Проектирование реляционной БД

1.

Проектирование
реляционной БД
Лутошкина Н.В.
© Сибирский государственный
университет науки и технологий
имени академика М. Ф. Решетнева,
2019

2.

2
Введение
В широком смысле слова база данных – это
совокупность сведений о конкретных объектах
реального мира в какой-то предметной области.
Под предметной областью принято понимать
часть реального мира, подлежащую изучению для
организации управления и автоматизации, например,
вуз, предприятие, склад и т.д.

3.

3
Структ урирование
Создавая базу данных, пользователь стремится
упорядочить информацию с целью быстрого поиска и
извлечения нужных данных.
Структурирование – это введение соглашений о
способах представления данных.
Например, чтобы автоматизировать поиск нужных
данных о студентах, необходимо ввести соглашение, что
дата рождения должна записываться одинаково для каждого
студента, иметь одинаковую длину и занимать определенное
место среди другой информации о нем.

4.

4
База данных (БД) – это поименованная совокупность
структурированных данных, относящихся к определенной
предметной области.
Пользователями базы данных могут быть различные
прикладные программы и специалисты предметной
области, выступающие в роли потребителей или источников
данных, называемые конечными пользователями.
Система управления базами данных (СУБД) – это
комплекс программных средств, необходимых для создания
баз данных, поддержания их в актуальном состоянии, а
также организации поиска в них необходимой информации.

5.

5
Виды моделей данных
Ядром любой базы данных является модель данных.
С помощью модели данных могут быть формально описаны
объекты предметной области и связи между ними.
Модель данных представляет собой совокупность
структур данных и операций их обработки. Различают три
основных типа моделей данных: иерархическая, сетевая и
реляционная.

6.

6
Иерархическая модель данных
Иерархическая структура представляет собой
совокупность элементов, в которой данные одного уровня
подчинены данным другого уровня, а связи между
элементами образуют древовидную структуру.
Каждый элемент на более низком уровне связан
только с одним элементом более высокого уровня.
Имеется только один элемент, не подчиненный никакому
другому элементу, который находится на самом верхнем
(первом) уровне.
Рисунок 1 – Иерархическая модель данных

7.

7
Сетевая модель данных
В сетевой модели каждый элемент может быть связан
с любым другим элементом, но иерархия явно не выражена.
Любой элемент может быть и главным и подчиненным.
Примером двухуровневой сетевой модели может
служить структура базы данных, содержащей сведения о
студентах, участвующих в научно-исследовательских работах
(НИРС).
Рисунок 2 – Графическое изображение сетевой структуры БД

8.

8
Реляционная модель данных
Наиболее удобным и для пользователя и для
компьютера является представление данных в виде
двумерной
таблицы.
Подавляющее
большинство
современных информационных систем работает именно с
такими таблицами.
Базы данных, которые состоят из двумерных таблиц,
называются реляционными (relation – отношение).

9.

9
Каждая таблица в реляционной БД состоит из
фиксированного числа столбцов и некоторого (переменного)
количества строк. Каждый столбец таблицы имеет уникальное
имя и называется полем.
Описание полей принято называть макетом таблицы.
Для описания поля используются характеристики:
имя поля, например, Номер зачетной книжки, Группа, ФИО;
тип поля, например, символьный, числовой, дата;
дополнительные свойства (размер, например, 15 байт,
формат для числовых данных).
Каждая строка таблицы называется записью.

10.

4
Каждая таблица должна иметь уникальный ключ
(первичный ключ) – набор полей, однозначно определяющих
запись. Этот ключ может состоять из одного поля (простой
ключ) или нескольких полей (составной ключ).
Первичным ключом в таблице с информацией о
студентах является номер зачетной книжки.
Таблицы в реляционной базе данных взаимосвязаны.
Связь устанавливается между общими полями двух таблиц и
может иметь один из видов:
один к одному (1:1);
один ко многим (1:М);
многие ко многим (М:М).

11.

4
Связь «один к одному» ─
предполагает, что каждой записи одной таблицы (A)
соответствует только одна запись второй таблицы (B) и,
наоборот, каждой записи второй таблицы (B) соответствует
только одна запись первой таблицы (A).
Графическое изображение связи «один к одному»

12.

12
Связь «один ко многим» ─
означает, что каждой записи первой таблицы (A) может
соответствовать несколько записей второй таблицы (B), а
каждой записи второй таблицы (B) – только одна запись
первой таблицы (A).
Графическое изображение связи «один ко многим»

13.

13
Cвязь вида «многие ко многим»─
говорит о том, что каждой записи из одной таблицы (A) могут
соответствовать несколько записей в другой таблице (B), а
каждой записи второй таблицы (B) может соответствовать тоже
несколько записей первой таблицы (A).
При выявлении таких связей их нужно преобразовать
путем введения дополнительной таблицы (C), с которой
таблица (A) и таблица (B) будут связаны по типу «один ко
многим»
Преобразование связи «многие ко многим»

14.

14
Чтобы связать две реляционные таблицы,
необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа
второй таблицы (возможен вариант совпадения ключей).
В противном случае нужно ввести в структуру второй
таблицы внешний ключ – ключ первой таблицы.
Показаны связи между тремя таблицами Студент, Сессия и Стипендия.

15.

15
Этапы проектирования
Проектирование базы данных начинается с анализа
предметной области. Для сбора и анализа информации
обычно используются различные методические материалы.
Составляется схема с использованием графических
обозначений.
На
следующем
этапе,
называемом
логическим
проектированием,
выбирается
модель
данных
(иерархическая,
сетевая
или
реляционная),
ориентированная на конкретную СУБД, которая наилучшим
способом описывает результаты исследований.
Заключительным этапом создания базы данных является
проектирование физической структуры.

16.

16
Понятие сущности, атрибута и связи
Сущность – это любой конкретный или абстрактный
объект в рассматриваемой предметной области, выражаемый
обычно существительным. Различают тип сущности и
экземпляр сущности. Тип сущности – это объединение
однородных объектов. Конкретный объект этого множества
является экземпляром сущности.
Атрибут – именованная характеристика (свойство)
сущности, принимающая конкретное значение из некоторого
множества допустимых значений. Обычно с помощью атрибута
описываются свойства сущности. Атрибут имеет уникальное
наименование. Такой идентифицирующий атрибут называется
ключом.
Связь. Связями выражаются отношения между сущностями.
При создании модели предметной области указывают связи между
двумя типами сущностей («один к одному», «один ко многим» или
«многие ко многим»).

17.

17
Диаграмма сущности студент с
а т р и бу т а м и

18.

18
Пример проектирования базы данных
Цель создания базы данных – контроль успеваемости
студентов в группах, по специальностям, по дисциплинам.
Определим сущности, атрибуты сущностей и связи между
сущностями. Основными предметно-значимыми сущностями БД
«Деканат» являются: Группы, Студенты, и Успеваемость.
Основные атрибуты сущностей Группы, Студенты, Успеваемость:
Группы – номер группы, код специальности, количество
студентов;
Студенты – номер группы, номер студента , фамилия, имя,
отчество, пол, дата рождения, адрес;
Успеваемость – номер группы, номер студента, предмет, оценка.

19.

19
Пример проектирования базы данных
Идентифицирующим атрибутом (ключом) для сущности
Группы является номер группы, так как на факультете нет групп с
одинаковыми названиями. Сущность Студенты будет иметь
составной ключ: номер группы, номер студента, а сущность
Успеваемость будет иметь ключ, состоящий из трех атрибутов:
номер группы, номер студента, предмет.
Необходимо установить логические связи между таблицами.
Между таблицами Студенты и Успеваемость необходимо
установить такую связь, чтобы каждой записи из таблицы Студенты
соответствовало несколько записей в таблице Успеваемость.

20.

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
© Сибирский государственный
университет науки и технологий
имени академика М. Ф. Решетнева,
2019