Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ГОУ СПО Уральский политехнический колледж
Режевской филиал
Контрольная работа
/>«Базы данных»
Выполнила:
студент гр. РЖЗ П-505
Сущенко Юлия Владимировна
2010
Оглавление
В чем состоят преимущества и недостатки иерархическоймодели данных
В чем заключается целостность сущности? Целостность ссылок
Что определяют аксиомы Армстронга? Напишите эти аксиомы иих названия
Что такое аномалии обновления?Какие виды аномалий обновления Вы знаете
Практические задания
Список литературы
/>В чем состоят преимуществаи недостатки иерархической модели данных
Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии типовобъектов, т.е. один тип объекта является главным, а остальные, находящиеся на низшихуровнях иерархии — подчиненными. Между главными и подчиненными типами объектов устанавливаютсявзаимосвязь «один — ко — многим». Иными словами, для данного главноготипа объекта существует несколько подчиненных типов объектов. В то же время длякаждого экземпляра главного объекта может быть несколько экземпляров подчиненныхтипов объектов.
В иерархической БД существует упорядоченность элементов, длякоторой характерна подчиненность объектов нижнего уровня (потомков) объектам верхнегоуровня {предкам), что продемонстрировано на Рис.1. Иерархию образуют, например,папка с файлами, хранимыми на диске, а дерево папок — наглядный пример иерархическойструктуры БД.
Иерархическая древовидная структура имеет ряд преимуществ всегдаудовлетворяет следующим условиям:
На первом уровне может находиться только один узел, называемыйкорневым. Иерархия неизменно начинается с корневого узла.
Для каждого узла указывают ключевые данные, которые описываютзаданный объект.
На низших уровнях могут находиться зависимые узлы. Узел, находящийсяна предшествующем уровне, является исходным для новых зависимых узлов. Зависимыеузлы могут добавляться как в вертикальном, так и горизонтальном направлении безвсяких ограничений.
Каждый узел, находящийся на уровне 2, соединен с одним и толькоодним узлом на уровне 1. Каждый узел, находящийся на уровне 3, соединен с одними только одним узлом на уровне 2 и т.д.
Исходный узел может иметь в качестве зависимых один или несколькопорожденных узлов. Если узел не имеет ни одного зависимого узла, он не являетсяисходным.
Доступ к каждому узлу, за исключением корневого, происходит черезисходный узел. Выборка каждого узла, представленного в иерархии, осуществляетсячерез его исходный узел. Пути доступа к каждому узлу являются уникальными. Поэтомуиерархическая модель данных обеспечивает только линейные пути доступа.
Возможно существование любого числа экземпляров узлов каждогоуровня. Каждый экземпляр узла (за исключением корневого) соединен с экземпляромисходного узла.
/>
Рисунок 1. Иерархическая модель данных
Преимущества и недостаткииерархической модели данных.
Преимущества:
· простота понимания;
· простота оценки операционных характеристик;
Недостатки:
· отношения М: М могут быть реализованы только искусственно;
· могут быть избыточные данные;
· усложняются операции включения и удаления;
· удаление исходных объектов ведет к удалению порожденных объектов;
· процедурный характер манипулирования данными;
· доступ к любому порожденному узлу возможен только через корневой узел;
· сильная зависимость логической и физической БД;
· сильно ограниченный набор структур запроса.
В чем заключается целостность сущности? Целостностьссылок
В целостной части реляционной модели данных фиксируются два базовыхтребования целостности, которые должны поддерживаться в любой реляционной СУБД.Первое требование называется требованием целостности сущностей. Объекту илисущности реального мира в реляционных БД соответствуют кортежи отношений. Конкретнотребование состоит в том, что любой кортеж любого отношения отличим от любого другогокортежа этого отношения, т.е. другими словами, любое отношение должно обладать первичнымключом. Как мы видели в предыдущем разделе, это требование автоматически удовлетворяется,если в системе не нарушаются базовые свойства отношений.
Второе требование называется требованием целостности по ссылками является несколько более сложным. Очевидно, что при соблюдении нормализованностиотношений сложные сущности реального мира представляются в реляционной БД в виденескольких кортежей нескольких отношений. Например, представим, что нам требуетсяпредставить в реляционной базе данных сущность ОТДЕЛ с атрибутами ОТД_НОМЕР (номеротдела), ОТД_КОЛ (количество сотрудников) и ОТД_СОТР (набор сотрудников отдела).Для каждого сотрудника нужно хранить СОТР_НОМЕР (номер сотрудника), СОТР_ИМЯ (имясотрудника) и СОТР_ЗАРП (заработная плата сотрудника). Как мы вскоре увидим, приправильном проектировании соответствующей БД в ней появятся два отношения: ОТДЕЛЫ(ОТД_НОМЕР, ОТД_КОЛ) (первичный ключ — ОТД_НОМЕР) и СОТРУДНИКИ (СОТР_НОМЕР, СОТР_ИМЯ,СОТР_ЗАРП, СОТР_ОТД_НОМ) (первичный ключ — СОТР_НОМЕР).
Как видно, атрибут СОТР_ОТД_НОМ появляется в отношении СОТРУДНИКИне потому, что номер отдела является собственным свойством сотрудника, а лишь длятого, чтобы иметь возможность восстановить при необходимости полную сущность ОТДЕЛ.Значение атрибута СОТР_ОТД_НОМ в любом кортеже отношения СОТРУДНИКИ должно соответствоватьзначению атрибута ОТД_НОМ в некотором кортеже отношения ОТДЕЛЫ. Атрибут такого роданазывается внешним ключом, поскольку его значения однозначно характеризуютсущности, представленные кортежами некоторого другого отношения (т.е. задают значенияих первичного ключа). Говорят, что отношение, в котором определен внешний ключ,ссылается на соответствующее отношение, в котором такой же атрибут является первичнымключом.
Требование целостности по ссылкам, или требование внешнего ключасостоит в том, что для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в ссылающемсяотношении, в отношении, на которое ведет ссылка, должен найтись кортеж с таким жезначением первичного ключа, либо значение внешнего ключа должно быть неопределенным(т.е. ни на что не указывать). Для нашего примера это означает, что если для сотрудникауказан номер отдела, то этот отдел должен существовать.
Ограничения целостности сущности и по ссылкам должны поддерживатьсяСУБД. Для соблюдения целостности сущности достаточно гарантировать отсутствие влюбом отношении кортежей с одним и тем же значением первичного ключа. С целостностьюпо ссылкам дела обстоят несколько более сложно.
Понятно, что при обновлении ссылающегося отношения (вставке новыхкортежей или модификации значения внешнего ключа в существующих кортежах) достаточноследить за тем, чтобы не появлялись некорректные значения внешнего ключа. Но какбыть при удалении кортежа из отношения, на которое ведет ссылка?
Здесь существуют три подхода, каждый из которых поддерживаетцелостность по ссылкам. Первый подход заключается в том, что запрещается производитьудаление кортежа, на который существуют ссылки (т.е. сначала нужно либо удалитьссылающиеся кортежи, либо соответствующим образом изменить значения их внешнегоключа). При втором подходе при удалении кортежа, на который имеются ссылки, во всехссылающихся кортежах значение внешнего ключа автоматически становится неопределенным.Наконец, третий подход (каскадное удаление) состоит в том, что при удалении кортежаиз отношения, на которое ведет ссылка, из ссылающегося отношения автоматически удаляютсявсе ссылающиеся кортежи.
В развитых реляционных СУБД обычно можно выбрать способ поддержанияцелостности по ссылкам для каждой отдельной ситуации определения внешнего ключа.Конечно, для принятия такого решения необходимо анализировать требования конкретнойприкладной области. Что определяют аксиомы Армстронга? Напишите эти аксиомыи их названия
Функциональные (однозначные) F-зависимости. Функциональные зависимостиявляются обобщением понятия ключа: значения кортежа на одном множестве X атрибутовопределяют значения на другом множестве Y атрибутов; X, Y/>R; R — схема отношения R.Аксиома вывода — правило: если отношение удовлетворяет некоторым F-зависимостям,то оно должно удовлетворять и другим F-зависимостям.
F1. X = X. Рефлексивность: πX (SX=x (r)) имеетне более одного кортежа. Например, Студент />Студент.
F3. Пополнение: если X />Y, то XZ />Y.
Из X />Y следует (/>), что πY (SX=x (R))имеет не более одного кортежа для любого x/>X. Если Z />R, то σXZ=xz (R) />σX=x (R) иπY (σXZ=xz (R)) />πY (SX=x (R)) имеет не более одногокортежа.
Следовательно, если Студент />Преподаватель, то Студент Кафедра />Преподаватель. Илииз A />B следуетAС />B и AD />B, ABC />B, ABD />B, ACD />B, ABCD />B.
F4. Транзитивность: если X />Y, YZ />W, то XZ />W.
Если t1 (X) = t2 (X), то t1 (Y) = t2 (Y) по определению. Еслиt1 (YZ) = t2 (YZ), то и t1 (W) = t2 (W). Следовательно, из t1 (XZ) = t2 (XZ) имеемt1 (X) = t2 (X) и t1 из=". /Ресурсы/t-1. htm"/> (Z) = t2 (Z), (Y) =t2 (Y), t1 (YZ) = t2 (YZ) и t1 (W) = t2 (W). Иначе, если Студент />Преподаватель, ПреподавательКафедра />Факультет,то Студент Кафедра />Факультет или из A />B, BC />D следует AC />D. Что такое аномалии обновления? Какие виды аномалий обновленияВы знаете
Аномалии обновления — Это трудности, с которыми приходится сталкиватьсяпри выполнении операций добавления кортежей в отношении (INSERT), удаления кортежей(DELETE) и модификации кортежей (UPDATE).
иерархическая реляционнаяцелостность ссылка
/>Практические заданияЗадание 1
Даны два отношения А и В. Обоснуйте, что к ним могут быть примененыоперации объединения, пересечения и разности. Найти отношения:
· A UNION B
· A INTERSECT B
· A MINUS B
· B MINUS A
Таблица 1 — Отношение АТаб № Фамилия Имя Отчество Знак Зодиака 12131 Вордов Билл Биллович Козерог 12132 Экселев Стивен Стивенович Скорпион 12133 Пауэрпоинтов Роджер Роджерович Стрелец 12134 Аксессов Этони Энтониевч Скорпион 12135 Фронтпейджев Юджин Юджинович Весы
Таблица 2 — Отношение ВТаб № Фамилия Имя Отчество Знак Зодиака 12132 Экселев Стивен Стивенович Скорпион 12143 Пауэрпоинтов Роджер Роджерович Скорпион 12133 Проджектов Джордж Джордевич Скорпион 12140 Паблишеров Майкл Майклович Скорпион 12135 Фронтпейджев Юджин Юджинович Весы
Таблица 3 — Отношение A UNION BТаб № Фамилия Имя Отчество Знак Зодиака 12131 Вордов Билл Биллович Козерог 12132 Экселев Стивен Стивенович Скорпион 12133 Пауэрпоинтов Роджер Роджерович Стрелец 12134 Аксессов Этони Энтониевч Скорпион 12135 Фронтпейджев Юджин Юджинович Весы 12143 Пауэрпоинтов Роджер Роджерович Скорпион 12133 Проджектов Джордж Джордевич Скорпион 12140 Паблишеров Майкл Майклович Скорпион
Таблица 4 — Отношение A INTERSECT BТаб № Фамилия Имя Отчество Знак Зодиака 12132 Экселев Стивен Стивенович Скорпион 12135 Фронтпейджев Юджин Юджинович Весы
Таблица 5 — Отношение A MINUS BТаб № Фамилия Имя Отчество Знак Зодиака 12131 Вордов Билл Биллович Козерог 12133 Пауэрпоинтов Роджер Роджерович Стрелец 12134 Аксессов Этони Энтониевч Скорпион
Таблица 6 — Отношение B MINUS AТаб № Фамилия Имя Отчество Знак Зодиака 12143 Пауэрпоинтов Роджер Роджерович Скорпион 12133 Проджектов Джордж Джордевич Скорпион 12140 Паблишеров Майкл Майклович Скорпион Задание 2
Найти существующие функциональные зависимости в отношении и определитьих тип.
Таблица 7 — Отношение «Распределение товара»№ поставщика Наименование поставщика Телефон поставщика № заказчика Наименование заказчика Товар
/>Цена товара 1 Конфи 222315 2 Магазин № 2 Торт 100 1 Конфи 222315 3 Магазин № 3 Конфеты 50 1 Конфи 222315 2 Магазин № 2 Конфеты 50 1 Конфи 222315 2 Магазин № 2 Шоколад 10 2 Данон 455819 2 Магазин № 2 Йогурт 5 2 Данон 455819 3 Магазин № 3 Йогурт 5 4 Макфа 528966 2 Магазин № 2 Лапша 10 3 Россия 576991 2 Магазин № 2 Торт 150 4 Макфа 528966 3 Магазин № 3 Лапша 10
Полные функциональные зависимости.
№ поставщика ↔ Наименование поставщика
№ поставщика ↔Телефон поставщика
№ заказчика ↔ Наименование заказчика
Частичная зависимость
Товар → Наименование поставщика
Товар → Наименование заказчика
Товар → Цена товараЗадание 3
Определить ключи отношений, указать необходимые для этого ограниченияна данные. При необходимости добавить новые атрибуты. Указать также все возможныеключи.
Таблица 8 — Отношение «Распределение врачей»ФИО пациента Адрес пациента Участок Дата обращения Спец-ость врача Фамилия врача Диагноз Иванов М.О. Мира 7-6 3 21.04.03 терапевт Кнопкин П.О. грипп Иванов М.О. Мира 7-6 3 25.04.03 терапевт Кнопкин П.О. грипп Сидоров О.И. Ленина 70-3 2 02.05.03 хирург Зубова П.М. аппендицит Иванов М.О. Мира 7-6 3 12.07.03 хирург Зубова П.М. ранение Сидоров О.И. Ленина 70-3 2 13.07.03 терапевт Кнопкин П.О. орз
Возможные ключи:
· Фамилия врача
· Участок
· ФИО пациента
· Специальность врача
Отношения ключей
· ФИО пациента → Адрес пациента(не должно быть однофамильцев)
· ФИО пациента → Дата обращения (не должно быть однофамильцев)
· Адрес пациента → Участок (не должно быть пациентов из разныхгородов)
· Специальность врача → Фамилия врача (не должно быть однофамильцев)Задание 4
Привести отношение к 3 НФ.
Таблица «Косметический кабинет» представляет собойведомость предоставленных косметических услуг.
Таблица 9 — Отношение «Косметический кабинет»Код мастера ФИО мастера Категория мастера Предоставляемые мастером услуги Стоимость услуги Код клиента ФИО клиента 23 Мотов М.Т. косметолог макияж 200 2 Парова С. С 23 Мотов М.Т. косметолог маска 100 2 Парова С. С 23 Мотов М.Т. косметолог Лечение кожи 600 1 Фазова С.И. 44 Ботова Е. З Парикмахер прическа 300 1 Фазова С.И.
Возможные ключи частичных функциональных зависимостей.
/>
/>
Отношение без транзитивных зависимостей
Третья нормальная форма. Код мастера Предоставляемые мастером услуги 23 макияж 23 маска 23 Лечение кожи 44 прическа Предоставляемые мастером услуги Стоимость услуги макияж 200 маска 100 Лечение кожи 600 прическа 300 Код мастера ФИО мастера Категория мастера 23 Мотов М.Т. косметолог 23 Мотов М.Т. косметолог 23 Мотов М.Т. косметолог 44 Ботова Е. З Парикмахер Предоставляемые мастером услуги Код клиента ФИО клиента макияж 2 Парова С. С маска 2 Парова С. С Лечение кожи 1 Фазова С.И. прическа 1 Фазова С.И.
/>Список литературы
1. Ревунков, Г.И. Базы и банки данных и знаний/ Г.И. Ревунков, Э.Н. Самохвалов,М. Чистов. — М.: Высшая школа, 2005. — 392 с.
2. Шаймарданов, Р.Б. Моделирование и автоматизация проектирования структур базданных / Р.Б. Шаймарданов. — М.: Радио и связь, 2004. — 120 с.
3. Озкархан, Э. Машины баз данных и управление базами данных/ Э. Озкархан.- М.: Мир, 2006. — 695 с
4. Цехановский, В.В., Яковлев А. Автоматизированные банки данных/ В.В. Цехановский.,А. Яковлев. — Л.: ЛЭТИ, 2006. — 63с.