Глава 7. Проектирование и использование баз данных.
Проблемы проектирования
Проектирование информационных систем, включающих в себя базы данных, осуществляется на физическом и логическом уровнях. Решение проблем проектирования на физическом уровне во многом зависит от используемой СУБД, зачастую автоматизировано и скрыто от пользователя. В ряде случаев пользователю предоставляется возможность настройки отдельных параметров системы, которая не составляет большой проблемы.
Логическое проектирование заключается в определении числа и структуры таблиц, формировании запросов к БД, определении типов отчетных документов, разработке алгоритмов обработки информации, создании форм для ввода и редактирования данных в базе и решении ряда других задач.
Решение задач логического проектирования БД в основном определяется спецификой задач предметной области. Наиболее важной здесь является проблема структуризации данных, на ней мы сосредоточим основное внимание.
При проектировании структур данных для автоматизированных систем можно выделить три основных подхода:
1. Сбор информации об объектах решаемой задачи в рамках одной таблицы (одного отношения) и последующая декомпозиция ее на несколько взаимосвязанных таблиц на основе процедуры нормализации отношений.
2. Формулирование знаний о системе (определение типов исходных данных и их взаимосвязей) и требований к обработке данных, получение с помощью CASE-системы (системы автоматизации проектирования и разработки баз данных) готовой схемы БД или даже готовой прикладной информационной системы.
3. Структурирование информации для использования в информационной системе в процессе проведения системного анализа на основе совокупности правил и рекомендаций.
Избыточное дублирование данных и аномалии
Следует различать простое (неизбыточное) и избыточное дублирование данных. Наличие первого из них допускается в базах данных, а избыточное дублирование данных может приводить к проблемам при обработке данных. Приведем примеры обоих вариантов дублирования.
Пример неизбыточного дублирования данных представляет приведенное на рис. 7.1 отношение C_T с атрибутами Сотрудник и Телефон. Для сотрудников, находящихся в одном помещении, номера телефонов совпадают. Номер телефона 4328 встречается несколько раз, хотя для каждого служащего номер телефона уникален. Поэтому ни один из номеров не является избыточным. Действительно, при удалении одного из номеров телефонов будет утеряна информация о том, по какому номеру можно дозвониться до одного из служащих.
С_Т
Сотрудник
|
Телефон
|
Иванов
|
3721
|
Петров
|
4328
|
Сидоров
|
4328
|
Егоров
|
4328
|
Рис. 7.1. Неизбыточное дублирование
Пример избыточного дублирования (избыточности) представляет приведенное на рис. 7.2а отношение С_Т_Н, которое, в отличие от отношения С_Т, дополнено атрибутом H_комн (номер комнаты сотрудника). Естественно предположить, что все служащие в одной комнате имеют один и тот же телефон. Следовательно, в рассматриваемом отношении имеется избыточное дублирование данных. Так, в связи с тем, что Сидоров и Егоров находятся в той же комнате, что и Петров, их номера можно узнать из кортежа со сведениями о Петрове.
C_T_H С_Т_Н
a) б)
Сотрудник
|
Телефон
|
Н_комн
|
Иванов
|
3721
|
109
|
Петров
|
4328
|
111
|
Сидоров
|
4328
|
111
|
Егоров
|
4328
|
111
|
Сотрудник
|
Телефон
|
Н_комн
|
Иванов
|
3721
|
109
|
Петров
|
4328
|
111
|
Сидоров
|
---
|
111
|
Егоров
|
---
|
111
|
Рис. 7.2. Избыточное дублирование
На рис. 7.2б приведен пример неудачного отношения С_Т_Н, в котором вместо телефонов Сидорова и Егорова поставлены прочерки (неопределенные значения).
Неудачность подобного способа исключения избыточности заключается в следующем. Во-первых, при программировании придется потратить дополнительные усилия на создание механизма поиска информации для прочерков таблицы. Во-вторых, память все равно выделяется под атрибуты с прочерками, хотя дублирование данных и исключено. В-третьих, что особенно важно, при исключении из коллектива Петрова кортеж со сведениями о нем будет исключен из отношения, а значит, уничтожена информация о телефоне 111-й комнаты, что недопустимо.
Возможный способ выхода из данной ситуации приведен на рис. 7.3. Здесь показаны два отношения: С_Н и Н_Т, полученные путем декомпозиции исходного отношения: С_Т_Н. Первое из них содержит информацию о номерах телефонов в каждой из комнат, второе - о номерах комнат, в которых располагаются сотрудники. Теперь, если Петрова и уволят из учреждения и, как следствие этого, удалят всякую информацию о нем из баз данных учреждения, это не приведет к утере информации о номере телефона в 111-й комнате.
Н_Т C_H
Телефон
|
Н_комн
|
|
3721
|
109
|
|
4328
|
111
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сотрудник
|
Н_комн
|
Иванов
|
109
|
Петров
|
111
|
Сидоров
|
111
|
Егоров
|
111
|
Рис. 7.3. Исключение избыточного дублирования
Процедура декомпозиции отношения С_Т_Н на два отношения С_Н и Н_Т является основной процедурой нормализации отношений.
Избыточное дублирование данных создает проблемы при обработке кортежей отношения, названные Э. Коддом «аномалиями обновления отношения». Он показал, что для некоторых отношений проблемы возникают при попытке удаления, добавления или редактирования их кортежей.
Достарыңызбен бөлісу: |
