Понятие третьей нормальной формы

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.

Определение третьей нормальной формы:

Отношение находится в 3НФ, если оно находится во 2НФ и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

Пример 1. Если в состав описательных реквизитов информационного объекта Студент включить фамилию старосты группы (Староста), которая определяется только номером группы, то одна и та же фамилия старосты будет многократно повторяться в разных экземплярах данного информационного объекта. В этом случае наблюдаются затруднения в корректировке фамилии старосты в случае назначения нового старосты, а также неоправданный расход памяти для хранения дублированной информации.

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.

Пример 2. "Расщепление" информационного объекта, содержащего транзитивную зависимость описательных реквизитов, показано на рис.. Исходный информационный объект Студент группы представляется в виде совокупности правильно структурированных информационных объектов (Студент и Группа), реквизитный состав которых тождественен исходному объекту. Отношение Студент = (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата, Группа) находится одновременно в первой, второй и третьей нормальной форме.

Рис. Пример "расщепления" структуры информационного объекта

19. Описать иерархическую модель данных, достоинства и недостатки.

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры является дерево. Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимается совокупность атрибутов, описывающих объекты. В модели имеется корневой узел (корень дерева), который находится на самом верхнем уровне и не имеет узлов, стоящих выше него. У одного дерева может быть только один корень. Остальные узлы, называемые порожденными, связаны между собой следующим образом: каждый узел имеет только один исходный, находящийся на более высоком уровне, и любое число (один, два или более, либо ни одного) подчиненных узлов на следующем уровне. Иерархической базой данных является файловая система, состоящая из корневой директории, в которой имеется древовидная структура поддиректорий и файлов.

К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными.

К основным недостаткам иерархических моделей следует отнести: неэффективность, медленный доступ к сегментам данных нижних уровней иерархии, четкая ориентация на определенные типы запросов и др. Также недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.

20. Описать сетевую модель данных, достоинства и недостатки.

Сетевая модель данных — логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных. Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит в том, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.

Структура данных сетевой модели определяется в терминах (элемент, агрегат, запись, группа, групповое отношение, файл, база данных).

Реализация групповых отношений в сетевой модели осуществляется с использованием указателей (адресов связи или ссылок), которые устанавливают связь между владельцем и членом группового отношения. Запись может состоять в отношениях разных типов (1:1, 1:N, M:N).

Преимущества сетевой модели:

· Универсальность. Выразительные возможности сетевой модели данных являются наиболее обширными в сравнении с остальными моделями.

· Возможность доступа к данным через значения нескольких отношений (например, через любые основные отношения).

Недостатки сетевой модели:

· Сложность, т.е. обилие понятий, вариантов их взаимосвязей и особенностей реализации.

· Допустимость только навигационного принципа доступа к данным.

· Проблема обеспечения сохранности информации в БД.

21. Описать реляционную модель данных, достоинства и недостатки.

В реляционных базах данных вся информация представляется в виде двумерных таблиц. Реляционная модель опирается на систему понятий реляционной алгебры, важнейшими из которых являются “таблица”, “отношение”, “строка”, “первичный ключ”. Все операции над реляционной базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами. Таблица состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных. Таблица отражает тип объекта реального мира (сущность), а каждая ее строки (кортеж) – конкретный объект.

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.

Пример реляционной таблицы:

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ. В примере, показанном на рис., ключевым полем таблицы является "№ личного дела".

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ — ключ второй таблицы.

Достоинства: простота и доступность для понимания пользователем. Единственной используемой информационной конструкцией является "таблица"; строгие правила проектирования, базирующиеся на математическом аппарате; полная независимость данных; для организации запросов и написания прикладного ПО нет необходимости знать конкретную организацию БД во внешней памяти.

Недостатки реляционной модели:далеко не всегда предметная область может быть представлена в виде "таблиц"; в результате логического проектирования появляется множество "таблиц", что приводит к трудности понимания структуры данных; БД занимает относительно много внешней памяти; относительно низкая скорость доступа к данным.

22. Оператор создания Базы данных и таблицы, синтаксис и описание.

CREATE DATABASE <имя базы>;

CREATE TABLE <имя_таблицы>

(<имя_столбца> <тип_столбца>

[NULL |NOT NULL]

[UNIQUE | PRIMARY KEY]

[REFERENCES <имя_мастер_таблицы> [<имя_столбца>]])

· NOT NULL - элементы столбца имеют определенное значение (не NULL)

· UNIQUE - значение каждого элемента столбца уникально или PRIMARY KEY - столбец является первичным ключом.

· REFERNECES <имя_мастер_таблицы> [<имя_столбца>] - данный столбец является внешним ключом и указывает на ключ какой мастер_таблицы он ссылается.

Пример. Создание базы данных студентов группы ИТН-05. Создание таблицы студентов, с указанием ФИО и родного города, при этом каждому студенту присваивается идентификационный номер id типа INTEGER, поле fio символьного типа VARCHAR, размерностью 150 знаков, в поле town заносится уникальный номер города типа INTEGER, который ссылается на поле id в справочнике городов towns.

CREATE DATABASE itn05;

CREATE TABLE students (id INT PRIMARY KEY,

fio VARCHAR(150) NOT NULL,

town INT REFERENCES towns(id));