Реляционный подход при проектировании баз данных. Реляционная алгебра. Нормальная форма. Отношения связей

Представленные структуры таблиц полностью отвечает требованиям первой нормальной формы, но характеризуется следующими недостатками:

• добавление новых данных в таблицы требует ввода значений для всех полей;

• в каждую строку каждой таблицы необходимо вводить повторяющиеся значения полей «Дисциплина», «ФИО преподавателя», «Шифр группы».

Следовательно, при таком составе таблиц и их структуре имеется явная избыточность информации, что, естественно, потребует дополнительных объемов памяти.

Чтобы избежать перечисленных недостатков, необходимо привести таблицы ко второй или третьей нормальной форме.

Вторая нормальная форма. Таблица находится во второй нормальной форме, если она удовлетворяет требованиям первой нормальной формы и все ее поля, не входящие в первичный ключ, связаны полной функциональной зависимостью с первичным ключом.

Если таблица имеет простой первичный ключ, состоящий только из одного поля, то она автоматически находится во второй нормальной форме.

Если же первичный ключ составной, то таблица необязательно находится во второй нормальной форме. Тогда ее необходимо разделить на две или более таблиц таким образом, чтобы первичный ключ однозначно идентифицировал значение в любом поле. Если в таблице имеется хотя бы одно поле, не зависящее от первичного ключа, то в первичный ключ необходимо включить дополнительные колонки. Если таких колонок нет, то необходимо добавить новую колонку.

Исходя из данных условий, определяющих вторую нормальную форму, можно сделать следующие выводы по характеристике составленных таблиц.

В первой таблице нет прямой связи между ключевым полем и полем «ФИО преподавателя», поскольку зачет или экзамен по одному предмету могут принимать разные преподаватели. В таблице существует полная функциональная зависимость только между всеми остальными полями и ключевым полем «Дисциплина».

Аналогично во второй таблице нет прямой связи между ключевым полем и полем «ФИО преподавателя».

Для оптимизации базы данных, в частности для уменьшения требуемого объема памяти из-за необходимости повторения в каждой записи значений полей «Дисциплина» и «ФИО преподавателя», необходимо изменить структуру базы данных — преобразовать исходные таблицы во вторую нормальную форму.

Преобразованная структура базы данных состоит из шести таблиц, две из которых связаны между собой (ключевые поля в каждой таблице выделены полужирным шрифтом). Все таблицы удовлетворяют требованиям второй нормальной формы.

Пятая и шестая таблицы имеют в полях повторяющиеся значения, но, учитывая, что эти значения представляют собой целые числа вместо текстовых данных, общий объем требуемой памяти для хранения информации значительно меньше, чем в исходных таблицах.

Кроме того, новая структура базы данных обеспечит возможность заполнения таблиц различными специалистами (подразделениями управленческих служб). Дальнейшая оптимизация таблиц баз данных сводится к приведению их к третьей нормальной форме.

Третья нормальная форма. Таблица находится в третьей нормальной форме, если она удовлетворяет определению второй нормальной формы и ни одно из ее не ключевых полей не зависит функционально от любого другого не ключевого поля.

Можно также сказать, что таблица находится в третьей нормальной форме, если она находится во второй нормальной форме и каждое не ключевое поле не транзитивно зависит от первичного ключа. Требование третьей нормальной формы сводится к тому, чтобы все не ключевые поля зависели только от первичного ключа и не зависели друг от друга.

В соответствии с этими требованиями в составе таблиц базы данных к третьей нормальной форме относятся первая, вторая, третья и четвертая таблицы.

Для приведения пятой и шестой таблиц к третьей нормальной форме создадим новую таблицу, содержащую информацию о составе предметов, по которым проводятся экзамены или зачеты группах студентов. В качестве ключа создадим поле «Счетчик», устанавливающий номер записи в таблице, так как каждая запись должна быть уникальна.

В результате получим новую структуру базы данных. В данной структуре содержится семь таблиц, которые отвечают требованиям третьей нормальной формы

              Отношения связей

Между таблицами устанавливаются следующие типы связей: «один к одному»; «один ко многим»; «многие ко многим»:

•  связь «один к одному» устанавливается в случаях, когда конкретная строка главной таблицы в любой момент времени связана только с одной строкой подчиненной таблицы;

•  связь «один ко многим» устанавливается в случаях, когда конкретная строка главной таблицы в любой момент времени связана с несколькими строками подчиненной таблицы; при этом любая строка подчиненной таблицы связана только с одной строкой главной таблицы;

• связь «многие ко многим» устанавливается в случаях, когда конкретная строка главной таблицы в любой момент времени связана с несколькими строками подчиненной таблицы и в то же время одна строка подчиненной таблицы связана с несколькими строками

Литература:

1.Моделирование работы систем отопления, вентиляции и теплоснабжения. «Модэн» (версия 3.02) Книга 3. Теоретические основы (обьектно-ориентированное изложение)                                                                                                                            

2 Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных. – М.: Финансы и статистика, 1983. – 320 с.

3Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 1989. – 351 с.

4 Дейт К. Руководство по реляционной СУБД DB2. – М.: Финансы и статистика, 1988. – 320 с.

5 Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. -М.: Мир, 1991. – 252 с.