1. Реляционная модель данных

1.1 Реляционная модель данных. Основные определения

В математических дисциплинах понятию «таблица» соответствует понятие «отношение» (relation). Таблица отражает объект реального мира - сущность, а каждая ее строка отражает конкретный экземпляр сущности. Каждый столбец имеет уникальное для таблицы имя. Строки не имеют имен, порядок их следования не определен, а количество логически не ограничено. Одним из основных преимуществ реляционной модели данных является однородность (каждая строка таблицы имеет один формат). Пользователь сам решает вопрос, обладают ли соответствующие сущности однородностью. Этим решается проблема пригодности модели.

Основные понятия:

* Отношение представляет собой двумерную таблицу, содержащую некоторые данные.

* Сущность - объект любой природы, данные о котором хранятся в БД. Атрибуты - свойства, характеризующие сущность (столбцы).

* Степень отношения - количество столбцов.

* Схема отношения - список имен атрибутов, например, СОТРУДНИК (№, ФИО, Год рождения, Должность, Кафедра).

* Домен - совокупность значений атрибутов отношения (тип данных).

* Кортеж - строка таблицы.

* Кардинальность (мощность) - количество строк в таблице.

* Первичный ключ - это атрибут, уникально идентифицирующий строки отношения. Первичный ключ из нескольких атрибутов называется составным. Первичный ключ не может быть полностью или частично пустым (иметь значение null). Ключи, которые можно использовать в качестве первичных, называются потенциальными или альтернативными ключами.

* Внешний ключ - это атрибут (атрибуты) одной таблицы, который может служить первичным ключом другой таблицы. Является ссылкой на первичный ключ другой таблицы.

Нормализация представляет собой процесс, направленный на уменьшение избыточности информации в базе данных. Кроме самих данных, в базе данных также могут быть нормализованы различные наименования, имена объектов и выражения.

Ненормализованная база данных содержит информацию в одной или нескольких различных таблицах; при этом создается впечатление, что включение данных в ту или иную таблицу не обусловлено никакими видимыми причинами. Такое положение дел может оказывать негативное влияние на безопасность данных, рациональное использование дискового пространства, скорость выполнения запросов, эффективность обновления базы данных и, что, наверное, является наиболее важным, на целостность хранимой информации. База данных перед нормализацией представляет собой структуру, которая логически еще не разбита на более управляемые таблицы меньшего размера.

Нормальная форма -- это своеобразный показатель уровня, или глубины, нормализации базы данных. Уровень нормализации базы данных соответствует нормальной форме, в которой она находится.

1.2 Операции над отношениями

Чтобы привести таблицу к первой нормальной форме (1НФ), нужно соблюсти два правила:

1. Атомарность или неделимость. Каждая колонка должна содержать одно неделимое значение.

2. Таблица не должна содержать повторяющихся колонок или групп данных.

Например, если таблица содержит в одном поле полный адрес человека (улица, город, почтовый код), не будет отвечать правилам 1НФ, поскольку будет содержать различные значения в одном столбце, что будет нарушением правила об атомарности. Или если бд содержит данные о фильмах и в ней есть столбцы актер1, актер2, актер3, также не будет отвечать правилам, поскольку будет иметь место повторению данных.

Начинать нормализацию следует с проверки структуры БД на совместимость с 1НФ. Все столбцы, которые не являются атомарными, должны быть разбиты на составляющие их столбцы. Если в таблице есть повторяющиеся столбцы, то им нужно выделить отдельную таблицу.

Чтобы привести таблицу к первой нормальной форме, следует:

* Найти все поля, которые содержат многосоставные части информации.

* Те данные, которые можно разбить на составные части, нужно выносить в отдельные поля.

* Вынести повторяющиеся данные в отдельную таблицу.

* Проверить, все ли таблицы подходят под условия первой нормальной формы.

Для приведения таблиц ко второй нормальной форме (2НФ), приводимые таблицы должны быть уже в 1НФ. Нормализация должна проходить по порядку.

Теперь, во второй нормальной форме, должно быть соблюдено условие -- любой столбец, который не является ключом (в том числе внешним), должен зависеть от первичного ключа. Обычно такие столбцы, имеющие значения, которые не зависят от ключа, легко определить. Если данные, содержащиеся в столбце, не имеют отношения к ключу, который описывает строку, то их следует отделять в свою отдельную таблицу. В старую таблицу надо возвращать первичный ключ.

Чтобы привести базу ко второй нормальной форме, надо:

* Определить все столбцы, которые не находятся в прямой зависимости от первичного ключа этой таблицы.

* Создать необходимые поля в таблицах users и forums, выделить из существующих полей или создать из новых первичные ключи.

* Для каждой таблицы нужен свой первичный ключ

* Создать внешние ключи и обозначаем их отношения между таблицами. Конечным шагом нормализации до 2НФ будет являться выделение внешних ключей для связи с ассоциированными таблицами. Первичный ключ одной таблицы должен быть внешним ключом в другой.

Подсказки:

Другой способ приведения схемы к 2НФ -- посмотреть на отношения между таблицами. Идеальный вариант -- создать все отношения вида один-к-многим. Отношения вида многие-к-многим нуждаются в реструктуризации.

Нормализованная должным образом таблица никогда не будет иметь повторяющихся рядов (двух и более рядов, значения которых не являются ключами и содержат совпадающие данные).

База данных будет находиться в третьей нормальной форме, если она приведена ко второй нормальной форме и каждый не ключевой столбец независим друг от друга. Если следовать процессу нормализации правильно до этой точки, с приведением к 3НФ может и не возникнуть вопросов. Следует знать, что 3НФ нарушается, если изменив значение в одном столбце, потребуется изменение и в другом столбце.

Чтобы привести базу к третьей нормальной форме, надо:

* Определить, в каких полях каких таблиц имеется взаимозависимость, т.е. поля, которые зависят больше друг от друга, чем от ряда в целом.

* Создать соответствующие таблицы. Если есть проблемный столбец в шаге 1, создать раздельные таблицы для него.

* Создать или выделить первичные ключи. Каждая таблица должна иметь первичный ключ.

* Создать необходимые внешние ключи, которые образуют любое из отношений.

В четвертой нормальной форме дополнительное правило - необходимо исключать многозначные зависимости. Другими словами, все строки таблицы должны быть независимыми друг от друга. Наличие какой-то строки X, не должно означать, что строка Y тоже где-то есть в этой таблице.

2. Корпоративные информационные системы

реляционный модель данные система

Система (от греческого systema -- целое, составленное из частей соединение) -- это совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом, образующих определенную целостность, единство. Приведем некоторые понятия, часто использующиеся для характеристики системы.

1. Элемент системы -- часть системы, имеющая определенное функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою очередь состоящие из более простых взаимосвязанных элементов, часто называют подсистемами.

2. Организация системы -- внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия элементов системы, проявляющаяся, в частности, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы.

3. Структура системы -- состав, порядок и принципы взаимодействия элементов системы, определяющие основные свойства системы. Если отдельные элементы системы разнесены по разным уровням и внутренние связи между элементами организованы только от вышестоящих к нижестоящим уровням и наоборот, то говорят об иерархической структуре системы. Чисто иерархические структуры встречаются практически редко, поэтому, несколько расширяя это понятие, под иерархической структурой обычно понимают и такие структуры, где среди прочих связей иерархические связи имеют главенствующее значение.

4. Архитектура системы -- совокупность свойств системы, существенных для пользователя.

5. Целостность системы -- принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств отдельных ее элементов (эмерджентность свойств) и, в то же время, зависимость свойств каждого элемента от его места и функции внутри системы.

Информационная система -- взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели»

В Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации» дается следующее определение:

«Информационная система -- организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы»

Классификация по масштабу

По масштабу информационные системы подразделяются на следующие группы:

* одиночные;

* групповые;

* корпоративные.

Корпоративная информационная система -- это масштабируемая система, предназначенная для комплексной автоматизации всех видов хозяйственной деятельности больших и средних предприятий, в том числе корпораций, состоящих из группы компаний, требующих единого управления.

Корпоративной Информационной Системой может считаться система, автоматизирующая более 80 % подразделений предприятия.

В последнее время во множестве публикаций, посвященных применению информационных технологий при управлении экономическими объектами, часто используется термин "корпоративные информационные системы" под которым в них понимаются собственно автоматизированные информационные системы экономических объектов.

Автоматизированная информационная система (АИС) представляет собой совокупность различных видов обеспечения, а также специалистов предназначена для автоматизации обработки учетно-аналитической информации. Виды обеспечения по составу, как правило, однородны для различных систем, что позволяет реализовать принцип совместимости систем в процессе их функционирования. В процессе изучения АИС как сложной системы необходимо выделять отдельные части и элементы и рассматривать особенности их использования на этапах создания и эксплуатации.

Корпоративные информационные системы являются развитием систем для рабочих групп, они ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. В основном они имеют иерархическую структуру из нескольких уровней. Для таких систем характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура. При разработке таких систем могут использоваться те же серверы баз данных, что и при разработке групповых информационных систем. Однако в крупных информационных системах наибольшее распространение получили серверы Oracle, DB2 и Microsoft SQL Server.

Для групповых и корпоративных систем существенно повышаются требования к надежности функционирования и сохранности данных. Эти свойства обеспечиваются поддержкой целостности данных, ссылок и транзакций в серверах баз.

Классификация по сфере применения

По сфере применения информационные системы обычно подразделяются на четыре группы:

* системы обработки транзакций;

* системы принятия решений;

* информационно-справочные системы;

* офисные информационные системы.

Список используемой литературы

1. Агальцов, В.П. Базы данных. В 2-х т. Т. 2. Распределенные и удаленные базы данных: Учебник / В.П. Агальцов. - М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013.

2. Голицына, О.Л. Базы данных: Учебное пособие / О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов. - М.: Форум, 2012.

3. Карпова, И.П. Базы данных: Учебное пособие / И.П. Карпова. - СПб.: Питер, 2013.

4. Кириллов, В.В. Введение в реляционные базы данных.Введение в реляционные базы данных / В.В. Кириллов, Г.Ю. Громов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2012.

5. Пирогов, В.Ю. Информационные системы и базы данных: организация и проектирование: Учебное пособие / В.Ю. Пирогов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009.

6. Г.Н. Федорова. Информационные системы. - М.: Академия, 2013.

7. А.Е. Сатунина, Л.А. Сысоева. Управление проектом корпоративной информационной системы предприятия. - М.: Финансы и статистика, Инфра-М, 2009.

Размещено на Allbest.ru