Навигационный подход к манипулированию данными и персональные СУБД

Лекция 77. Манипулирование реляционными данными.

Зависимость соединения. Пятая нормальная форма

Во всех рассмотренных до этого момента нормализациях производилась декомпозиция одного отношения в два. Иногда это сделать не удается, но возможна декомпозиция в большее число отношений, каждое из которых обладает лучшими свойствами.

Рассмотрим, например, отношение

СОТРУДНИКИ-ОТДЕЛЫ-ПРОЕКТЫ (СОТР_НОМЕР, ОТД_НОМЕР, ПРО_НОМЕР)

Предположим, что один и тот же сотрудник может работать в нескольких отделах и работать в каждом отделе над несколькими проектами. Первичным ключем этого отношения является полная совокупность его атрибутов, отсутствуют функциональные и многозначные зависимости.

Поэтому отношение находится в 4NF. Однако в нем могут существовать аномалии, которые можно устранить путем декомпозиции в три отношения.

Определение 12. Зависимость соединения

Отношение R (X, Y,..., Z) удовлетворяет зависимости соединения * (X, Y,..., Z) в том и только в том случае, когда R восстанавливается без потерь путем соединения своих проекций на X, Y,..., Z.

Определение 13. Пятая нормальная форма

Отношение R находится в пятой нормальной форме (нормальной форме проекции-соединения - PJ/NF) в том и только в том случае, когда любая зависимость соединения в R следует из существования некоторого возможного ключа в R.

Введем следующие имена составных атрибутов:

СО = {СОТР_НОМЕР, ОТД_НОМЕР}

СП = {СОТР_НОМЕР, ПРО_НОМЕР}

ОП = {ОТД_НОМЕР, ПРО_НОМЕР}

Предположим, что в отношении СОТРУДНИКИ-ОТДЕЛЫ-ПРОЕКТЫ существует зависимость соединения:

* (СО, СП, ОП)

На примерах легко показать, что при вставках и удалениях кортежей могут возникнуть проблемы. Их можно устранить путем декомпозиции исходного отношения в три новых отношения:

СОТРУДНИКИ-ОТДЕЛЫ (СОТР_НОМЕР, ОТД_НОМЕР)

СОТРУДНИКИ-ПРОЕКТЫ (СОТР_НОМЕР, ПРО_НОМЕР)

ОТДЕЛЫ-ПРОЕКТЫ (ОТД_НОМЕР, ПРО_НОМЕР)

Пятая нормальная форма - это последняя нормальная форма, которую можно получить путем декомпозиции. Ее условия достаточно нетривиальны, и на практике 5NF не используется. Заметим, что зависимость соединения является обобщением как многозначной зависимости, так и функциональной зависимости.

Язык реляционных баз данных SQL

Для пользовательского приложений, взаимодействующих с реляционными базами данных, очень важна обработка не реляционного отношения в целом, как множества неупорядоченных строк, а именно каждой отдельной строки. Для этого служат функции DB_next, DB_prev и прочие, позволяющие перемещаться по строкам. При этом возможен доступ к значениям полей только одной строки, той которая является "текущей". Такой подход к манипулированию данными, при котором пользователь (или его программа) явно различает "предыдущие" и "последующие" строки и может управлять перемещением указателя от одной строки к другой, получил название навигационного (напомним, что навигационный подход типичен для сетевых и иерархических СУБД).

Ясно, что без навигационного подхода при создании клиентского приложения обойтись невозможно, в то же время для взаимодействия с сервером базы данных предлагается язык SQL как более эффективный. Однако, существует ряд СУБД, в которых навигационный подход распространен и на манипулирование хранимыми данными. Такие системы (dBase, FoxPro, Paradox) появились в начале 80-х годов и были предназначены для создания небольших однопользовательских приложений.

Рассмотрим кратко язык xBase, который поддерживается такими СУБД как dBase, FoxPro, Clipper и, возможно, некоторыми другими. Помимо собственно процедурных операторов (цикл, условие и т.п.) он включает операторы создания пользовательского интерфейса (меню, окна, экранные формы,...). Для работы с данными служит следующий набор команд:

• USE <имя_таблицы> - открыть таблицу. При этом одна строка таблицы считается "текущей". К полям "текущей" строки можно обращаться по их именам.
• GO [ TOP | BOTTOM ] - сделать "текущей" первую / последнюю запись таблицы.
• SKIP - сделать текущей следующую запись.
• REPLACE <имя_столбца> WITH <значение> [,<имя_столбца> WITH <значение>...] - изменить значения полей текущей записи

Существуют также команды экранного редактирования записей (EDIT, BROWSE), поиска данных в таблице (FIND) и другие. Приведем пример небольшой программы на языке xBase, которая распечатывает таблицу authors, а затем добаляет в нее новую строку:

USE AUTHORS /* Открыть таблицу authors */GO TOP /* Перейти на первую запись */DO WHILE.NOT.EOF() /* Выполнять цикл пока не будет достигнут конец таблицы */ PRINT AUTHOR /* Напечатать содержимое поля author */ SKIP /* Перейти на следующую запись */ENDDO /* Конец цикла */ APPEND BLANK /* Добавить пустую запись. Она автоматически становится текущей */REPLACE AU_ID WITH 90, AUTHOR WITH "L.Pinter" /* Изменить значения полей текущей записи */

Данные персональных СУБД хранятся в обычных файлах (как правило, каждая таблица в отдельном файле), средств описания ограничений целостности не существует. Следовательно, описание данных отделено от самих данных (находится в обрабатывающей программе), поэтому не гарантируется единый способ интерпретации данных для всех пользователей.

С развитием компьютерных сетей персональные СУБД стали переходить в разряд многопользовательских. При этом файлы данных размещались на разделяемом сетевом диске. Однако, создание достаточно больших приложений (10-20 одновременно работающих пользователей) показало, что в этом случае резко снижается производительность и возникают проблемы с поддержанием целостности (точнее с изоляцией пользователей, подробнее см. следующий параграф). Поэтому, в настоящее время практически все персональные СУБД дополнены средствами доступа к SQL-серверам (как правило, с использованием ODBC). Теперь они могут служить не только средством для создания небольших локальных приложений, но и для разработки клиентских рабочих мест в архитектуре "клиент-сервер".

Дата добавления: 2015-05-09