В. И. Швецов Базы данных
 Скачать 8.45 Mb.
|
|
Задача 5. Что такое иерархическая модель данных? Вариант 1. Как представляется сущность в иерархической модели? записью деревом строкой таблицы ð+ +вершиной графа Вариант 2. Как представляется групповое отношение (связь) в иерархической модели? + ð+ указателем + ð+ ребром записью деревом вершиной графа Вариант 3. Основные особенности иерархической модели. + ð+ простота алгоритмов поиска ð+ +поиск начинается с корневой вершины удобство представления любой концептуальной модели добавление новых сущностей и связей не требует изменения всей структуры базы данных Задача 6. Что такое реляционная модель данных? Вариант 1. Как представляется сущность в реляционной модели? строкой таблицы столбцом таблицы ð+ +таблицей набором таблиц Вариант 2. Как представляется групповое отношение (связь) в реляционной модели? строками таблицы + ð+ столбцами таблицы + ð+ таблицей набором таблиц Вариант 3. Каковы основные достоинства реляционной модели? + ð+ понятна для пользователя + ð+ добавление новых сущностей и связей не требует изменения всей структуры базы данных + ð+ поддерживается многими СУБД не требует навыков работы с компьютером Вариант 4. Как выглядит концептуальная схема реляционной базы данных? + ð+ набор заголовков таблиц с именами атрибутов набор таблиц с данными ð+ +совокупность схем отношений текущие значения соответствующих отношений Задача 7.Что такое многомерная модель данных? Вариант 1. Когда целесообразно использовать многомерную модель данных? большое количество таблиц с данными большой объем данных в таблицах + ð+ большое количество таблиц одной структуры при разных значениях параметров. большое количество атрибутов в таблице Вариант 2. Для каких основных целей используется многомерная модель? для быстрого поиска информации + ð+ для сравнительного анализа + ð+ для оперативной аналитической обработки + в технологии olap Вариант 3. Какие понятия характеризуют многомерный куб? + ð+ измерение + ð+ ячейка + ð+ поле + ð+ показатель + ð+ размерность Вариант 4. Какие дополнительные операции определены в многомерной модели? анализ данных ð+ срез данных ð+ агрегация данных визуализация данных Задача 8. Что такое автоматизированное проектирование баз данных? Вариант 1. Какие основные причины использования программных систем автоматизированного проектирования? + ð+ необходимость создания нескольких последовательных версий базы данных + ð+ целесообразность создания на первом этапе пробной версии базы данных + ð+ необходимость сокращения затрат на начальное проектирование базы данных необходимость сокращения затрат на окончательную доработку базы данных Вариант 2. Какие этапы создания базы данных поддерживаются средствами автоматизированного проектирования? + ð+ разработка ER-диаграммы + ð+ разработка программ создания структуры базы данных + ð+ разработка интерфейса пользователя разработка прикладных программ Вариант 3. При использовании каких СУБД для создания базы данных можно пользоваться средствами автоматизированного проектирования? любых + ð+ тех, для которых предназначено соответствующее средство + ð+ для каких-то этапов создания базы данных – любых, для других этапов – только тех, для которых предназначено соответствующее средство СУБД и средства автоматизированного проектирования обязательно должны быть разработаны одной фирмой-производителем Литература
Лекция 7. Формализация реляционной модели В лекции рассматриваются вопросы, связанные с формализацией наиболее распространенной в настоящее время модели данных СУБД – реляционной модели. Здесь рассматривается формализованное описание отношений и средств манипулирования данными в реляционной модели. Ключевые словатермины: атрибут, домен, схема отношения, отношение, ключ отношения, реляционное исчисление, реляционная алгебра, операции реляционной алгебры, объединение, разность, декартово произведение, проекция, селекция, пересечение, -соединение, естественное соединение. Цель лекции: рассмотреть формализованное описание реляционной модели и операций манипулирования данными как основу для использования математических методов проектирования баз данных и основу создания языков запрсов к базе данных. 7.1. Формализованное описание отношений и схемы отношений Как уже отмечалось в п. 6.2.3, реляционная модель описывает представление данных в виде двумерной таблицы, называемой отношением. Наименованиями столбцов этой таблицы служат имена атрибутов. Рассмотрим формализованное описание соответствующих понятий. ПустьA1, A2,…, Anимена атрибутов. Каждому имени атрибута Ai соответствует допустимое множество значений, которые может принимать атрибут Ai. Это множество значений Di называется доменом атрибута Ai,  . По определению, домены являются непустыми конечными или счетными множествами. Уточним, что в теории реляционных баз данных домен рассматривается как множество значений одного (причем простого) типа данных. Понятию домена Diсоответствует множество значений, стоящих в столбце Ai рассматриваемой таблицы.Схемой отношения R {A1, A2, …, An} называеся конечное множество имен атрибутов {A1, A2, …, An}, причем атрибут Ai принимает значение из множества Di (i=1, 2,…n), где n – арность отношения. Понятию «схема отношения» соответствует описание структуры двумерной таблицы (имена столбцов и допустимые множества значений). Пусть D = D1 D2…Dn. Отношением r со схемой R называется конечное множество отображений {t1, t2,…, tp} из множества R: {A1, A2, …, An} в множество D:{ D1 D2…Dn }, таких, что tk(Ai) Di,  ;  . Отображение tk называется k-м кортежем, n – размерность кортежа. Понятию k-го кортежа соответствует множество значений, стоящих в k-й строке рассматриваемой таблицы. Понятию отношения r соответствует множество значений, стоящих во всех строках рассматриваемой таблицы. Ключом отношения r со схемой R называется минимальное подмножество K = {Ai1, Ai2,…, Aim}{A1, A2, …, An}, где {i1, i2, …,im} {1, 2, …, n}, такое, что любые два различных кортежа t1, t2 r (t1 t2) не совпадают по значениям множества K ={Ai1, Ai2, …, Aim}. Возможны случаи, когда отношение r имеет несколько ключей. Такие ключи называются потенциальными (возможными). Выбранный из них ключ для идентификации кортежей называется первичным ключом. Таким образом, достаточно знать значение кортежа на множестве K, чтобы однозначно его идентифицировать. Ключ используется для представления связей между отношениями. С этой целью первичный ключ одного отношения включается в структуру (набор атрибутов) связанного с ним отношения. Для второго отношения соответствующий ключ называется внешним ключом. Совокупность схем отношений, используемых для представления концептуальной модели, называется схемой реляционной базы данных (реляционной моделью данных). Текущие значения соответствующих отношений называются реляционной базой данных. Выпишем реляционную модель данных примера из предыдущей лекции (см. рис. 6.3.). Введем обозначения атрибутов всех соответствующих сущностей. Пусть A1 – код студента, A2 – фамилия, A3 – дата рождения, A4 – место рождения, A5 – номер факультета, A6 – название факультета, A7 – номер специальности, A8 – название специальности. Обозначим схему отношения СТУДЕНТ как R1, ФАКУЛЬТЕТ как R2, СПЕЦИАЛЬНОСТЬ как R3, СТУДЕНТ УЧИТСЯ НА ФАКУЛЬТЕТЕ как R4, СТУДЕНТ УЧИТСЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ как R5, НА ФАКУЛЬТЕТЕ ИМЕЮТСЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ как R6. Тогда реляционная модель соответствующего примера описывается следующей совокупностю схем отношений: R1(A1, A2, A3, A4) R2(A5, A6) R3(A7, A8) R4(A1, A5) R5(A1, A7) R6(A5, A7) Напомним, что понятие «схема отношения» соответствует описанию структуры таблицы. Таблица с заполненными значениями (заполненными строками) соответствует понятие «отношение». Для данного примера отношения, соответствющие вышеуказанным схемам отношений будем обозначать r1, r2, r3, r4, r5, r6, Отметим следующие свойства отношения:
7.2. Манипулирование данными в реляционной модели Для манипулирования данными в реляционной модели используются два формальных аппарата:
Механизмы реляционной алгебры и реляционного исчисления эквивалентны, т.е. для любого допустимого выражения реляционной алгебры можно построить эквивалентную формулу реляционного исчисления и наоборот Отличаются два этих формальных аппарата уровнем процедурности. Выражения реляционной алгебры строятся на основе алгебраических операций (высокого уровня), и подобно тому, как интерпретируются арифметические и логические выражения, выражение реляционной алгебры также имеет процедурную интерпретацию. Другими словами, запрос, представленный на языке реляционной алгебры, может быть реализован как последовательность элементарных алгебраических операций с учетом их старшинства и возможного наличия скобок. Для формулы реляционного исчисления однозначная интерпретация (соответствующая однозначная последовательность действий), вообще говоря, отсутствует. Формула только устанавливает условия, которым должны удовлетворять кортежи результирующего отношения. Поэтому языки реляционного исчисления являются более непроцедурными или декларативными. Операции, реализуемые с помощью указанных аппаратов, обладают важным свойством: они замкнуты на множестве отношений. Это означает, что выражения реляционной алгебры и формулы реляционного исчисления определяются над отношениями реляционных БД и результатом вычисления также являются отношения. В результате любое выражение или формула могут интерпретироваться как отношение, что позволяет использовать их в других выражениях или формулах. Как мы увидим, алгебра и исчисление обладают большой выразительной мощностью, очень сложные запросы к базе данных могут быть выражены с помощью одного выражения реляционной алгебры или одной формулы реляционного исчисления. Именно по этой причине такие механизмы включены в реляционную модель данных. Конкретный язык манипулирования реляционными БД называется реляционно полным, если любой запрос, выражаемый с помощью одной операции реляционной алгебры или одной формулы реляционного исчисления, может быть выражен с помощью одного оператора этого языка. Заметим, что крайне редко алгебра или исчисление принимаются в качестве полной основы какого-либо языка БД. Обычно (как, например, в случае языка SQL) язык основывается на некоторой смеси алгебраических и логических конструкций. Тем не менее знание алгебраических и логических основ языков баз данных часто бывает полезно на практике. 7.3. Операции реляционной алгебры Операции реляционной алгебры определены на множестве отношений и являются замкнутыми относительно этого множества (образуют алгебру). Оказывается, что любой произвольный запрос к БД можно представить в виде последовательности, составленной из пяти основных операций реляционной алгебры. Рассмотрим эти операции. Объединение r s Объединением отношений r и s называется множество кортежей, которые принадлежат или r, или s, или им обоим. Для операции объединения требуется одинаковая арность отношений. Для примера, пусть
тогда r s
Заметим, что с помощью операции объединения может быть реализовано добавление нового кортежа к имеющемуся отношению. В этом случае r – исходное отношение, s – отношение, содержащее один добавляемый кортеж. |