Реляционная модель
Отношения могут содержать не самостоятельные сущности
Каждый кортеж описывает экземпляр сущности
Схема отношения – строка заголовка столбцов, перечень атрибутов
Степень отношения – кол-во атрибутов в отношении, кол-во столбцов
Кардинальность отношений – количество кортежей
Домен – множество допустимых значений атрибута
Св-ва
1. Уникальность и имя отношения в реляционной схеме
2. Каждая ячейка содержит одно неделимое значение
3. Уникальное название атрибута в отношении
4. Все значения одного атрибута взяты из одного домена
5. Уникальность кортежа
6. Порядок следования атрибутов и кортежей не имеют значения
Реляционный ключ:
Суперключ – атрибут или множество атрибутов, единственным образом идент. Кортеж
Потенциальный ключ – ключ, не содерж. Подмножества, которое также является ключом
Первичный ключ – потенциальный ключ, выбранный для уник. Идентификации кортежей данного отношения. Может быть простым или составным, но он единственный для отношения
Внешний ключ – атрибут или множество атрибутов отношения, которые соответствуют потенциальному ключу некоторого, может быть того же самого, отношения
1. Связь 1:1
Первичный ключ – внешний ключ
Уменьшение объемы хранимых данных за счет исключения нулей
Защита данных
2. 1:М
Внешний ключ
Таблицы справочников
3. М:М
Связи выделены в отдельное отношение
Целостность данных и ее контроль
Целостность данных позволяет избежать аномалий и дефектов – несуществующие сущности
Запрет NULLзначений в первичном ключе
Ссылочная целостность – если в отношении существует внешний ключ, то значение внешнего ключа должно либо соответствовать значению потенциального другого отношения, либо полностью состоять из NULL-значений
Реляционная модель является замкнутой
Лекция 5:
1. Операция проекции
Па1,а2..аn(R)
Унарная операция
2. Выборка
Индекс – предикат, унарная операция
Спредикат(R)
3. Объединение
RvS
Должны совпадать домены
Во всех этих операциях исключаются дубликаты
4. Операция разности
R-S
5. Пересечение
R^S
6. Декартово произведение
RxS
7. Тета-соединение
R.aHS.b //фото в тел.
H={>,<=…}
Соединение по эквивалентности – такое тета-соединение, в котором тета – операция равенства
8. Естественное соединение – такое соединие по эквивалентности, в котором из результирующего отношения убирается по одному экземпляру каждого атрибута
9. Левое внешнее соединение
10. Полусоединение
Порядок исполнения предложения Select
1.From
2.Join
From
2.Join
3.Where
4.Group by
5.Having
6.Select
7.Distinct
8.Order by
Производительность, надежность, безопасность
Использование индексов в БД
Индекс – специальная структура данных, оптимизированная для поиска
Хеш-функции
Index:
Ключ Адрес доп.атрибуты
Первичный индекс – файл упорядочен по полю, по которому строится индекс, ключ гарантированно уникален для каждого значения
Индекс кластеризации – упорядочено по полю, хеш-функция возвращает одно и то же значение для однотипных полей. В индексе хранятся блоки(кластеры)
Вторичный индекс – построенный не по ключевому полю и неупорядоченно(куча(hip))
30,31,36,42,44,45,48,63,83,89
Плотный индекс – для всех значений существуют значения в индексе
Разреженный индекс – значения существуют для кластеров
Представление – динамически сформированный результат одной или нескольких реляционных операций, выполненных над отношениями БД с целью получения нового отношения
Динамическое представление и материализованное
Динамическое – таблицы нет, запрос автоматически преобразуется в тот, который нужно
Преимущества:
1. Обеспечение независимости от данных
2. Повышение защищенности данных
3. Снижение сложности запросов
Недостатки:
1. Ограниченные возможности обновления
2. Появление структурных ограничений
Транзакции(повышение надежности) – последовательность действий с БД, в которой либо все действия выполняются успешно, либо не выполняется ни одно из них.
Логически согласованная БД
Свойства транзакции:
1. Атамарность
2. Согласованность
3. Изоляция – если запущенно несколько конкурирующих транзакций, любое обновление состояния БД, выполненное одной транзакцией, скрыто от других до ее завершения
4. Долговечность
Проблема потерянных обновлений
Проблема грязного чтения
Проблема неповторяемого чтения
Проблема чтения фантомов
Блокировки:
1. Монопольная – все виды доступа к элементы заблокированы
2. Коллективная – блокировка изменения
Могут возникнуть тупики
Изоляции:
1. Незавершенное чтение - данные изменяет одна транзакция
2. Завершенное чтение – если транзакция начала изменение, то никто не может их прочитать
3. Воспроизводимое чтение – если транзакция читает данные, никто не может их изменить
4. Сиреализуемость – если транзакция обращается к данным, другая не сможет добавить новые строки или изменить существующие строки
Долговечность:
1. Ведение журнала
2. Запись контрольных точек
Нормализация отношений
Нормальная форма – набор уровней количества
Решение лучше, если соответствует более высокому уровню НФ
Проблема избыточности(!=дублирование)
Студент: фио+N группы – не избыточно
ФИО+группа+факультет – избыточно, тк группа принадлежит факультету
Аномалии:
1. Изменения – изменение одной записи повлечет за собой просмотр всех значений и изменение других данных
2. Удаления – при удалении записи может исчезнуть несвязанная с ней информация
3. Добавления – информацию нельзя добавить, пока она неполна или требуется дополнительный просмотр таблицы
Нормализация – иметь формальные признаки проблемы и способы их решить
Основное решение – разбить отношение на множество других
Функц. Зависимость x->y(y зависит от x)
Каждому х соответствует в точности оно значение y
Х-детерминант
y- зависимая часть
Неключевой атрибут – не является потенциальным ключом и не входит в потенциальный ключ
Частичная функциональная зависимость – зависимость неключевого атрибута от части составного потенциального ключа
Полная зависимость – зависимость от всего ключа
Транзитивная функциональная зависимость
x->z транз, если
y->z
x->y
1НФ – все атрибуты являются простыми
2НФ – 1НФ+ каждый неключевой атрибут в полой зависимости от потенциального ключа(нужно провести декомпозицию отношения)
3НФ – 2НФ + все неключевые атрибуты взаимно независимы и полностью зависят от потенциального ключа
БКНФ(Боисса-Кодда)-3НФ+детерминанты всех зависимостей – потенциальные ключи
4НФ-БКНФ+ не содержит нетривиальных многозначных зависимостй
НФ медленные, иногда нужна денормализация
Лекции 1-2
БД -основной компонент ИС
Данные должны быть формализованы
Что можно делать с информацией:
1. Сбор
2. Обработка
3. Хранения
4. Передача
5. Предоставления
Критерии ИС:
1. Производительность
2. Надежность
3. Безопасность
4. Масштабирование
5. Совместимость
Информация:
1. Сигнал
2. Знания
ISO/IEC – данные – это поддающиеся многократной интерпретации представления информации в формализованном виде пригодные для обработки и передачи
1. Разделение и изоляция файлов
2. Дублирование файлов
3. Информационная безопасность
4. Гибкость
ANSI/SPARC:
1. Внешний уровень – моделирование и представление данных
2. Концпетуальный уровень – обобщенное представление
3. Внутренний уровень – физическое предстваление
Уровень моделирования данных ANSI/SPARC:
Концептуальны(сущность-связь)
Логический(даталогический)
Физический
ER-диаграммы – графическое представление на концептуальном уровне
Элементы модели:
1. Сущность – множество экземпляров. Сильная сущность может существовать сама по себе
2. Атрибут – св-во сущности
3. Логическая связь между двумя или более сущностями
Типы связей:
1:1
М:М
1:М
Физическая модель – схема данных для СУБД
БД – совместно используемый набор логически связанных данных и описания этих данных, предназначенный для удовлетворения информационных потреностей организации
Нвбор постоянно хранимых данных, используемый прикладными системами предприятия
Совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и обретающих состояние объектов и их взаимодействие в рассматривемой предметной области
СУБД – ПО, с помощью которого можно создавать и поддерживать БД, осуществлять к ней контролируемый доступ
Комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями