С помощью реляционных операторов выполняются реляционные операции, т.е. операции, которые обрабатывают данные в реляционной форме. Для описания реляционных операций, в частности, используется язык SQL (см. пример в п. 6.2.8).

4. Проектирование РБД

4.1. Принцип нормализации

Проектирование РБД подчинено принципу нормализации, смысл которого заключается в том, что каждый факт должен храниться в одном месте.

Например, в таблице "Фирма" РБД "Поставки" (рис. 1) принцип нормализации нарушен, так как несколько раз повторяется название Москвы. В РБД "Клиенты" (рис. 3) этого нарушения нет, так как города вынесены в отдельную таблицу. Однако в РБД "Клиенты" принцип нормализации нарушен в таблице "Сотрудник", где дважды повторяется должность "директор".

Нормализация обеспечивает не только компактность, но и простоту' модификации данных. Например, если поменяется телефонный код Москвы, то в РБД "Клиенты" его необходимо изменить только в одной строке одной таблицы "Город"

Более строго, руководство по нормализации - это набор стандартов проектирования данных, называемых нормальными формами. Общепринятыми считаются пять нормальных форм, хотя их было предложено значительно больше [1, 3, 8]. Далее рассмотрим три наиболее важных: первую, вторую и третью нормальные формы (1НФ, 2НФ, ЗНФ) [6].

Рис. 3. Реляционная база данных "Клиенты"

В качестве примера рассмотрим РБД "Заказы книг" (рис. 4), изначально состоящую из одной таблицы "Заказ". Будем полагать, что заказчик не заказывает одну и ту же книгу в один и тот же день более одного раза. Тогда в таблице

В заключение зафиксируем алгоритм приведения ненормализованных таблиц в ЗНФ (рис. 6).

Следует отметить, что принцип нормализации не является строго обязательным и в некоторых случаях может быть нарушен, например, для ускорения выборки данных из базы.

Рис. 6. Алгоритм приведения ненормализованных таблиц в ЗНФ

4.2. Сущности

Любой объект реального мира, информацию о котором мы хотим разместить в РБД, будем называть сущностью (entity). Каждая сущность характеризуется определенным набором данных, для хранения которого в РБД должна быть создана соответствующая таблица. Таким образом, при проектировании РБД термины "сущность" и "таблица" являются эквивалентными.

Следует отметить, что при проектировании вместо термина "столбец" чаще используют аналогичный термин "поле".

Сущности подразделяют натри основных класса [4]:

1) стержни - это независимые сущности. Например, таблицы "Фирма" и "Продукты" в РБД "Поставки" (рис. 1), таблица "Город" в РБД "Клиенты" (рис. 3);

2)ассоциации - это связи между двумя и более сущностями. Например, таблица "Склад" в РБД "Поставки" (рис. 1);

3)характеристики - это сущности, цель которых описание или уточнение других сущностей, например, таблица "Сотрудник" в РБД "Клиенты" (рис. 3).

Ю

Ассоциации и характеристики не являются независимыми, поскольку они предполагают существование некоторой другой сущности или сущностей, которые будут ассоциироваться или характеризоваться.

Следует отметить, что ассоциации и характеристики могут иметь свои ассоциации и характеристики.

4.3. Связи между сущностями

Как было сказано выше, сущности находятся в определенной зависимости друг от друга или, иначе говоря, между ними существуют определенные связи (relation).

Чтобы не возникало путаницы в терминах, необходимо сделать следующее замечание. При проектировании термин "relation" имеет значение "связь (отношение) между сущностями", тогда как в теории РБД тот же самый термин "relation" имеет значение "таблица", суть которой "связь (отношение) между столбцами"

Существуют три типа связей (отношений) между сущностями:

1. /*/ (одип-к-одному). Например, в таком отношении друг к другу находятся сущности "Сотрудник" и "Увольнение сотрудника":

Сотрудник(табелъный номер, ФИО, дата рождения, адрес, ...) Увольнение сотрудника(табелъный номер, дата увольнения, N° приказа, ...)

Здесь предполагается, что табельные номера никогда не повторяются.

Когда сотрудник поступает на работу, то для него в таблице "Сотрудник" делается соответствующая запись, а в таблице "Увольнения сотрудника" записей пока нет. При увольнении сотрудника в таблице "Увольнения сотрудника" появляется одна, и только одна, запись с соответствующим табельным номером и прочими необходимыми данными. Таким образом, одной записи в таблице "Сотрудник" соответствует ноль или одна запись в таблице "Увольнение сотрудника"

2. 1*п (один-ко-многим). Например, в таком отношении друг к другу находятся сущности "Класс" и "Учащийся":

Класс(номер класса, дата формирования, год обучения, литера, N° кабинета, ...) УчаишйсяЫомер класса. ФИО, дата рождения, ...)

Каждый год перед первым сентября в таблицу "Класс" заносятся несколько новых записей для первых классов. Затем в таблицу "Учащийся" заносятся записи для всех первоклассников, каждый из которых зачисляется только в один класс. Таким образом, одной записи в таблице "Класс" может соответствовать ноль, одна или несколько записей в таблице "Учащийся"

и