Информатика и базы данных. Проектирование баз данных (тема № 2)

1. Информатика и базы данных

Москин Николай Дмитриевич
Институт математики и информационных
технологий, ПетрГУ
1

2. § 2 Проектирование баз данных

60-е годы – начало исследований и
разработок в области проектирования,
создания и использования баз данных.
База данных (БД) – это именованная
совокупность данных, отражающая состояние
объектов и их отношений в рассматриваемой
предметной области.
Предметная область – это часть реального
мира, совокупность реальных объектов,
которые представляют интерес для
исследователя.
2

3. Предметная область

При определении предметной области должны
быть решены вопросы:
О каких объектах или явлениях реального мира
требуется накапливать и обрабатывать
информацию?
Какие их характеристики и какие взаимосвязи
между ними будут учитываться?
3

4. Проектирование БД

Проектирование базы данных делится на два
этапа:
Построение инфологической (информационнологической) модели;
Построение даталогической модели.
4

5. Инфологическая модель

Инфологическая модель (модель предметной
области) – это описание предметной области,
выполненное без ориентации на используемые в
дальнейшем программные или технические
средства.
Для описания предметной области чаще всего
используют модель «сущность-связь» («EntityRelationship» или ER-модель).
5

6. ER-модель

Рассмотрим построение ER-модели на примере
сведений личных дел рабочих некоторой фирмы.
Каждое личное дело, заводящееся на рабочего
при его первом поступлении на работу в фирме,
открывает «титульный лист», где фиксируется
его номер, имя, отчество и фамилия, возраст,
семейное положение и т. д.
6

7. Атрибуты

В результате анализа необходимо выявить основные
информационные объекты, или сущности,
информация о которых имеется в источниках. У
информационных объектов есть определенные
свойства – атрибуты. Сущность – это тип, или
класс, объектов; конкретные объекты каждого класса
называются экземплярами.
Уникальный, однозначно определяющий объект
атрибут называется идентификатором или
ключевым атрибутом (см. номер личного дела).
7

8.

Рабочий
Семейное
положение
Номер личного
дела
……
ФИО
Возраст
Место работы
Между сущностями могут существовать
отношения, называемые связями.
8

9. Виды связей

Характеристики однозначности для бинарных
связей:
Связь «один-к-одному» (1:1). Каждому объекту из
первого класса соответствует ровно один объект
из второго класса.
Институт
возглавляет
Директор
9

10. Виды связей

Связь «один-ко-многим» (1:N). Одному объекту
из первого класса соответствует несколько
объектов из второго класса, но каждому объекту
второго класса соответствует только один объект
первого класса.
Студент
состоит
Группа
10

11. Виды связей

Связь «многие-ко-многим» (M:N). Одному
объекту из первого класса соответствует
несколько объектов из второго класса и
наоборот.
Преподаватель
ведет
Предмет
11

12. Характеристики связей

Обязательная по отношению к классу связь
означает, что существование объектов класса
зависит от наличия связи.
Пример 1: Институты и компьютерные классы
независимы.
Компьютерный
класс
имеет
Институт
12

13. Характеристики связей

Пример 2: Каждый сотрудник имеет
должность, но должность может быть
вакантной.
Служащий
занимает
должность
13

14. Характеристики связей

Пример 3: Студент всегда состоит в какой-то
группе и не существует группа без студентов.
Студент
состоит
Группа
14

15. Даталогическая модель

Даталогическое проектирование сводится к
представлению инфологической модели в
терминах выбранной системы управления
базами данных (СУБД), т. е. даталогическая
модель описывает собственно данные
(информацию, которая будет записана в памяти
компьютера) и связи между данными.
Каждая СУБД опирается на определенную
модель данных. Наиболее популярной в
настоящее время является реляционная модель
данных.
15

16. Реляционная модель

Все данные в реляционной модели представляются в
виде таблиц. Каждая сущность может быть
представлена отдельной таблицей, строки которой
соответствуют экземплярам сущности, а столбцы –
атрибутам.
Связи между сущностями в реляционной модели
задаются через ключевые поля. Связь «один-кодному» означает совпадение ключевых полей
таблиц, которые являются равноправными. Связь
«один-ко-многим» означает, что одна таблица
является главной, а вторая – подчиненной.
16

17. Инфологическая модель

Символы "1" и "N" показывают выбранный тип связи
– "один-ко-многим" (обозначается "1:N").
17

18. Даталогическая модель

Поле "Номер предприятия" входит как ключевое
поле в первую таблицу и как неключевое – во
вторую таблицу (в подчиненной таблице оно
называется вторичным, или внешним ключом).
18

19. Целостность

Способность базы данных отражать
информацию предметной области адекватно,
т.е. полно и непротиворечиво, называется
целостностью.
Для обеспечения целостности следует избегать
избыточности данных и соблюдать так
называемые ограничения целостности.
Под избыточностью понимается дублирование
данных. Например, добавление поля «Название
предприятия» в таблицу «Члены правлений»
будет избыточным.
19

20. Избыточность

Дублирование нежелательно не потому, что
повторяющиеся данные увеличивают объем
базы (современные пользователи, как правило,
уже не сталкиваются с проблемой экономии
дискового пространства).
Дело в том, что если данные повторяются, то
любые исправления придется повторять столько
раз, сколько таких повторов встречается в базе
данных.
20

21. Ограничения целостности

Ограничения целостности означают:
должны выполняться простейшие условия для
данных (например, в числовое поле нельзя вводить
текст или длина текстового поля не может превышать
определенного значения).
непротиворечивость данных. Например,
запрещаются повторы значений в ключевом поле, так
как ключевое поле служит идентификатором записей.
Завершив создание даталогической модели, можно
приступать к конструированию таблиц и вводу
данных.
21