Свойства БД. Проблема проектирования БД. Подходы к проектированию БД ИС. Понятие ОКС БД. Общий вид задачи синтеза ОКС БД.

Свойства БД. База данных обладает свойством целостности, если значения ее атрибутов при всех модификациях (обновлениях) удовлетворяют некоторым определенным заранее условиям (ограничениям). База данных обладает свойством согласованности, если значения одних и тех же атрибутов в различных отношениях не противоречат друг другу. В этом случае разные пользователи на один и тот же запрос получают один и тот же ответ.

Центральным вопросом, который требуется решить при разработке М_к, является вопрос разработки концептуальной схемы KS. Эта проблема на понятийном уровне формулируется следующим образом: сколько и каких (по составу атрибутов) отношений требуется для наилучшего отображения процессов функционирования организационной системы, представляемой с помощью М_ил.

Необходимо заметить, что под "наилучшим отображением процесса функционирования организационной системы" понимается адекватность БД реальному миру при выполнении пользователями операций добавления, удаления и корректировки строк отношений БД. Проблемы, которые могут при этом возникать, получили название аномалии обновления и обусловлены типом структуры ФЗ, локализованных в отношениях.

Наиболее продуктивная идея преодоления аномалий обновления принадлежит Е. Кодду и состоит в том, что структуры ФЗ отдельных отношений должны быть в максимальной степени простыми. Для реализации этой идеи осуществлялась классификация структур ФЗ, которые определяли, в свою очередь, соответствующие типы так называемых "нормальных форм отношений" (НФО), среди которых указывались наиболее "простые" и "хорошие". Процесс замены отношения с произвольной структурой ФЗ на совокупность отношений в определенных классах нормальных форм получил название нормализации отношения.

В современной теории и практике проектирования БД существуют три подхода к нормализации отношений:

декомпозиция отношений;

синтез отношений;

семантическое моделирование данных.

Суть первого подхода заключается в последовательном разбиении каждого отношения исходной схемы БД, находящегося в предыдущей нормальной форме, на два или более отношения, удовлетворяющих требованиям следующей нормальной формы. Данный подход в настоящее время используется редко, ввиду следующих недостатков:

трудность описания предметной области в виде одного универсального ненормализованного отношения, с которого необходимо начать декомпозицию;

высокая вычислительная сложность процесса декомпозиции и проверки его правильности, связанная с необходимостью манипулирования расширениями отношений;

он не гарантирует, что в результате нормализации БД будет обладать свойствами целостности и согласованности.

Суть второго заключается в построении на основе знания множеств атрибутов, их доменов и исходной системы ФЗ совокупности отношений, находящихся в наиболее "простых" классах нормальных форм. Для его реализации вводится понятие оптимальной концептуальной схемы БД и решается задача ее синтеза.

Оптимальной концептуальной схемой БД (ОКС БД) называется такая схема БД Ks⁰, которая определяет систему минимальных по сложности алгоритмов контроля ее целостности и согласованности при условии сохранения ее адекватности реальному миру.

Если уровень сложности алгоритмов обозначить через J, то общий вид задачи синтеза ОКС БД имеет вид:

где å – множество допустимых КС БД для заданной М_ил.

Метод синтеза отношений свободен от недостатков, присущих методу декомпозиции отношений. Однако он является весьма трудоемким, требует глубоких знаний в области системного анализа и моделирования закономерностей предметной области и предполагает использование эффективных средств автоматизации процесса проектирования БД.

Для решения большинства практических задач находит широкое применение метод семантического моделирования данных, суть которого рассматривалась в ходе изучения дисциплины "Организация баз данных".

Итак, ведущим понятием теории проектирования реляционных БД является понятие нормальных форм отношений. Рассмотрим их.