2. Реляционная модель данных, ER диаграмма. Базы данных

• Переход на следующий уровень проектирования.  

• Обсуждение революционной модели данных, нормализации и ER-диаграмм.  

• Уровни проектирования: концептуальное, логическое и физическое.  

• Концептуальное проектирование создает ER-модель.  

• ER-модель отображает предметную область и состоит из сущностей, атрибутов и связей.  

• Модель проектируется экспертом предметной области.  

• Логическое проектирование преобразует ER-модель в логическую модель.  

• Программист учитывает модель данных, выбирая таблицы и атрибуты.  

• Цель - создание ER-диаграммы для дальнейшей работы.  

• Выбор модели данных определяет структуру базы данных.  

• Революционная модель данных является классической и актуальной.  

• Переход к нереляционным моделям данных после изучения реляционной модели.  

• Нормализация приводит базу данных к правильному хранению информации.  

• Проверка выполнения транзакций и поддержка целостности данных.  

• Введение семантической информации для предотвращения ошибок.  

• Революционная модель данных мыслит отношениями, а не таблицами.  

• Отношения состоят из атрибутов, которые могут переноситься между сущностями.  

• Запись в таблице называется кортежем, а ключ атрибутом, уникальным для каждой записи.  

• Ключ уникально идентифицирует запись в таблице.  

• Первичный ключ используется системой управления базой данных для идентификации записей.  

• Суррогатный ключ генерируется автоматически системой и часто называется идентификатором.  

• СУБД гарантирует уникальность идентификаторов в рамках одной таблицы.  

• Если удалить пользователя с идентификатором 4, новый пользователь получит идентификатор 5.  

• Идентификаторы могут начинаться с единицы или другого значения по умолчанию.  

• Автоинкремент увеличивает идентификатор на единицу.  

• Глобальные уникальные идентификаторы GUID используются в MongoDB для распределенных баз данных.  

• GUID генерируются случайным образом и не требуют согласования между серверами.  

• Суррогатные ключи могут иметь начальное значение и шаг.  

• Это может быть полезно для оптимизации, например, для хранения дочерних сущностей под определенными идентификаторами.  

• В практике автоинкремент используется для оптимизации, но не всегда.  

• Ключ-кандидат может быть потенциальным первичным ключом.  

• Паспорт не является хорошим выбором для ключа-кандидата, так как он меняется со временем.  

• Составной первичный ключ может состоять из нескольких атрибутов, например, идентификатор товара и накладной.  

• В таблице товаров и накладных первичный ключ может быть составным из идентификаторов товара и накладной.  

• Это позволяет уникально идентифицировать записи и выполнять запросы по частям ключа.  

• Для обновления данных можно использовать отдельные поля для каждого ключа.  

• Суррогатный ключ удобен для сущностей, таких как товары и накладные.  

• Для перекрестных таблиц можно использовать составной или суррогатный ключ в зависимости от удобства работы.  

• Суррогатный ключ позволяет избежать дублирования данных и упрощает работу с таблицей.  

• Составной ключ может быть удобнее для оптимизации вставки данных.  

• Суррогатный ключ требует синхронизации для выдачи уникального значения, что может замедлить процесс.  

• Составной ключ гарантирует уникальность на уровне программного обеспечения и СУБД.  

• Отказ от суррогатного ключа может дать прирост производительности, но это зависит от конкретных условий.  

• Составной ключ может уменьшить фрагментацию таблицы при обновлении данных.  

• В некоторых случаях составной ключ может быть более подходящим для оптимизации.  

• Пример схемы базы данных с сотрудниками университета и конференциями.  

• Проблемы дублирования данных и аномалии удаления, обновления и добавления.  

• Неправильная структура таблицы приводит к избыточности данных и аномалиям.  

• Разбиение таблиц на три: исследователи, конференции и связи между ними.  

• Использование составного первичного ключа для связи таблиц.  

• Это позволяет избежать дублирования данных и аномалий при удалении, обновлении и добавлении.  

• Нормализация позволяет избежать избыточности и аномалий в данных.  

• Нормализация приводит таблицу к нормальной форме, что гарантирует правильное хранение данных.  

• Существует семь нормальных форм, но на практике используются только первые три.  

• Первая нормальная форма требует, чтобы в одной ячейке таблицы было только одно значение.  

• Пример: таблица с сотрудниками и их номерами телефонов должна быть разделена на две таблицы для каждого сотрудника.  

• Важно не записывать каждое слово текста в отдельную строку, а использовать атрибуты модели ER.  

• Вторая нормальная форма требует, чтобы каждый атрибут зависел от первичного ключа функционально полно.  

• Пример: таблица с информацией о филиалах компании, должностях и зарплатах сотрудников.  

• Зарплата зависит от должности и филиала, а наличие компьютера — только от должности.  

• Если атрибут не зависит от всех атрибутов первичного ключа, таблица не находится во второй нормальной форме.  

• Для решения проблемы таблицу нужно разбить на две: одна для зарплаты и одна для наличия компьютера.  

• В каждой таблице все атрибуты должны зависеть от всех атрибутов первичного ключа.  

• Пример приведения таблицы к нормальной форме.  

• Возможность разбиения исходной таблицы на несколько таблиц.  

• Переход к третьей нормальной форме.  

• Условия третьей нормальной формы.  

• Транзитивная зависимость и её устранение.  

• Пример с сотрудником и отделом.  

• Сотрудник работает в отделе, отдел имеет номер телефона.  

• Телефон зависит от отдела, отдел зависит от сотрудника.  

• Транзитивная зависимость через атрибут.  

• Проверка транзитивной зависимости.  

• Телефон зависит от отдела, отдел зависит от сотрудника.  

• Цель - избавиться от транзитивной зависимости.  

• Добавление налога, зависящего от должности и филиала компании.  

• Зарплата до вычета налогов и после.  

• Проблемы с хранением вычисленных значений.  

• Первичный ключ не должен зависеть от атрибутов.  

• Пример с таблицей тарифов для бронирования кортов.  

• Первичный ключ состоит из номера корта и времени начала.  

• Проверка второй и третьей нормальных форм.  

• Время окончания зависит от первичного ключа.  

• Название тарифа описывает оба ключа.  

• Пример с ограничениями на кортах.  

• Время начала и окончания зависит от кортов.  

• Разбиение таблицы на две для устранения коллизий.  

• Нормализация данных позволяет избежать аномалий и избыточности.  

• Третья нормальная форма используется в реляционных базах данных.  

• Нормализация увеличивает количество таблиц, что может замедлить выполнение запросов.  

• Нормализация уменьшает избыточность данных и улучшает их организацию.  

• Однако, это может замедлить выполнение запросов и усложнить работу с данными.  

• В некоторых случаях де-нормализация может ускорить выполнение запросов.  

• Реляционные базы данных имеют предсказуемое поведение благодаря математическому аппарату.  

• Они обеспечивают контроль целостности данных и гибкость схемы.  

• Однако, медленный доступ к данным и большое количество таблиц могут быть недостатками.  

• ER-диаграмма используется для визуализации результатов второго уровня проектирования.  

• Она включает сущности, атрибуты и связи.  

• Первичный ключ обозначается подчеркиванием, а связи указываются с типом и кратностью.  

• Связь "многие ко многим" указывает на отсутствие третьей нормальной формы.  

• Необходимо пересмотреть отношения между сущностями и привести их к типу "один к одному" или "один ко многим".  

• В лабораторной работе будет использоваться диаграмма для проектирования.  

• В реальном проектировании не всегда нужно приводить таблицы к третьей нормальной форме.  

• Важно избегать избыточности и развивать таблицы, если это необходимо.  

• Процесс проектирования будет направлен на устранение избыточности.  

• В библиотеке хранятся книги, у которых могут быть авторы.  

• Книги разбиты по категориям и выдаются читателям.  

• Связь между книгами и авторами должна быть "один ко многим".  

• Для устранения связи "многие ко многим" создается дополнительная таблица.  

• В этой таблице указывается, что автор написал конкретную книгу.  

• Одна книга может быть написана несколькими авторами, но процесс написания принадлежит одному автору.  

• Одна книга может быть в нескольких экземплярах, но экземпляр принадлежит конкретной книге.  

• В таблице экземпляров указывается идентификатор книги.  

• Важно правильно расставлять атрибуты для корректного отображения данных.  

• Одна выдача может быть связана с одним экземпляром книги.  

• Один экземпляр книги может быть выдан нескольким читателям.  

• В таблице выдач указывается идентификатор экземпляра книги.  

• Важно логически рассуждать при проектировании связей между сущностями.  

• Одна выдача связана с одним читателем, но читатель может получить несколько книг.  

• В многозначной связи копируется идентификатор однозначной связи.  

• В лабораторной работе студенты будут проектировать диаграммы для предметных областей.  

• Они будут переносить сущности из старой предметной области в новую.  

• Цель - создать диаграмму, отражающую корректные связи между сущностями.