Машинное проектирование базы данных

 

1. Обоснование выбора программно-технических средств

Логическое  проектирование – это моделирование  всей информационной системы  и ее отдельных составляющих в форме, соответствующей реальной СУБД, таким образом, данный этап ориентируется на конкретную СУБД и инструментальные средства ПК.

Этап  логического проектирования включает решение следующих задач:

• выбор модели данных;
• выбор конкретной СУБД
• отображение (перенос) инфологической модели предметной области на логическую схему;
• описание языка запроса.

Выбор конкретной СУБД – это ответственный шаг, т.к. СУБД достаточно много, при этом требуется провести их тщательный анализ по большому числу характеристик, которые  в дальнейшем лягут в основу разработки. От правильности выбора СУБД зависит  эффективность БД.

Основной  подход при выборе СУБД: насколько  эффективна внутренняя модель данных СУБД инфологической модели ПО. СУБД, ориентированные  на ПК обычно поддерживают реляционную  модель данных.

Критерии  выбора СУБД:

• технические характеристики (сетевые возможности, поддержка резервного хранения, русификация версии, использование стандартных интерфейсов и протоколов обмена данными, ODBC, ADO);
• насколько хорошо выбранная СУБД может поддерживать полученные на первом этапе структуры данных.

Характеристики  и группы параметров СУБД:

• управление файлами и поиск – типы связей, модификация нескольких файлов, двунаправленное соединения таблиц, триггеры, транзакции, язык описания данных, поддержка языка структурированных запросов.
• средства поддержки приложений – наличие обширной объектной модели, построители приложений (меню, отчеты), процедурный язык,  разграничение доступа,  отладчик.
• ввод и поддержка целостности данных -  управление данными с помощью команд, проверка уникальности ключа, независимость данных, поддержка целостности данных.
• отчеты– отчеты по нескольким файлам, группировка данных в отчете, использование вычисляемых полей в отчете, глобальных переменных, сохранение форматов отчетов, возможность вывода на экран, на печать, в файл.

В свою очередь  выбор СУБД зависит от выбора ПЭВМ (платформа, производительность, ОС: макс. число обрабатываемых операций, макс. число файлов, макс. число записей  в файле,  макс. объем файлов), однако в некоторых случаях выбор  ПЭВМ зависит от выбора необходимой  нам СУБД (установка конкретной серверной СУБД).

2. Нормализация отношений и построение логической схемы реляционной базы данных

 

Нормализация  отношений – это пошаговый  обратимый процесс декомпозиции исходных отношений БД на другие, более  мелкие и простые отношения с  целью устранения нежелательных  функциональных зависимостей и различного рода аномалий.

Функциональная  зависимость

Если  даны два атрибута X и Y некоторого отношения, то говорят, что Y функционально зависит  от X, если в любой момент времени  каждому значению X соответствует  ровно одно значение Y.

Функциональная  зависимость обозначается XàY. Отметим, что X и Y могут представлять собой не только единичные атрибуты, но и группы, составленные из нескольких атрибутов одного отношения.

Полная функциональная зависимость

Функциональная  зависимость XàY называется полной, если атрибут Y не зависит функционально от любого точного подмножества X, т.е. существует функциональная зависимость X+ZàY, и нет функциональных зависимостей XàY, ZàY.

Транзитивная  функциональная зависимость

Функциональная  зависимость XàY называется транзитивной, если существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости XàZ и ZàY и отсутствует функциональная зависимость ZàX.

Можно сказать, что функциональные зависимости  представляют собой связи типа "один ко многим", существующие внутри отношения.

Неключевой  атрибут - любой атрибут отношения, не входящий в состав первичного ключа.

Взаимно независимые атрибуты - два или более атрибута взаимно независимы, если ни один из этих атрибутов не является функционально зависимым от других.

1НФ –  первая нормальная форма

Отношение находится в 1НФ, если значения всех его атрибутов атомарны.

2НФ –  вторая нормальная форма

Отношение находится во 2НФ, если оно находится  в 1НФ, и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от ключа.

3НФ –  третья нормальная форма

Отношение находится в 3НФ, если оно находится  во 2НФ, и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

 

1.СОТРУДНИК

ТАБ_НОМ

ФИО

ГОД_РОЖ

НОМ_ДОГ

ДОЛЖ

СТАЖ_РАБ

 

 

 

2. ОКЛАД

ТАБ_НОМ	ТАР_СТАВ	ВИД_ДОПЛ	СУМ_ДОПЛ	ПРОЦ_ПРЕМ
ПЕРСОН_НАД	КОЭФ_НАЧ

 

3. НАЛОГ

ТАБ_НОМ

НАИМ_НАЛ

УЧЕТ_ПЕР

 

4. ЗАРПЛАТА

ТАБ_НОМ

КОЛ_ОТР

УЧЕТ_ПЕР

 

На основании  инфологической модели, полученной на предыдущем этапе, построим логическую схему РБД.

 

СОТРУДНИК

ТАБ_НОМ

ФИО

ГОД_РОЖ

НОМ_ДОГ

ДОЛЖ

СТАЖ_РАБ

ОКЛАД

ТАБ_НОМ

ТАР_СТАВ

ВИД_ДОПЛ

СУМ_ДОПЛ

ПРОЦ_ПРЕМ

ПЕРСОН_НАД

КОЭФ_НАЧ

 

 

 

 

 

ЗАРПЛАТА

ТАБ_НОМ

КОЛ_ОТР

УЧЕТ_ПЕР

 

 

 

 

 

 

 

 

НАЛОГ

ТАБ_НОМ

НАИМ_НАЛ

УЧЕТ_ПЕР

 

 

 

 

 

Рис.2 Логическая схема РБД

 

 

 

Для разработки оптимальной структуры БД, проведем нормализацию отношений:

1. СОТРУДНИК (ТАБ_НОМ, ФИО, ГОД_РОЖ, НОМ_ДОГ, ДОЛЖ, СТАЖ_РАБ).

Атрибут ТАБ_НОМ – уникален и является первичным ключом.

• Все атрибуты являются атомарными, следовательно, отношение находится в 1НФ;
• Первичный ключ – простой и функциональная зависимость всех неключевых атрибутов от первичного ключа – полная, следовательно, отношение находится во 2НФ;
• Все неключевые атрибуты функционально зависят от первичного ключа, других ФЗ нет, следовательно, отношение находится в 3НФ.

2.ОКЛАД  (ТАБ_НОМ, ТАР_СТАВ, ВИД_ДОПЛ, СУМ_ДОПЛ, ПРОЦ_ПРЕМ, ПЕРСОН_НАД, КОЭФ_НАЧ).

Атрибут ТАБ_НОМ – уникален и является первичным ключом.

• Все атрибуты являются атомарными, следовательно, отношение находится в 1НФ;
• Первичный ключ – простой и функциональная зависимость всех неключевых атрибутов от первичного ключа – полная, следовательно, отношение находится во 2НФ;
• Все неключевые атрибуты функционально зависят от первичного ключа, других ФЗ нет, следовательно, отношение находится в 3НФ.

3. НАЛОГ (ТАБ_НОМ, НАИМ_НАЛ, УЧЕТ_ПЕР).

Атрибут ТАБ_НОМ – уникален и является первичным ключом.

• Все атрибуты являются атомарными, следовательно, отношение находится в 1НФ;
• Первичный ключ – простой и функциональная зависимость всех неключевых атрибутов от первичного ключа – полная, следовательно, отношение находится во 2НФ;
• Все неключевые атрибуты функционально зависят от первичного ключа, других ФЗ нет, следовательно, отношение находится в 3НФ.

4. ЗАРПЛАТА (ТАБ_НОМ, КОЛ_ОТР, УЧЕТ_ПЕР)

Атрибут ТАБ_НОМ – уникален и является первичным ключом.

• Все атрибуты являются атомарными, следовательно, отношение находится в 1НФ;
• Первичный ключ – простой и функциональная зависимость всех неключевых атрибутов от первичного ключа – полная, следовательно, отношение находится во 2НФ;
• Все неключевые атрибуты функционально зависят от первичного ключа, других ФЗ нет, следовательно, отношение находится в 3НФ.

Поскольку логическая схема, отображенная на рис.2 не претерпела изменений, то она  и является логической моделью БД «Колледж».

 

 

2.3 Проектирование схем документов и информационных запросов

 

На предыдущем этапе были получены следующие отношения:

 

1.СОТРУДНИК

ТАБ_НОМ

ФИО

ГОД_РОЖ

НОМ_ДОГ

ДОЛЖ

СТАЖ_РАБ

 

2. ОКЛАД

ТАБ_НОМ	ТАР_СТАВ	ВИД_ДОПЛ	СУМ_ДОПЛ	ПРОЦ_ПРЕМ
ПЕРСОН_НАД	КОЭФ_НАЧ

 

3. НАЛОГ

ТАБ_НОМ

НАИМ_НАЛ

УЧЕТ_ПЕР

 

4. ЗАРПЛАТА

ТАБ_НОМ

КОЛ_ОТР

УЧЕТ_ПЕР

 

 

 

 

Ключи отношений  выделяются подчеркиванием.

 

1. СОТРУДНИК

ТАБ_НОМ	ФИО	ГОД_РОЖ	НОМ_ДОГ	ДОЛЖ	СТАЖ_РАБ
Число (3)	Символ (20)	Дата	Число (4)	Символ (20)	Символ (7)

 

2. ОКЛАД

ТАБ_НОМ	ТАР_СТАВ	ВИД_ДОПЛ	СУМ_ДОПЛ	ПРОЦ_ПРЕМ	ПЕРСОН_НАД	КОЭФ_НАЧ
Число (3)	Число (8)	Символ (20)	Число (5)	Число (3)	Число (5)	Число (2)

 

3. НАЛОГ

ТАБ_НОМ	НАИМ_НАЛ	УЧЕТ_ПЕР
Число (3)	Символ (25)	Символ (25)

 

4. ЗАРПЛАТА

ТАБ_НОМ	КОЛ_ОТР	УЧЕТ_ПЕР
Число (3)	Число (4)	Символ (25)

 

 

 

 

Разработаем схемы документов:

 

 

Отношение Идентификатор Атрибута	Тип связи
СОТРУДНИК
ТАБ_НОМ	1:1 Родительская
ФИО
ГОД_РОЖ
НОМ_ДОГ
ДОЛЖ
СТАЖ_РАБ
ОКЛАД	Дочерняя
ТАБ_НОМ
ТАР_СТАВ	1:1 Родительская
ВИД_ДОПЛ
СУМ_ДОПЛ
ПРОЦ_ПРЕМ
ПЕРСОН_НАД
КОЭФ_НАЧ
НАЛОГ
ТАБ_НОМ	Дочерняя
НАИМ_НАЛ
УЧЕТ_ПЕР
ЗАРПЛАТА	1:1 Родительская
ТАБ_НОМ	Дочерняя
КОЛ_ОТР
УЧЕТ_ПЕР