Концептуальное моделирование

Студент изучает дисциплину (Студент × Дисциплина)

Соединение – подобно декартову произведения сливает два отношения R1 и R2 в одно. Как и в декартовом произведении, схема результирующего отношения является объединением схем исходных отношений. Соединение бывает внутренним и внешним.

Внутренние соединение (inner join) – в результирующем отношении соединяются только те кортежи из исходных отношений R1 и R2, у которых значения указанных поля соотносятся друг с другом определенным образом (например, равны).

Типы полей, по которым производится соединение, должны совпадать или быть сравнимы.

Разновидности внутреннего соединения:

эквисоединение (равно-соединение, equi-join) (R1 ZY С R2) – из исходных отношений R1 и R2 выбираются кортежи, у которых значения указанных полей равны, и из каждой пары таких кортежей формируется соединенный кортеж результирующего отношения;

тета-соединение (Θ-соединение) (R1 ZY С R2) – в отличие от эквисоединения, данное соединение основано на любом операторе сравнения, кроме равенства (<, <=, <>, >=, >);

естественное соединение (натуральное соединение, natural join) (R1 ZY R2) – частный вид эквисоединения, которое выполняется на основе только общих полей двух отношений (например, внешний ключ первого отношения – первичный ключ второго отношения).

61

Студент живет в комнате в общежитии (Студент ZY Комната в общежитии)

А1

А8

А1 А8

Внешнее соединение (outer join) – работает аналогично внутреннему. Разновидности внешнего соединения:

левое внешнее соединение (left outer join) –

Оператор SELECT LEFT OUTER JOIN, например правое внешнее соединение (right outer join) –

Оператор SELECT RIGHT OUTER JOIN, например полное внешнее соединение (full outer join) –

Оператор SELECT FULL OUTER JOIN, например

OUTER является необязательным словом

62

1.8.4. Полусоединение и полувычитание

Полусоединение (semijoin) – это соединение отношений R1 и R2, спроецированное на поля отношения R1. Иначе говоря, результирующее отношение состоит из тех кортежей исходного отношения R1, которые имеют соответствие в исходном отношении R2.

А1

А8

А1 А8

А1 А8

Полусоединение отношений Студент и Комната в общежитии:

Полувычитание (semiminus) – это вычитание из исходного отношения R1 полусоединения отношений R1 и R2. Иначе говоря, результирующее отношение состоит из тех кортежей исходного отношения R1, которые не имеют соответствия в отношении R2.

63

А1

А8

А1 А8

Полувычитание отношений Студент и Комната в общежитии:

Студент не имеет комнаты в общежитии

1.8.5. Расширение и обобщение

Расширение (extend) – результирующее отношение эквивалентно исходному, но содержит дополнительное поле, значения которого формируются в результате некоторых вычислений.

Отношение Дисциплина содержит поле Трудоемкость, в котором указано число часов, отводимое на каждую дисциплину в течение семестра. Важным параметром для планирования учебного процесса является недельная загрузка студентов. Учитывая, что в семестре 17 недель, недельная загрузка по дисциплине получается в результате деления трудоемкости на 17 недель.

Обобщение (агрегирование, summarize) – результирующее отношение строится в результате проекции исходного отношения на один из атрибутов и удаления дублированных значений. Затем к результи-

64

рующему отношению добавляется еще одно поле, значения которого вычисляются следующим образом:

1)для каждого значения атрибута результирующего отношения из исходного отношения выбираются кортежи с этим значением,

2)на основе выбранных кортежей вычисляется значение, добавляемое в соответствующий кортеж результирующего отношения.

Написано как-то не очень понятно

Вприведенном ниже примере операция обобщения применена для вычисления суммарного рейтинга студентов.

1.8.6. Свойства операций

Строго говоря, минимальный набор операций составляют выборка, проекция, декартово произведение, объединение и разность. Эти операции называются примитивными – через них можно определить (выразить) все остальные. Так, пресечение может быть выражено через операцию разности:

R1 ∩ R2 = R1 – (R1 – R2),

авнутреннее соединение – через операции декартова произведения

иселекции:

R1 ZY С R2 = σC (R1 × R2).

Операции объединения, пересечения, декартова произведения и

65

соединения ассоциативны и коммутативны. На примере операции объединения ассоциативность означает, что

(R1 R2) R3 = R1 (R2 R3) = R1 R2 R3 ,

а коммутативность –

R1 R2 = R2 R1 .

1.9.Целостность данных

1.9.1. Целостность доменов и атрибутов

Ограничения целостности домена формируются типом данных, на котором определен домен, и бизнес-правилами, определяемыми предметной областью. Для задания ограничений целостности домена и атрибута используются следующие способы:

задание логического типа данных, например number, date, string, char и др.;

указание длины поля, точности числа и других характеристик типа данных;

указание формата данных, например NNCCCNN;

указанием, может ли атрибут принимать значение Null; (К. Дейт утверждает, что Null разрушает модель данных)

задание правил, ограничивающих значение атрибута, например

возраст < 150;

агрегатные ограничения, такие как сумма или среднее значение атрибута, например для сущности Сотрудник сумма значений атрибута

Месячная зарплата < 100000;

явное перечисление всех возможных значений домена, например

понедельник, вторник, среда, …, воскресенье;

ограничение возможных переходов от одного значения домена к другому, например для домена, определяющего состояние заказа

{оформлен, утвержден, принят к исполнению, выполнен, передан заказчику, отменен} запрещен переход от принят к исполнению к передан заказчику, минуя выполнен,

1.9.2. Целостность сущностей и связей

Целостность сущностей (entity constraints) задается следующими правилами:

66

требованием уникальности каждого экземпляра сущности, достигаемым за счет наличия первичного ключа;

ограничением значения одного атрибута в зависимости от значения другого атрибута сущности, например Дата приема заказа < Дата передачи заказчику;

связи:

мощность и полнота связи, кардинальные числа,

ссылочная целостность (referential integrity constraints) – для каж-

дого экземпляра сущности, содержащего внешний ключ, должен существовать соответствующий экземпляр, имеющий аналогичный первичный ключ

каскадное обновление в случае изменения первичного ключа в зависимой сущности

запрещение удаления экземпляров в зависимой сущности

67

Литература

______________________

1.Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. 7-е изд. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. – 1072 с.

2.Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных. Учебник для вузов / Под ред. А.Д. Хомоненко. – СПб: Корона принт, 2004. – 736 с.

3.Ульман Д.Д., Уидом Д. Введение в системы баз данных. СПб.:

Лори, 2000. – 374 с.

4.Сибилев

4.Райордан Р. Основы реляционных баз данных. – М.: Издатель- ско-торговый дом «Русская редакция», 2001. – 384 с.

5.ГОСТ 34.320-96. Информационные технологии. Система стандартов по базам данных. Концепции и терминология для концептуальной схемы и информационной базы. – М.: Издательство стандартов, 2001

6.Chen P.P.-S. English sentence structure and entity-relationship diagram // Information Sciences. – 1983. – Vol.1, №1. P. 127-149.

7.Chen P.P.-S. The entity-relationship model – toward a unified view of data // ACM Transactions on Database Systems. – 1976. – Vol.1, №. 1. P. 9-36.

8.Chen P.P.-S. English, Chinese, and ER diagrams // Data & Knowledge Engineering. – 1997. – Vol. 23, № 1. P. 5-16.

9.Chen P.P.-S. The entity-relationship model – a basis for the enterprise view of data / Proc. of National Computer Conference. – AFIPS Press, 1977. P. 77-84.

10.Chen P.P.-S. A preliminary framework for entity-relationship models / Entity-Relationship Approach to Information Modeling and Analysis, (edited by P. Chen). – North-Holland: Elsevier, 1983. P. 19-28.

11.Barker R. CASE method: entity relationship modelling. – Reading, MA: Addison-Wesley Professional, 1990.

12.Hoffer J.A., George J.F., Valacich J.S. Modern systems analysis and design (2nd edition). – Upper Saddler River, NJ: Prentice Hall, Pearson Education, 1999.

13.ICAM architecture. Part II, Volume V: Information modeling manual (IDEF1) (AFWAL-TR-81-4023). – Ohio: Air Force Wright Aeronauti-

68