Базы данных и их сравнительные характеристики (стр. 3 из 4)

1. Неключевой атрибут зависит от ключевого атрибута, входящего в составной ключ (критерий нарушения 2НФ).

2. Ключевой атрибут, входящий в составной ключ, зависит от неключевого атрибута.

Таким образом, если таблица удовлетворяет НФБК, то она также удовлетворяет ЗНФ в смысле транзитивных зависимостей и 2НФ.

Четвертая нормальная форма

Таблица имеет четвертую нормальную форму (4НФ), если она имеет ЗНФ и не содержит многозначных зависимостей. Поскольку проблема многозначных зависимостей возникает в связи с многозначными атрибутами, то мы можем решить проблему, поместив каждый многозначный атрибут в свою собственную таблицу вместе с ключом, от которого атрибут зависит.

Пятая нормальная форма.

Пятая нормальная форма (5НФ) была предложена для того, чтобы исключить аномалии, связанные с особым типом ограничительных условий, называемых совместными зависимостями. Эти зависимости имеют в основном теоретический интерес и сомнительную практическую ценность. Следовательно, пятая нормальная форма в действительности не имеет практического применения.

Нормальная форма область/ключ.

Таблица имеет нормальную форму область/ключ (НФОК), если любое ограничительное условие в таблице является следствием определений областей и ключей. Однако не был дан общий метод приведения таблицы к НФОК.

В качестве примера, рассмотрим структуру реляционной базы данных, описывающей "отношения" пациентов и докторов в произвольной клинике (область приложения примера выбрана из-за того, что в сертификационных тестах Oracle аналогичные примеры встречаются очень часто). Пусть существует некая клиника, основные характеристики которой описываются в таблице CLINICS, в данной клинике работают доктора, основные характеристики которых описывает таблица DOCTORS. Данные пациентов клиники хранятся в таблице PATIENTS. Взаимосвязи между таблицами представлены на рис.10. (Для упрощения предполагается, что у доктора может быть несколько пациентов, которые не являются пациентами других докторов, для реализации реальной картины, когда один пациент может относиться к нескольким разным докторам, между таблицами DOCTORS и PATIENTS необходимо включить дополнительную связывающую таблицу).

Рис. 2. Диаграмма, иллюстрирующая отношения таблиц АИС.

№	Наименование столбца	Описание
Таблица CLINICS
1	CS_NNN	Индекс
2	CS_REG_NUMBER	Регистрационный номер
3	CS_CITY_NNN	Ссылка на справочник городов и регионов
4	CS_NAME	Наименование клиники
5	CS_ADDRESS	Адрес клиники
6	CS_PHONE_NUMBER	Номер телефона
7	CS_TYPE	Профиль клиники
Таблица DOCTORS
1	DC_NNN	Индекс
2	DC_NAME	Ф.И.О. доктора
3	DC_CS_NNN	Ссылка на таблицу CLINICS
4	DC_DIPLOM_NUMBER	Номердиплома
5	DC_SPECIALTY_NNN	Ссылка на справочник специальностей
6	DC_SHTAT_NNN	Ссылка на штатное расписание
7	DC_CALENDAR_NNN	Ссылка на расписание приема
Таблица PATIENTS
1	PT_NNN	Индекс
2	PT_REG_NUMBER	Регистрационный номер
3	PT_NAME	Ф.И.О. пациента
4	PT_ADDRESS	Адреспациента
5	PT_POLIS_NUMBER	Номерполиса
6	PT_PHONE_NUMBER	Номер телефона
7	PT_BIRTHDATE	Дата рождения
8	PT_FIRST_VISIT	Дата первого визита
9	PT_LAST_VISIT	Дата последнего визита
10	PL_PT_NNN	Ссылка на таблицу платежей
Таблица PAYMENTS
PL_NNN	Индекс
PL_ACCOUNT_NUMBER	Номер расчетного счета
PL_PAY_NNN	Ссылка на таблицу расчетов

Представленная структура, конечно, не обладает функциональной полнотой с точки зрения проектирования АИС клиники, с ее помощью мы лишь рассмотрим различные типы отношений в реляционных СУБД.

Перед тем, как перейти к рассмотрению вопросов стандартизации и целостности данных в РСУБД несколько рекомендаций по выбору наименований таблиц и полей. Внимательно взглянув на описание таблиц можно заметить, что генерация наименований таблиц и столбцов подчиняется некоторой синтаксической конструкции, которая в общем виде может быть представлена следующим образом:

Для таблиц:

<Псевдоним АИС>_<Псевдоним модуля АИС>_:_<Псевдоним подмодуля>_<Имя таблицы>

Например, если бы мы разрабатывали АИС клиники c сокращенным названием CSL, то все таблицы входящие в данную систему было бы целесообразно называть

CSL_<имя модуля>_<имя таблицы>.

Для столбцов:

<Псевдоним таблицы>_<имя столбца>.

Например, как показано на рис.2. Регистрационный номер пациента храниться в поле PT_REG_NUMBER, таблицы PATIENTS, имеющий псевдоним PT.

Конечно, использование этих не хитрых правил не является обязательным, но позволяет значительно облегчить читаемость разработанной информационной структуру. Предположите, как было бы все, если бы поля таблиц назывались P111, P112 и т.п., а ведь такие вещи встречаются практически очень часто, например в FoxPro 2.6.

Перейдем к рассмотрению вопросов стандартизации и обеспечения ссылочной целостности реляционных таблиц.

Преобразование отношений

Поля таблиц могут находиться между собой в одном из следующих отношений:

один-к-одному, один-ко-многим, многие-ко-многим и рекурсивных, определения которых приведены в табл.1. Рассмотрим преобразование отношений на примере АИС "ДОКТОР-ПАЦИЕНТ" (рис.2).

Отношение один-к-одному представляет собой такое отношение, при котором каждой записи в таблице А соответствует единственная запись в таблице В (рис.1). Применение такого типа отношений встречается крайне редко и предназначено в основном для функционального разделения информации на несколько таблиц, т.е. когда не хотят, чтобы таблица БД "распухала" от второстепенной информации. На рис.10 представлено, как используя отношение один-к-одному таблица PATIENTS преобразована в две таблицы: PATIENTS_REG и PATIENTS_KART (на рисунке показаны только основные атрибуты таблиц). Также необходимо принимать во внимание, что БД использующие такие отношения не могут быть полностью нормализованы.

Рис.1. Отношение один к одному.

Отношение один-ко-многим можно без преувеличения назвать основным типом отношений использующемся при проектировании современных БД, так как позволяет представлять иерархические структуры данных. Под данным отношение понимается такое отношение, когда одной записи в родительской таблице соответствуют записи в дочерней таблице (причем число соответствующих записей выражается рядом натуральных чисел 0,1,2,:N и т.п.) (рис.2). Отношения один-ко-многим могут быть жесткими и нежесткими. Для жестких отношений должно выполнять требование, что каждой записи в родительской таблице должна соответствовать хотя бы одна запись в дочерней таблице.

Рис.2. Отношение один ко многим.

Отношение многие-ко-многим представляет собой отношение при котором записям родительской таблицы соответствуют записи дочерней таблицы, а ряду записей дочерней таблицы соответствуют записи в родительской таблицы (рис.13). Использование такого типа отношений крайне ограничено, не только из-за того, что некоторые БД его вообще не поддерживают на уровне индексов и ссылочной целостности, но и потому, что практически любое отношение многие-ко-многим может быть заменено одним или более отношением один-ко-многим (посмотрите на пример на рис.3. и так не когда не делайте).

Рис.3. Отношение многие ко многим.

Другим важным типом отношений - является рекурсивное отношение, т.е. такое отношение которое описывает связи между записями внутри одной таблицы БД, т.е. оно связывает объектное множество с ним самим. Пример рекурсивных отношений показан на рис.4., который иллюстрирует, что доктора Петров А.А. и Васин Н.Н. находятся в зависимости от доктора Сидорова В.Н.. В зависимости от функционального назначения этого отношения оно может иллюстрировать, например, что они являются пациентами доктора Сидорова В.Н., или Сидорова В.Н. является по отношению к ним начальником и т.п. Данный тип отношений позволят реализовать древовидную структуру функциональных отношений, например, структуру организации.

Рис.4. Отношение многие ко многим.

Учитывая требования ссылочной целостности и нормализации на основе применения рассмотренных выше типов отношений осуществляется преобразование функциональной модели бизнес - процессов и реаляционную модель. Итогом этапа является диаграмма "Сущность-связь" (часто называемая CASE диаграмма, ER-диаграама, рис.2).

Преобразование функциональной модели в реляционную.

Результатом первого этапа проектирования АИС является функциональная модель системы содержащая множество объектов (процессов, операций), их атрибутов.

Объектное множество с атрибутами может быть преобразовано в реляционную таблицу с именем объектного множества в качестве имени таблицы и атрибутами объектного множества в качестве атрибутов таблицы. Если некоторый набор этих атрибутов может быть использован в качестве ключа таблицы, то он выбирается ключом таблицы. В противном случае мы добавляем к таблице атрибут, значения которого будут однозначно определять объекты-элементы исходного объектного множества, и который, таким образом, может служить ключом таблицы.

Преобразование отношений

Поля таблиц могут находиться между собой в обном из следующих отношений: один-к-одному, один-ко-многим, многие-ко-многим и рекурсивных, определения которых представлены в табл.1. Прежде чем рассмотреть реализацию и преобразование отношений более подробно, обсудим реторический вопрос о правилах именования таблиц и столбцов. Как мы уже ранее отмечали, что практически любая АИС имеет модульную структуру и соответствено, в каждый модель входит определенное число таблиц. Пусть имеется модуль "Операционный День", условно назовем его OPDAY, тогда удобно, что все таблицы данного модуля наименовались следующим образовам OPDAY_CUSTOMERS (ТАБЛИЦА КЛИЕНТОВ), OPDAY_ACCOUNT (таблица счетов) и т.п. При наменовании столбцов таблицы желательно придерживаться следующего подхода: <краткое наименование таблицы>_<наименование столбца>. Например, для таблицы OPDAY_CUSTOMERS наименование столбцов удобно реализовать следующим образом CUST_NNN (порядковый номер записи), CUST_FIO (фио клиента), CUST_ACCOUNT_NNN (ссылка на таблицу счетов) и т.п. Практически в каждой организации, занимающейся разработкой АИС существуют свои нормы к наименованию модулей, таблиц, столбцов и объектов базы данных, однако общие принципы во многом схожи с приведенным в данных примерах. Теперь рассмотрим основные принципы преобразования отношений: