Краткие теоретические сведения. Лабораторная работа № 1

Лабораторная работа № 1

Проектирование структуры. Нормализация таблиц

Цель: формирование практических умений и навыков логического проектирования базы данных: структуры базы данных; структуры таблиц, входящих в состав базы данных; связей между таблицами.

Закрепление знаний применения правил нормализации при проектировании.

Краткие теоретические сведения

Процесс нормализации заключается в приведении таблиц в так называемые нормальные формы. Существует несколько видов нормальных форм: первая нормальная форма (1НФ), вторая нормальная форма (2НФ), третья нормальная форма (3НФ), нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК), четвертая нормальная форма (4НФ), пятая нормальная форма (5НФ). С практической точки зрения, достаточно трех первых форм - следует учитывать время, необходимое системе для «соединения» таблиц при отображении их на экране. Поэтому мы ограничимся изучением процесса приведения отношений к первым трем формам.

Этот процесс включает:

- устранение повторяющихся групп (приведение к 1НФ);

- удаление частично зависимых атрибутов (приведение к 2НФ);

- удаление транзитивно зависимых атрибутов (приведение к 3НФ).

Приведение к первой нормальной форме

Когда поле в данной записи содержит более одного значения для каждого вхождения первичного ключа, такие группы данных называются повторяющимися группами. 1НФ не допускает наличия таких многозначных полей.

Приведение ко второй нормальной форме

Следующий важный шаг в процессе нормализации состоит в удалении всех неключевых атрибутов, которые зависят только от части первичного ключа. Такие атрибуты называются частично зависимыми. Неключевые атрибуты заключают в себе информацию о данной сущности предметной области, но не идентифицируют ее уникальным образом.

Приведение к третьей нормальной форме

Третий этап процесса приведения таблиц к нормальной форме состоит в удалении всех неключевых атрибутов, которые зависят от других неключевых атрибутов. Каждый неключевой атрибут должен быть логически связан с атрибутом (атрибутами), являющимся первичным ключом.

Каждый из различных типов связей должен быть смоделирован в базе данных.

Связь «один-к-одному» представляет собой простейший вид связи данных, когда первичный ключ таблицы является в то же время внешним ключом, ссылающимся на первичный ключ другой таблицы. Такую связь бывает удобно устанавливать тогда, когда невыгодно держать разные по размеру (или по другим критериям) данные в одной таблице. Например, можно выделить данные с подробным описанием изделия в отдельную таблицу с установлением связи «один-к-одному» для того чтобы не занимать оперативную память, если эти данные используются сравнительно редко.

Связь «один-ко-многим» в большинстве случаев отражает реальную взаимосвязь сущностей в предметной области. Она реализуется уже описанной парой «внешний ключ - первичный ключ», т.е. когда определен внешний ключ, ссылающийся на первичный ключ другой таблицы. Именно эта связь описывает широко распространенный механизм классификаторов. Имеется справочная таблица, содержащая названия, имена и т.п. и некие коды, причем, первичным ключом является код. В таблице, собирающей информацию - назовем ее информационной таблицей - определяется внешний ключ, ссылающийся на первичный ключ классификатора. После этого в нее заносится не название из классификатора, а код. Такая система становится устойчивой от изменения названия в классификаторах. Имеются способы быстрой «подмены» в отображаемой таблице кодов на их названия как на уровне сервера БД (для клиент-серверных СУБД), так и на уровне пользовательского приложения. Но об этом - в дальнейших уроках.

Связь «многие-ко-многим» в явном виде в реляционных базах данных не поддерживается. Однако имеется ряд способов косвенной реализации такой связи, которые с успехом возмещают ее отсутствие. Один из наиболее распространенных способов заключается во введении дополнительной таблицы, строки которой состоят из внешних ключей, ссылающихся на первичные ключи двух таблиц. Например, имеются две таблицы: КЛИЕНТ и ГРУППА_ИНТЕРЕСОВ. Один человек может быть включен в различные группы, в то время как группа может объединять различных людей. Для реализации такой связи «многие-ко-многим» вводится дополнительная таблица, назовем ее КЛИЕНТЫ_В_ГРУППЕ, строка которой будет иметь два внешних ключа: один будет ссылаться на первичный ключ в таблице КЛИЕНТ, а другой - на первичный ключ в таблице ГРУППА_ИНТЕРЕСОВ. Таким образом, в таблицу КЛИЕНТЫ_В_ГРУППЕ можно записывать любое количество людей и любое количество групп.

Ход работы

1 Определить информационные потребности базы данных (вариант определяет преподаватель):

1) База данных библиотеки

2) База данных кинотеатра

3) База данных учебного заведения

4) База данных книжного магазина

5) База данных коммерческой организации

6) База данных театра

7) База данных железнодорожного вокзала

8) База данных автовокзала

9) База данных спортивного клуба

10) База данных бассейна

11) База данных больницы

12) База данных поликлиники

13) База данных музыкальной школы

14) База данных цветочного магазина

15) База данных магазина бытовой химии

16) База данных магазина мебели

17) База данных центра связи

18) База данных магазина компьютерной техники

19) База данных магазина канцелярских товаров

20) База данных кафе-ресторана

21) База данных телевизионного канала

22) База данных радиостанции

23) База данных фермерского хозяйства

24) База данных автоклуба

25) База данных аэропорта

2 Проанализировать объекты реального мира, которые необходимо сформулировать в базе данных.

3 Сформировать из этих объектов сущности и их характеристики.

Например, сущность – «деталь»;

характеристики – «марка», «цвет» и т.д.

Сформировать список сущностей и характеристик.

4 Поставить в соответствие сущностям и характеристикам – таблицы и атрибуты таблиц.

5 Определить атрибуты, которые будут уникальным образом идентифицировать каждый объект.

6 Провести нормализацию таблиц, что бы избежать проблем при работе с базой данных: аномалий удаления, обновления, вставки. Установить связи между таблицами, указать первичные и внешние ключи. Связи должны быть организованы таким образом, чтобы по данным одной таблицы можно было получить данные из любой другой таблицы.

7 Спланировать вопросы надежности данных и при необходимости сохранение секретности информации, ответив на вопросы: кто пользуется информацией, способы доступа к информации, степень защищенности информации, кто сопровождает базу данных и другие вопросы.

8 Оформить подробный отчет и сделать вывод по выполненной работе.

Контрольные вопросы

1 В чем заключается процесс проектирования базы данных?

2 Логическое проектирование. Этапы.

3 Физическое проектирование. Назначение.

4 Что представляет собой структура базы данных?

5 Что представляет собой структура таблицы?

6 Виды связей и их реализация.

7 Процесс нормализации. Ошибки, возникающие при работе с ненормализированной базой данных. Нормальные формы.

8 Понятие таблица. Составляющие таблицы.

9 Способы представления таблиц.

10 Организация связи «многие-ко-многим» (*-*). Пример по конкретной базе данных.
Лабораторная работа № 2

Создание серверной части приложения: файлы базы данных, таблицы

Цель: формирование практических умений и навыков применения языка Transact-SQL для создания объектов базы данных (собственно самой базы данных, таблиц, входящих в состав базы данных); работы с клиентом Microsoft SQL Server – SQL Manager; работы с операторами определения структуры объектов (DDL) – CREATE, ALTER, DROP.