Проектирование автоматизированной информационной системы "Деканат вечернего факультета", подсистемы ведения оперативных данных

Всего известно 7 правил, из которых первые шесть применяют для бинарных связей, а седьмое для тернарных связей и связей более высоких порядков. Рассмотрим эти правила.

1. Если степень связи  1:1 и класс принадлежностей обеих сущностей обязательный, то формируется одно отношение. Первичным ключом в отношении может быть ключ любой из двух сущностей.

2. Если степень связи  1:1 и класс принадлежностей одной  сущности обязательный, а другой сущности необязательный, то под каждую из  сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Далее к отношению, сущность которого имеет обязательный класс принадлежности, добавляется в качестве атрибута ключ сущности с необязательным классом принадлежности.

3. Если степень связи  1:1 и класс принадлежностей обеих  сущностей необязательный, то необходимо сформировать 3 предварительных отношения: по одному отношению на каждую сущность и одно отношение связи. В отношениях для сущностей первичным ключами будут являться ключи соответствующих сущностей. Отношение связи будет содержать два атрибута: ключи каждой сущности.

4. Если степень связи  1:N (или N:1) и класс принадлежности многосвязной сущности обязательный, то достаточно формирования двух отношений (по одному на каждую из сущностей). Ключами в отношениях будут ключи соответствующих сущностей. Кроме того, в отношение для многосвязной сущности добавляется в качестве атрибута связи ключ односвязной сущности.

5. Если степень связи 1:N (или N:1) и класс принадлежности многосвязной сущности необязательный, то необходимо сформировать 3 предварительных отношения: по одному отношению на каждую сущность и одно отношение для связи. В отношениях для сущностей первичным ключами будут являться ключи соответствующих сущностей, а отношение связи будет содержать два атрибута: ключи каждой сущности.

6. Если степень связи N:N, то независимо от классов принадлежности обеих сущностей требуется сформировать 3 предварительных отношения: по одному отношению для каждой сущности и одно отношение связи. Первичными ключами отношений для сущностей будут являться ключи соответствующих сущностей, а отношение связи будет содержать два атрибута: ключи обеих сущностей.

7. Если имеет место тернарная  связь, то потребуется формирование четырех предварительных отношений: 3 отношения для сущностей и одно отношение для связи. В отношения для сущностей помещаются в качестве ключевых атрибутов ключи соответствующих сущностей. В отношение для связи помещаются ключи всех сущностей. В общем случае для N-арной связи формируются N+1 отношений: N-для сущностей и одно для связи.

 В итоге у нас получилась таблица правил перехода от ER-диаграммы к предварительным отношениям:

Таблица 4.1

 

КП СЗ	ОО	ОН	НО	НН
1:1	1	2	2	3
1:N	4	5	4	5
N:1	4	4	5	5
N:N	6	6	6	6

 

 

 

 

 

 

Теперь осуществим переход от ER-диаграммы к предварительным отношениям, используя описанные правила.

Для связи сущностей “Приказ” и “Студент” (рис. 4.5), используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.36

Для связи сущностей “Приказ” и “ТипПриказа” (рис. 4.6) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.37

Для связи сущностей “Приказ” и “ОснованиеПриказа” (рис. 4.7) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.38

Для связи сущностей “Приказ” и “ФормаОбучения” (рис. 4.8) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.39

Для связи сущностей “Приказ” и “ФормаОбучения” (рис. 4.9) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.40

Для связи сущностей “Приказ” и “Группа” (рис. 4.10) используем правило №4 из табл. 4.2.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.41

Для связи сущностей “Группа” и “Специальность” (рис. 4.11) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.42

Для связи сущностей “Студент” и “Диплом” (рис. 4.12) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.43

Для связи сущностей “Преподаватель” и “Диплом” (рис. 4.13) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

 

Рисунок 4.44

Для связи сущностей “Преподаватель” и “УченаяСтепень” (рис. 4.14) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.45

Для связи сущностей “Преподаватель” и “Должность” (рис. 4.15) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.46

Для связи сущностей “Преподаватель” и “Кафедра” (рис. 4.16) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.47

Для связи сущностей “Специальность” и “УчПланСпециальности” (рис. 4.17) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.48

Для связи сущностей “Специальность” и “Кафедра” (рис. 4.18) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.49

Для связи сущностей “УчПланСпециальности” и “ВидЗанятий” (рис. 4.19) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.50

Для связи сущностей “УчПланСпециальности” и “Дисциплина” (рис. 4.20) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.51

Для связи сущностей “УчПланСпециальности” и “УчПланИспытаний” (рис. 4.21) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.52

Для связи сущностей “ УчПланСпециальности” и “Группа” (рис. 4.22) используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.53

Для связи сущностей “ УчПланСпециальности” и “Преподаватель” (рис. 4.23) используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.54

Для связи сущностей “УчПланИспытаний” и “ВидИспытаний” (рис. 4.24) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.55

Для связи сущностей “УчПланИспытаний” и “Группа” (рис. 4.25) используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.56

Для связи сущностей “УчПланСпециальности” и “Преподаватель” (рис. 4.26) используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.57

Для связи сущностей “Студент” и “Ведомость” (рис. 4.27) используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.58

Для связи сущностей “Студент” и “ЭкзЛист” (рис. 4.28) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.59

Для связи сущностей “Студент” и “Оценка” (рис. 4.29) используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.60

Для связи сущностей “Ведомость” и “Оценка” (рис. 4.30) используем правило №6 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.61

Для связи сущностей “ЭкзЛист” и “Оценка” (рис. 4.31) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.62

Для связи сущностей “ЭкзЛист” и “Ведомость” (рис. 4.32) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.63

Для связи сущностей “Ведомость” и “Группа” (рис. 4.33) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.64

Для связи сущностей “Приказ” и “СтатусСтудента” (рис. 4.34) используем правило №4 из табл. 4.1. Получаем следующие предварительные отношения:

Рисунок 4.65

Полученные отношения необходимо проверить на соответствие с требованиями нормальных форм. Всего существует шесть нормальных форм, и после приведения отношений к пятой нормальной форме они считаются полностью нормализованными. На практике чаще всего применяют первые четыре формы, то есть нормальная форма Бойса-Кодда уже обеспечивает достаточный уровень детализации и в то же время легко реализуется на практике. Применение последних трех форм связанно с определенными трудностями, и это оправданно только в том случае, когда количество столбцов в таблицах составляет несколько десятков.

Нормализация представляет собой последовательное изменение  структуры данных и таблиц в соответствии с требованиями нормальных форм.

Первая нормальная форма. Считается, что таблица находится в первой нормальной форме, если ни одно поле строки не содержит более одного значения и любое ключевое поле не пусто. То есть ни один элемент таблицы не является таблицей и не содержит сложных данных. Не трудно заметить, что это требование перекликается с определением отношений, в котором говорится, что любой столбец состоит из атомарных значений, которые не могут быть разложены на более мелкие составляющие.

В качестве примера рассмотри таблицу  «Приказ». Она имеет атрибуты «НомерПриказа (PK)», «ДатаПриказа», «ТипПриказа», «ФормаОбучения», «ОсноваОбучения», «СтатусСтудента», «Курс», «Группа». Ни одно из полей не является составным, любой приказ имеет номер, следовательно, таблица находится в первой нормальной форме. Аналогично рассматриваются другие таблицы, они так же соответсвтуют первой нормальной форме.

Вторая нормальная форма. Таблица находится во второй нормальной форме тогда и только тогда, когда она удовлетворяет требованиям первой нормальной формы и все ее поля, не входящие в первичный ключ, связаны полной функциональной зависимостью с первичным ключом. То есть необходимо, чтобы только первичный ключ однозначно идентифицировал значения в любом столбце. Полученные отношения соответствуют второй нормальной форме.

Рассмотри в качестве примера таблицу «Ведомость». Она имеет атрибуты «НомерВедомости (PK)», «ДатаВыдачи», «Группа», «Преподаватель», «УчПланИспытаний». Все поля таблицы имеют полную зависимость от первичного ключа, следовательно, она находится во второй нормальной форме.

Третья нормальная форма.  Таблица находится в третьей нормальной форме тогда и только тогда, когда она удовлетворяет требованиям второй нормальной формы и ни одно из ее ключевых полей не зависит функционально от любого не ключевого атрибута. То есть каждое ключевое поле не транзитивно зависит от  первичного ключа. Данное требование выполнено, поэтому отношения находятся в третьей нормальной форме.

Рассмотрим таблицу «УчПланСпециальности»  в качестве примера. Все атрибуты зависят только от первичного ключа  и ни от чего более. Следовательно, таблица находится в третьей нормальной форме.

Нормальная форма Бойса-Кодда. Таблица находится в нормальной форме Бойса-Кодда тогда и только тогда, когда она удовлетворяет требованиям третьей нормальной формы и любая функциональная зависимость между ее полями сводится к полной функциональной  зависимости от возможного ключа.

Третья нормальная форма является достаточной при решении большинства  практических задач, и процесс проектирования реляционной базы данных, как правило, заканчивается приведением к ней.

4.2.4 Ограничение целостности данных

Обеспечение целостности составляет необходимое условие успешного  функционирования базы данных, особенно для случая использования информационной системы в сетях.

Под целостностью понимают свойство, означающее, что в базе данных содержится полная непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация.