависит от ключа, а другой описательный рекви­зит зависит от первого описательного реквизита.

Отношение будет находиться в третьей нормальной форме, если оно находится во вто­рой нормальной форме, и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первично­го ключа.

Для устранения транзитивной зависимости описательных реквизитов необходимо про­вести «расщепление» исходного информационного объекта. В результате расщепления часть реквизитов удаляется из исходного информационного объекта и включается в состав других (возможно, вновь созданных) информационных объектов.

1.6. Типы связей

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);

-многие ко многим (М : М).

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.

При связи один ко многим (1:М) одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А. Графически данное соответствие имеет вид.

Связь многие ко многим (М:М) предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1 или более экземпляров объекта В и наоборот.

Глава 2. Практическая часть

В данном проекте поставлена задача создания информационной системы автомобильного предприятия города.

Автомобильное предприятие города занимается организацией пассажирских и грузовых перевозок внутри города. В ведении предприятия находится автотранспорт различного назначения: автобусы, такси, маршрутные такси, прочий легковой транспорт, грузовой транспорт, транспорт вспомогательного характера, представленный различными марками. Каждая из перечисленных категорий транспорта имеет характеристики, свойственные только этой категории: например, к характеристикам только грузового транспорта относится грузоподъемность, пассажирский транспорт характеризуется вместимостью и т.д.

Предприятие имеет штат водителей, закрепленных за автомобилями (за одним автомобилем может быть закреплено более одного водителя). Обслуживающий персонал (техники, сварщики, слесари, сборщики и др.) занимается техническим обслуживанием автомобильной техники, при этом различные вышеперечисленные категории также могут иметь уникальные для данной категории атрибуты. Обслуживающий персонал и водители объединяется в бригады, которыми руководят бригадиры, далее следуют мастера, затем начальники участков и цехов. В ведении предприятия находятся объекты гаражного хозяйства (цеха, гаражи, боксы и пр.), где содержится и ремонтируется автомобильная техника.

Пассажирский автотранспорт (автобусы, маршрутные такси) перевозит пассажиров по определенным маршрутам, за каждым из них закреплены отдельные единицы автотранспорта. Ведется учет числа перевозимых пассажиров, на основании чего производится перераспределением транспорта с одного маршрута на другой. Учитывается также пробег, число ремонтов и затраты на ремонт по всему автотранспорту, объем грузоперевозок для грузового транспорта, интенсивность использования транспорта вспомогательного назначения. Учитывается интенсивность работы бригад по ремонту (число ремонтов, объем выполненных работ), число замененных и отремонтированных узлов и агрегатов (двигателей, КП, мосты, шасси и т.д.) по каждой автомашине, и суммарно по участку, цеху, предприятию.

В процессе работы предприятия, с одной стороны транспорт стареет, что  приводит к его списанию, продаже; а с другой стороны предприятие производит покупку новых автомобилей, как пополняя их наличие, так и заменяя на устаревший.

Построение инфологической модели данных

Для построения инфологической модели данных определим сущности их связи и атрибуты.

Определим сущности:

-Автомобили, наводящиеся в ведении предприятия;

-Сотрудники (управляющий и обслуживающий составы);

-Гаражное хозяйство;

Дополнительные данные.

Опишем атрибуты сущностей для каждой в отдельности:

Автомобили обладают следующими атрибутами:

- государственный номер;

- марка;

- вид (грузовой, легковой и т.п.)

Сотрудники:

- ФИО;

- профессия (водитель, сварщик, сборщик и т.п.);

- принадлежность (т.е. в каком гараже или отделе работает);

- закрепление (применительно к водителям, за каким автомобилем закреплен).

Гаражное хозяйство:

- вид транспорта (т.е. транспорт какой категории располагается в  данном гараже);

- бригадиры;

- перечень сотрудников.

Дополнительные данные:

- информация о списанной и полученной технике;

- информация о ремонтах;

- информация о распределении транспорта (по маршрутам и т.д.);

- информация о грузоперевозках.

Построим инфологическую модель по определенным сущностям (рис.1):

Рис.1 Инфологическая модель данных.

Построение датологической модели данных

Для построения датологической модели данных рассмотрим связь между атрибутами сущностей и построим эту модель. Данная модель представлена ни рис.2.

Рис.2 Датологическая модель данных

Заключение

На сегодняшний день реляционные базы данных остаются самыми распространенными, благодаря своей простоте и наглядности как в процессе создания так и на пользовательском уровне.

Основным достоинством реляционных баз данных совместимость с самым популярным языком запросов  SQL. С помощью единственного запроса на  этом языке можно соединить несколько таблиц во временную таблицу и вырезать из нее требуемые строки и столбцы (селекция и проекция).  Так как табличная структура реляционной базы данных интуитивно понятна пользователям, то и язык SQL является простым и легким для изучения. Реляционная модель имеет солидный теоретический фундамент, на котором были основаны эволюция и реализация реляционных баз данных. На волне популярности, вызванной успехом реляционной модели, SQL стал основным языком для реляционных баз данных.

В процессе анализа вышеизложенной информации выявлены следующие недостатки рассмотренной модели баз данных:

-так как все поля одной таблицы должны содержать постоянное число полей заранее определенных типов, приходится создавать дополнительные таблицы, учитывающие индивидуальные особенности элементов, при помощи внешних ключей. Такой подход сильно усложняет создание сколько-нибудь сложных взаимосвязей в базе данных;

-высокая трудоемкость манипулирования информацией и изменения связей.

Список использованных источников:

1.            Богумирский Б. Эффективная работа на IBM PC в среде Windows XP – СПб.: «Питер», 2007.

2.            Горев А., Макашарипов С., Эффективная работа с СУБД: - СПб, «Питер», 2007.

3.      Информатика. Базовый курс /Симонович С.В. и др. - СПб:   Издательство «Питер», 2007. – 640с.

4.            Кириллов В.В. Основы проектирования реляционных баз данных. Учебное пособие. - СПб.: ИТМО, 2004.

5.            Потапкин А.В. Основы Visual Basic для пакета Microsoft Office: - М.: «Эком», 2005.

2