Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных



Скачать 76.83 Kb.
Дата11.07.2014
Размер76.83 Kb.
ТипДокументы

Базы данных

  1. Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных.



Реляционная модель данных была предложена Е. Коддом, в 1970 году. Реляционная модель(РМ) данных представляет информацию в виде совокупности взаимосвязанных таблиц, то есть отношений (реляций). В РМ поддерживаются 3 аспекта данных:

- объекты данных

- целостность данных

- операторы(обработка данных)

Объекты данных состоят из:

Отношение – таблица. Определяется на множестве доменов. Состоит из 2-х частей: заголовок(фиксированное мн-во атрибутов) и тело (содержит мн-во кортежей)

Кортеж - это набор именованных значений заданного типа, то есть строка. Координ.число – это количество кортежей(строк)

Атрибут – столбец. Степень отношения это число его атрибутов.

Первичный ключ – Уникальный идентификатор таблицы. В любой момент времени не существует 2-х строк, содержащих одинаковые значения в этом столбце или комбинации столбцов.

Домен - множество атомарных значений одного и того же типа. Имена доменов уникальны в БД.

CREATE DOMAIN domain data-type

Свойства отношений:

- нет одинаковых кортежей;

- кортежи не упорядочены сверху-вниз;

- атрибуты не упорядочены слева-направо;

- все значения атрибутов атомарные.

Целостность РМ – потенциальные и внешние ключи

Потенциальный ключ – множество атрибутов обладающие свойствами: уникальности (нет двух различных кортежей с одинаковыми значениями) и неизбыточности (никакой подчиненный кортеж не обладает свойством уникальности). Потенциальных ключей может быть несколько.

CANDIDATE KEY (attribute)

Если базовое отношение содержит более одного потенциального ключа, один ключ должен быть выбран в качестве первичного ключа, остальные получают статус альтернативного ключа

PRIMARY KEY (attribute)

Внешний ключ - это атрибут одного отношения являющийся ключом другого отношения.

FOREIGN KEY (elements) REFERENCES base-relation

Ссылочная диаграмма. Каждая стрелка обозначает внешний ключ в отношении из которого стрелка выходит, этот ключ ссылается на первичный ключ отношения, на который стрелка указывает..



Условия целостности данных:

Что бы информация, хранящаяся в базе данных, была однозначной и непротиворечивой, устанавливаются некоторые ограничительные условия (правила определяющие возможные значения данных). Важнейшими ограничениями целостности данных являются:


  • категорийная целостность, то есть никакой атрибут первичного ключа не может быть пустым.

  • ссылочная целостность. Это касается внешних ключей. При изменении или удалении кортежа на который ссылается другой кортеж может нарушится целостность данных.
    Для избежания этих проблем необходимо внести условия для подобных ситуаций.

  1. запрещается удаление и изменение кортежа на который существуют ссылки

  2. каскадное удаление и изменение

  3. каскадное изменение и запрет на удаление (наиболее распространенное)




  1. Цели процесса нормализации. Нормальные формы.

Нормализация представляет собой процесс реорганизации данных путем ликвидации повторяющихся групп и иных противоречий с цель приведения таблиц к виду, позволяющему осуществлять непротиворечивое и корректное редактирование данных, то есть это можно описать как процесс, направленный на уменьшение избыточности информации в реляционной базе данных. Использование ненормализованных таблиц может при вести к нарушению целостности данных. Возникают такие проблемы, как: избыточность данных, аномалии обновления, аномалии удаления, аномалии ввода.

Теория нормализации основана на концепции нормализации форм. Каждой нормальной форме соответствует определенный набор ограничений. Выделяется следующая последовательность нормальных форм:



  • первая нормальная форма (1НФ) - значения всех атрибутов отношения должны быть атомарные

  • вторая нормальная форма (2НФ) - каждый не ключевой атрибут полностью зависит от первичного ключа

Для этого необходимо:

а) определить на какие части можно разбить первичный ключ, так чтобы некоторые из не ключевых полей зависели от одной из этих частей

б) перенести такие поля и часть первичного ключа в новую таблицу


  • третья нормальная форма (3NF)

Каждый не ключевой атрибут не транзитивно зависит от первичного ключа. Функциональная зависимость атрибутов X и Y отношения R называется транзитивной, если существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости X>Z и Z>Y, но отсутствует зависимость Z>X

Для перехода к этому уровню необходимо:

а) Определить все поля от которых зависят другие поля

б) Перенести все эти поля включая поле от которого они зависят в новую таблицу.

Для обычных баз данных этого уровня вполне достаточно.


  • нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК)

отношение находиться в НФБК тогда и только тогда, когда детерминанты являются потенциальными ключами.

Детерминант – левая часть Функциональной зависимости (ФЗ)



  • четвертая нормальная форма (4НФ) – т.Фейгена. В основе ее лежит функциональная зависимость.

  • нормальная форма проекции – Зависимость соединения (5НФ или PJ/NF) - каждая следующая нормальная форма лучше предыдущей. При переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих сохраняются.


3. Проектирование БД методом «Сущность-Связь». Нотации.
Сущность определяется как объект, представляющий интерес для организации. Этот объект должен иметь экземпляры, отличающиеся друг от друга и допускающие однозначную идентификацию.

Связь представляет собой соединение между двумя или более сущностями.

Атрибут есть свойство сущности.

Ключом сущности является атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации каждого экземпляра сущности. Каждый экземпляр связи однозначно определяется набором ключей сущностей, соединяемых этой связью.

Важными характеристиками связи между двумя (и более) сущностями являются степень связи и класс принадлежности. Если экземпляры данной сущности должны участвовать в связи то класс принадлежности является обязательным. Если экземпляры сущности могут не участвовать в связи то класс принадлежности является необязательным.

Методология:

1). Выделение сущностей в определенной области

2). Построить отношения между сущностями.

3). Привести степень отношения

4). Исследуем каждое отношение на НФБК

5). Исследуем набор отношений на избыточность.
Одной из наиболее популярных семантических моделей данных является модель «сущность-связь» (ER-модель). ER-модель была предложена в 1976 г. Ченом .

Основными понятиями ER-диаграммы являются сущность (изображается в виде прямоугольника, содержащего имя сущности), связь (представляется в виде линий, связывающих две сущности), атрибут (список атрибутов сущности отображается в виде строк).




4. Транзакции. Восстановление транзакций. Восстановление системы.

Транзакция - логическая единица работы.

Таким образом транзакция - не просто одиночная операция систем БД, а скорее согласование нескольких операций. В целом это преобразование одного согласованного состояния БД в другое согласованное состояние. Когда обновление INSERT осуществляется, а обновление UPDATE нет, то БД приходит в несогласованное состояние. Недопустимо, чтобы было выполнено только одно из указанных обновлений.

Система, поддерживающая транзакции, обеспечивает гарантию, что если во время выполнения некоторых из обновлений произошла ошибка, то все обновления будут аннулированы - физический смысл транзакции.

Системный компонент, обеспечивающий атомарность, называется администратором или диспетчером транзакции , а ключами к его выполнению служат операторы COMMIT и RULLBACK TRANSACTION.

COMMIT TRASACTION сообщает администратору, что транзакция завершена успешно, БД - в корректном состоянии и все обновления могут быть зафиксированы.

RULLBACK TRANSACTION. сообщает администратору, что произошла какая-то ошибка, БД - в несогласованном состоянии и все обновления должны быть аннулированы.

Транзакция начинается с выполнения оператора BEGIN и заканчивается…

Рассмотрим пять возможных состояний транзакций на момент сбоя.
Очевидно, что при перезагрузке системы транзакции типа Т3 и Т5 должны быть отменены, а Т2 и Т4 выполнены повторно. Т1 вообще не включается в процесс перезагрузки.

Во время перезагрузки система вначале проходит через процедуру идентификации транзакции типа Т2- Т5, при этом выполняются следующие шаги:

1 шаг - создается 2 cписка транзакций:

     UNDO - список транзакций на отмену;

     REDO - список транзакций на повторное выполнение;

В список UNDO вносятся все транзакции, представленные из записи контрольной

точки на момент времени tc.

Список REDO в стартовом варианте - пустой


В
T1
T2
T3
T4
T5


контрольная                  отказ

   точка

   tc

ремя tf


2 шаг - осуществляется поиск в файле регистрации, начиная с времени tc.

3 шаг - если в файле регистрации обнаружена запись BEGIN TRASACTION, то тогда транзакция добавляется в список UNDO.

4 шаг - если в файле регистрации обнаруживается запись COMMIT, то это транзакция добавляется в список REDO.

5 шаг - когда достигается конец файла регистрации списки, UNDO и REDO анализируются для идентификации типа Т2 и Т4, перешедших из одного списка в другой. Транзакции, перешедшие в список REDO, удаляются из списка UNDO.

UNDO - T3, T5

REDO - Т2, Т4

После этого система просматривает назад файл регистрации, отменяя транзакции из списка UNDO и затем рассматривает снова вперед, повторно выполняя транзакции из списка REDO.

Восстановление БД в правильное состояние путем отмены выполненных операций называется обратным восстановлением.

Восстановление системы в правильное состояние повторным выполнением называется прямым восстановлением.


Система должна быть готова к восстановлению не только после небольших локальных нарушений, таких как невыполнение операции в пределах определенной Т, но также после глобальных нарушений.

Существует два вида глобальных нарушений:

1. Отказ системы (сбой в питании), поражающий все выполняющиеся в данный момент Т. но физически не нарушающий БД в целом - аварийный отказ программного обеспечения.

2. Отказ носителей - поломка головки дискового накопителя –аварийный отказ аппаратуры.





Похожие:

Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconТем Виды моделей данных
Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности...
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconЛекция №07 Модели данных
Описание: Иерархическая модель данных. Режимы исключения. Сетевая модель данных. Объектно-ориентированная модель данных. Объектно-реляционная...
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconРеляционная модель данных
Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных. В настоящее время публикацию этой статьи принято считать...
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconПонятие базы данных, реляционной базы данных, субд, ключа, отношения
Базовые понятия реляционных баз данных (тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный ключ, отношение)
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconВопросы для госэкзамена по курсу "Базы данных и знаний"
Реляционная модель данных. Основные понятия: отношение, кортеж, домен. Реляционная алгебра (РА)
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconMicrosoft Access 2003 Работа №1 Основные понятия реляционных баз данных Создание таблиц в Microsoft Access
Создание учебной базы данных. Знакомство с основными приемами работы конструктора базы данных. Ввод данных в табличном режиме
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconБазы данных Лектор 2010/11 уч года: д ф. м наук, профессор Кумсков М. И
В курсе обсуждаются общие вопросы систем управления базами данных (субд) и основы реляционных баз данных: введение в реляционные...
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconЛекция №3 нормализация данных
Мы обсудим преимущества и недостатки нормализации и денормализации базы данных, а также рассмотрим то, как с точки зрения нормализации...
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconТипы моделей данных
Иерархическая и сетевая модели данных стали применяться в системах управления базами данных в начале 60-х годов. В начале 70-х годов...
Базы данных Реляционная модель данных. Объекты данных, целостность реляционных данных iconВопросы к государственному междисциплинарному экзамену по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» на 2011 год
База данных: понятие, уровни представления базы данных. Преимущества базы данных перед файловой организацией данных. Система управления...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org