Базы данных Базы данных и знаний и знаний
advertisement
Лаборатория
информационных
ф
систем
Кафедра Автоматики и телемеханики
Проф. М. Ю. Богатырев
Базы данных
и знаний
Технология концептуального
ц
у
моделирования
биомедицинских данных
Лекция 3
2
3. Проектирование баз данных
11.
2.
3
3.
4.
Иерархическая модель данных
Сетевая модель данных
Реляционная модель данных
Преобразование CASE-моделей данных
правила Джексона
Д
5. Исследование модели «сущность-связь»
6. Реализация баз данных в выбранной
платформе.
3
Иерархическая модель данных
Математическая
модель:
граф-дерево
Иерархическая
БД
БД:
упорядоченный
набор деревьев
Первая
р
иерархическая
р р
СУБД:
Д
Information Management System (IMS)
фирмы IBM, разработанная в 1968
4
Иерархическая модель данных
Манипулирование данными
Достоинства:
•Найти
Н й указанное дерево БД
•Перейти от одного дерева к другому;
•Перейти от одной записи к другой
внутри дерева
•Перейти от одной записи к другой в
порядке обхода иерархии;
•Вставить новую запись в указанную
позицию;
•Удалить текущую запись.
Естественная система
разграничения доступа к
данным согласно иерархии
О
Ограничения
целостности
Основное правило: никакой потомок
не может существовать без
б своего
родителя.
Недостатки:
Необходимость хранить
вместе с данными их
положение в иерархии
5
Сетевая модель данных
Сетевая модель данных
является расширением
иерархической модели:
В иерархических структурах записьпотомок должна иметь в точности
одного предка;
в сетевой структуре данных потомок
может иметь любое число предков.
Математическая
модель:
граф
6
С
Сетевая
модель данных
Манипулирование данными
•Найти конкретную
у запись в наборе однотипных записей ;
•Перейти от предка к первому потомку по некоторой
связи;
•Перейти к следующему потомку в некоторой связи;
•Перейти от потомка к предку по некоторой связи;
•Создать новую запись;
Достоинства:
•Уничтожить запись;
Нет ограничений
•Модифицировать
М
ф
запись;
целостности
•Включить в связь;
•Исключить из связи;
Недостатки:
•Переставить
П
в другую связь и т.д.
Вариант связи: адрес
Необходимость хранить
вместе с данными их
адреса
7
Реляционная модель данных
Определение. Отношением R на множествах
доменов D1, D2, …, Dn называется
подмножество их декартова произведения.
?
R⊂ D ×D
1
2
× ... × Dn
Пример построения отношения
Домены:
Декартово произведение
D1 × D2 × D3
Окончательно:
⎧c2 = Я
Яков, школьник,1994
1994 ⎫
⎪
⎪
D1 = { Иван, Мария, Яков} c1 = Иван, школьник,1980
R = ⎨ c3 = Иван, студент,1982 ⎬
D2 = {школьник , студент
у
} c2 = Иван, школьник,1982
⎪
⎪
c
=
Мария
,
студент
д
,1982
...............................................
⎩ 4
⎭
D = {1980, 1982, 1994}
3
c3 = Иван, студент,1982
..............................................
c4 = Мария, студент,1982
8
Р
Реляционная
модель данных
Свойства отношений
Схема отношения: набор его
атрибутов
Таблица отношения
Атрибуты отношения
Имя
Статус
Год рождения
Яков
школьник
1994
Иван
студент
1982
Мария
студент
1982
Тело
отношения
Тело отношения - это множество его кортежей
Ключ отношения набор атрибутов
отношения, однозначно
идентифицирующий
каждый
д
из его
кортежей.
Простой ключ: один
атрибут
Составной ключ:
несколько атрибутов.
9
Реляционная модель данных
Свойства отношений
•В отношении нет одинаковых
д
кортежей.
•Кортежи отношения не упорядочены. Одно и то же отношение может быть
изображено разными таблицами, в которых строки идут в различном
порядке.
•Атрибуты отношения не упорядочены (слева направо). Т.к. каждый
атрибут
р у имеет ууникальное имя в пределах
р д
отношения,, то порядок
р д атрибутов
р у
не имеет значения. Одно и то же отношение может быть изображено
разными таблицами, в которых столбцы идут в различном порядке.
•Все
Все значения атрибутов атомарны.
атомарны Это следует из того
того, что лежащие в их
основе атрибуты имеют атомарные значения. Это четвертое отличие
отношений от таблиц - в ячейки таблиц можно поместить что угодно массивы структуры
массивы,
структуры, и даже другие таблицы
таблицы.
10
Р
Реляционная
б
база данных
Определение. Реляционная база
данных – э
да
это
о сис
система
е ао
отношений,
оше ий,
дополненная принципом
ц
целостности.
Достоинства:
Недостатки:
Нет ограничений на любые
связи между отношениями.
Все отношения
равноправны
Необходимость создавать
систему поддержки
целостности
Таблица 2.3.1
11
Таблица 2.3.2
Связывание отношений
й
Имя
Статус
Год рождения
Город
Улица
Дом
Яков
школьник
1994
Уфа
Солнечная
1
Иван
студент
1982
Пенза
Лесная
12
Мария
студент
1982
Пермь
Морская
2
Имя
Статус
Год
рождения
Яков
школьник
1994
Иван
студент
1982
Мария
студент
1982
связь
Город
Улица
Дом
Уфа
Солнечная
1
Пенза
Лесная
12
Пермь
Морская
2
Преобразование
р
р
CASE-моделей
д
д
данных
Правила Джексона
ПРАВИЛО 1
Смысл правила.
правила
Если степень связи равна 1:1 и
класс принадлежности обеих
сущностей является
обязательным, то требуется
только одно от-ношение. Ключом
этого отношения может быть
ключ любой из двух сущностей.
Обе сущности задают
один и тот же объект,
объект
отражая разные его
атрибуты.
Согласно правилу,
правилу все эти
данные можно хранить в
одной таблице.
Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных
для использования с микро-ЭВМ. - М.: Мир, 1991. - 252 с.
Правила Джексона
ПРАВИЛО 2.
Если степень связи равна 1:1 и класс принадлежности одной сущности является
обязательным, а другой - необязательным, то необходимо построение двух
отношений.
П каждую сущность необходимо
Под
б
выделение одного отношения, при этом ключ
сущности должен служить первичным ключом для соответствующего отношения.
Кроме того, ключ сущности, для которого класс принадлежности является
необязательным, добавляется в качестве атрибута в отношение, выделенное для
сущности с обязательным классом принадлежности.
Правила Джексона
ПРАВИЛО 3.
3
Если степень связи равна 1:1 и класс принадлежности ни одной
сущности не является обязательным, то необходимо использовать
три отношения: по одному для каждой
й сущности, ключи которых
служат в качестве первичных в соответствующих отношениях, и
одного для связи. Среди своих атрибутов отношение, выделяемое
связи, будет иметь по одному ключу от каждой сущности.
Правила Джексона
ПРАВИЛО 4.
Если степень связи равна 1: n и класс принадлежности n-связной
сущности является обязательным, то достаточным является
использование
с ол зо а е д
двух
у о
отношений,
о е
, по
о од
одному
о у на
а каждую
а дую сущ
сущность,
ос ,
при условии, что ключ каждой сущности служит в качестве
первичного ключа для соответствующего отношения.
Дополнительно ключ 11-связной
связной сущности должен быть добавлен
как атрибут в отношение, отводимое n-связной сущности.
Правила Джексона
ПРАВИЛО 5.
Если степень связи равна 1:n и класс принадлежности n-связной
сущности является необязательным, то необходимо
формирование
фор
ро а е трех
ре отношений:
о о е
: по
о од
одному
о у дл
для каждой
а до сущ
сущности,
ос ,
причем ключ каждой сущности служит первичным ключом
соответствующего отношения, и одного отношения для связи.
Связь должна иметь среди своих атрибутов ключ сущности от
каждой сущности.
Правила Джексона
ПРАВИЛО 6.
6
Если степень связи равна т:п, то для хранения данных
необходимо три отношения: по одному для каждой сущности,
причем ключ каждой
й сущности используется в качестве
первичного ключа соответствующего отношения, и одного
отношения для связи. Последнее отношение должно иметь в
числе своих атрибутов ключ – ссылку от каждой сущности.
18
Все на сегодня…
В
Вопросы?
