4.6. Декомпозиция схем отношений

Одним из способов приведения произвольного отношения к виду нормальных форм (кроме 1 НФ) является декомпозиция отношений.

 Декомпозицией схемы отношений R называется замена ее совокупностью схем =( R₁, R₂, ... , R_K), где R_i  R и R_i такие, что R₁R₂ ... R_K = R, при этом не требуется, чтобы R_i  R_j =, хотя и допустимо.

Осуществление декомпозиции приводит к тому, что вновь получаемое отношение будет проекциями исходного отношения на новые схемы отношений из множества .

Прежде чем выполнить декомпозицию необходимо убедиться, что соединение новых отношений даст исходное отношение.

4.7. Целостность данных

Проектирование БД включает в себя построение концептуальной и логической схем, а также решение ряда проблем, наиболее важной из которых является проблема, связанная с отображением и корректным поддержанием семантической БД (проблема целостности).

Проблема целостности связана с обеспечением надежности данных в условиях возможных аварийных ситуаций и рационального использования вычислительных ресурсов для обеспечения высокой эффективности взаимодействия с БД.. Эффективность подразумевает обеспечение необходимого объема хранения информации и времени взаимодействия с БД.

Целостность в БД отражается путем построения логической схемы.

Логическая схема выражается в терминах объектов или сущностей и связей между ними. Связи также можно трактовать как объекты иной природы и в этом плане и сущности и связи в реляционных моделях выражаются одинаково в виде отношений. В этом случае говорят об объектах - сущностях и объектах - связей. Совокупность отношений, составляющих БД и зависящих друг от друга, отражает семантику (смысл) данных в предметной области.

 Если состояние БД не соответствует семантике связей между данными, то такое явление называют нарушением целостности данных или БД.

Для обеспечения целостности данных необходимо обеспечивать целостность объектов и целостность ссылок на эти объекты. Кроме того, объекты в БД должны быть уникальными (неповторяющимися) и распознаваемыми, а также ссылки на объекты не должны существовать без объектов.

Кроме естественных ограничений, не зависящих от конкретного приложения, целостность БД определяется ограничениями, связанными с конкретным приложением. ограничения такого рода называют ограничениями целостности приложений. Они выражаются в виде набора утверждений, фиксирующих способ использования данных в конкретной предметной области.

Ограничения приложений делятся на:

- статические ограничения и ограничения перехода;

- ограничения для кортежей и множеств;

- отложенные и безотлагательные ограничения целостности.

 Статические ограничения - те ограничения, которые выполняются независимо от состояния БД.

 Ограничения, устанавливаемые между старым и новым значением атрибута, называется ограничениями перехода.

Пример: при обновлении значения атрибута “давление” новое значение не должно отличаться от старого более чем на 20 %.

 Ограничения для кортежей - те ограничения, для которых проверку их выполнения осуществляют, используя только один кортеж отношения.

 Частным случаем такого ограничения является ограничение атрибута.

 Ограничение для множеств - если они представляют собой ограничение на некоторое итоговое значение, полученное в результате использования совокупности кортежей.

Пример: при измерении температуры очередное значение не должно отличаться от скользящего среднего Mx (текущего математического ожидания) на некоторую величину . Все значения не попавшие в диапазон [ M_x - , M_x + ] отбрасывают.

 Безотлагательными ограничениями называются те, которые допускают возможные проверки их выполнения одновременно с изменением значений данных в отношении.

 Отложенными ограничениями называют такие ограничения, для которых проверка их выполнения имеет смысл по окончании выполнения очередной совокупности операций.

Для отложенного ограничения имеет значение следующее понятие:

 Логический элемент работы - непрерывное управление данными, при котором БД из одного целостного состояния переводится в другое целостное состояние. Этот прием еще называют транзакцией.

Понятие транзакции тесно связано с надежностью данных. При выполнении транзакции могут происходить аппаратные или программные сбои. Если транзакция в результате сбоев не доведена до конца, то целостность БД нарушается. Для обеспечения целостности БД при отложенных ограничениях используют методы отката. Их суть состоит в том, что начатая, но незавершенная транзакция аннулируется, при этом БД переводится в исходное состояние, с которого начиналась транзакция (таким образом происходит откат).