Студенты Преподаватели Дисциплины

Проектирование реляционной базы данных

Задача проектирования БД для предметной области состоит в том, чтобы обеспечить поддержку не только любых ныне используемых, но и будущих приложений. Таким образом, БД создают основу для обработки неформализованных, изменяющихся и неизвестных за­просов и приложений, для которых невозможно заранее определить требования к данным. Это позволяет в дальнейшем строить на основе предметных БД достаточно стабильные информа­ционные системы, т. е. системы, в которых большинство изменений можно осуществить без переписывания старых приложений.

Задача проектирования БД — это сокращение из­быточности хранимых данных, а следовательно, экономия объема используемой памяти, уменьшение затрат на многократные опера­ции обновления избыточных копий и устранение возможности воз­никновения противоречий из-за хранения в разных местах сведений об одном и том же объекте. Такой проект БД можно создать, используя методологию нормализации отношений.

Универсальное отношение

Рассмотрим задачу проектирования БД на базе сводной таблицы, пример которой приведен на рис. 6.1. Предложенная таблица отра­жает результаты сдачи сессии (шкала оценок: 0 — незачет; 1 — за­чет; 2, 3, 4, 5 — экзаменационная оценка).

Рис. 13. Исходные данные для создания БД «Сессия»

Этот вариант Таблицы «Сессия» не является отношением, так как большинство ее столбцов не атомарны. Атомарными являются лишь значения столбцов «ФИО студента», «Семестр». Остальные столбцы таблицы — множественные.

Для преобразования данных в отношение необходимо реконст­руировать таблицу с помощью простого процесса встав­ки, результат которой показан на рис. 14.

Рис. 14 Преобразование данных

Такое преобразование приводит к возникнове­нию большого объема избыточных данных.

Таблица на рис. 14 представляет собой корректное отношение. Такое отношение называют универсальным отношением проекти­руемой БД. В одно универсальное отношение включаются все пред­ставляющие интерес атрибуты, и оно может содержать все данные, которые предполагается размещать в БД в будущем. При проекти­ровании некоторых БД универсальное отношение может использо­ваться в качестве отправной точки.

Однако при использовании универсального отношения возни­кают, по крайней мере, две проблемы.

1. Избыточность данных. Значения столбцов таблицы много­кратно повторяются. Повторяются также и некоторые наборы зна­чений столбцов, например, данные о дисциплине.

2. Потенциальная противоречивость. Если при вводе данных, на­пример, количества часов для дисциплины «Английский язык», была допущена ошибка, то для ее исправления необходимо найти все строки, содержащие сведения об этой дисциплине, и во всех этих строках произвести изменения. Более того, при заполнении та­кой таблицы могут быть использованы различные формы записи одного и того же значения, например: «Англ. язык» и «Английский язык», «Мат. анализ» и «Математический анализ».

Решение этих проблем состоит в разделении данных и связей, т. е. в выделении в отдельные таблицы сведений о студентах, препо­давателях, дисциплинах и результатах сдачи экзаменов (рис. 15).

Студенты Преподаватели Дисциплины

Рис. 15 Разделение данных и связей

Заменим в таблицах «Результаты сессии» и «Учебный план» конкретные значения на их номера в других таблицах и получим, помимо значительного упрощения процедуры модификации тексто­вых значений, дополнительные возможности по включению строк в таблицы «Студенты», «Преподаватели», «Дисциплины», что значи­тельно расширяет возможности БД.

Учебный план

Результаты сессии

Рис. 16. Разделение универсального отношения «Сессия»

Теперь при изменении названия «Математический анализ» на «Мат. анализ» исправляется единственное значение в таблице «Дис­циплины». И даже если оно вводится с ошибкой, то это не может повлиять на связь между дисциплиной, преподавателем и студентом (в связующей таблице «Результаты сессии» используются номера дисциплин учебного плана, а не их названия).