1 Bazy danych – model relacyjny – cz. 2Andrzej Macioł

2 Pierwsza postać normalnaJedynymi relacjami dozwolonymi w modelu relacyjnym są relacje spełniające następujący warunek: każda wartość w relacji, tj. każda wartość atrybutu w każdej krotce, jest wartością atomową (wartością nie rozkładalną) (lPN) oznacza, że tabela nie zawiera powtarzających się grup informacji, co znaczy, że każda kolumna jest wartością skalarną (atomową), a nie macierzą lub listą czy też czymkolwiek, co posiada własną strukturę

3 Relacja nie znormalizowanaPracownik Języki Jan Kowalski angielski – słabo, niemiecki - dobrze Adam Kot rosyjski – bardzo dobrze

4 Relacja nie znormalizowanaPracownik Znajomość języków Język Poziom Jan Kowalski angielski słabo niemiecki dobrze Adam Kot rosyjski bardzo dobrze

5 Relacja nie znormalizowanaRelację "przed normalizacją" zdefiniowano na dwóch dziedzinach: Pracownik i Znajomość Języków Elementami dziedziny Znajomość Języków są również relacje (zdefiniowane na dziedzinach Język i Poziom) Relacja jest z punktu widzenia definicji relacją dwuczłonową, ale nie wszystkie jej dziedziny są proste (dziedzina prosta to taka, której wszystkie elementy są atomowe)

6 Relacja znormalizowanaPracownik Język Poziom Jan Kowalski angielski słabo niemiecki dobrze Adam Kot rosyjski bardzo dobrze

7 Relacja znormalizowanaRelacja jest relacją trójczłonową, której wszystkie dziedziny są proste, jest więc znormalizowana Powodem tego jest uproszczenie struktury danych, które z kolei powoduje uproszczenie operatorów w subjęzyku danych Uproszczenia te nie ograniczają w niczym możliwości reprezentowania obiektów

8 Relacja znormalizowana - nieporozumieniaPracownik Imię dziecka Data ur. dziecka Kowalski Ania Jaś Kot Patrycja Filemon

9 Relacja znormalizowana - nieporozumieniaPraco-wnik Imię dziecka1 Data ur. dziecka1 Imię dziecka2 Data ur. dziecka2 Kowal-ski Ania Jaś Kot Patrycja Filemon

10 Pierwsza postać normalnaPrzedmiot Prowadzący Student Ocena matematyka prof. Lis Jak Kot 2,0 Ewa Osa 3,0 Adam Struś 5,0

11 Pierwsza postać normalnaPowtarzająca się grupa danych to podzbiór relacji zawierający co najmniej dwa atrybuty, posiadająca własny klucz prosty, w którym istnieją powtarzające się krotki Powtarzanie się takich samych krotek wymuszone jest faktem, że mamy do czynienia z grupą dla której część atrybutów jest strukturą a nie wartością skalarną

12 Pierwsza postać normalnaPrzedmiot Student Ocena matematyka Jak Kot 2,0 Ewa Osa 3,0 Adam Struś 5,0 Przedmiot Prowadzący matematyka prof. Lis

13 Anomalie przy usuwaniu, wstawianiu i aktualizacjiPracownik PESEL Komórka organizacyjna Stanowisko Zadania Jan Kowalski Dział Kadr kierownik kierowanie nadzór analizy Adam Kot referent sprawozdania Ewa Lis

14 Anomalie przy usuwaniu, wstawianiu i aktualizacjiReorganizacja polegająca na likwidacji Działu Kadr spowoduje utratę informacji o wszystkich pracownikach działu Wprowadzając informację o nowym zadaniu dla referenta Działu Kadr musimy ją wprowadzić dla każdego pracownika na tym stanowisku (anomalia przy wstawianiu) Zmieniając nazwę działu na Dział Personalny musimy zaktualizować wszystkie rekordy (anomalia przy aktualizacji)

15 Druga postać normalna Relacja jest w drugiej postaci normalnej, jeśli każdy atrybut tej relacji nie wchodzący w skład żadnego klucza potencjalnego jest w pełni funkcyjnie zależny wyłącznie od wszystkich podrelacji klucza głównego

16 Ta relacja nie jest w drugiej postaci normalnejPracownik PESEL Komórka organizacyjna Stanowisko Zadania Jan Kowalski Dział Kadr kierownik kierowanie nadzór analizy Adam Kot referent sprawozdania Ewa Lis

17 Ta relacja nie jest w drugiej postaci normalnej bo:kluczem w relacji jest podzbiór atrybutów PESEL i Zadania bo powtórzenie krotki o dwóch identycznych wartościach tych atrybutów wskazywałoby na powtórne przydzielenie tego samego zadania tej samej osobie atrybut Pracownik zależy funkcjonalnie od atrybutu PESEL a nie zależy od atrybutu Zadania (mogą się powtórzyć te same zadania przydzielone różnym pracownikom)

18 Pracownik PESEL Jan Kowalski Adam Kot Ewa Lis PESEL Komórka organizacyjna Stanowisko Dział Kadr kierownik referent Komórka organizacyjna Stanowisko Zadania Dział Kadr kierownik kierowanie nadzór analizy referent sprawozdania

19 Trzecia postać normalnaRelacja jest w trzeciej postaci normalnej, jeśli: jest w drugiej postaci normalnej żaden atrybut nie będący kluczem nie jest funkcjonalnie związany z żadnym innym atrybutem nie będącym również kluczem

20 Ta relacja nie jest w trzeciej postaci normalnejPracownik PESEL KodPocztowy Miejscowość Województwo Jan Kowalski 32-082 Bolechowice małopolskie Adam Kot 30-150 Kraków Ewa Lis

21 Zależność funkcjonalna przechodniaNiech X, Y i Z będą trzema rozłącznymi podzbiorami atrybutów danej relacji Z jest przechodnio funkcjonalnie zależny od X, jeśli Z jest funkcjonalnie zależny od Y i Y jest funkcjonalnie zależny od X natomiast X nie jest zależny od Y i Y nie jest zależny od Z

22 Forma normalna Boyce-Codd’aJest uzupełnieniem trzeciej postaci normalnej i jest niezbędna w przypadku gdy atrybuty będące kandydatami na klucze są: wielokrotne, złożone, nakładające się na siebie

23 Forma normalna Boyce’a-Codd’aRelacja jest w postaci Boyce-Codd’a jeżeli dla każdej nietrywialnej zależności między podzbiorami relacji zbiór będący wyznacznikiem jest zbiorem identyfikującym tej relacji Zależność X →Y jest trywialna jeżeli Y jest podzbiorem X Definicja BCNF zastępuje definicje, pierwszej, drugiej i trzeciej formy normalnej dodatkowo je poszerzając

24 Forma normalna Boyce-Codd’aIdPracownika Zawód Wykształcenie Stawka 1 ślusarz podstawowe 5,20 tokarz zawodowe 5,30 2 5,50 3 4 kluczem w relacji jest podzbiór IdPracownika, Zawód zależność Zawód, Wykształcenie  Stawka jest funkcjonalna i nietrywialna a Zawód, Wykształcenie nie jest zbiorem identyfikującym

25 Forma normalna Boyce-Codd’aIdStudenta Seminarium Opiekun 1 marketing Kowalski kadry Kozłowski 2 Janowski 3 4 informatyka Macioł ponieważ opiekun może mieć tylko jedno seminarium to kluczem w relacji jest podzbiór IdStudenta, Seminarium lub IdStudenta, Opiekun zależność Opiekun  Seminarium jest funkcjonalna i nietrywialna a Opiekun nie jest zbiorem identyfikującym

26 Czwarta forma normalnaRelacja jest w czwartej formie normalnej wtedy i tylko wtedy, gdy jest w trzeciej postaci normalnej i nie zawiera wielowartościowej zależności atrybutów

27 Zależność wielowartościowaPodzbiór atrybutów Y jest wielowartościowo funkcjonalnie zależny od podzbioru X w schemacie R, jeżeli dla dowolnej relacji r w schemacie R i dla dowolnej pary krotek t1 i t2 z relacji r istnieje taka para krotek że: s1[X]=s2[X]=t1[X]=t2[X] i s1[Y]= t1[Y] i s1[R-X-Y]=t2[R-X-Y] i s2 [Y]= t2[Y] i s2 [R-X-Y]=t1[R-X-Y]

28 Zależność wielowartościowaX Y R-X-Y krotka Nazwisko Imię dziecka Znajomość języków t1 Kot Ania niemiecki t2 Jaś angielski s1 s2 Słoń Ola

29 Zależność wielowartościowat1[X]=t2[X]=s1[X]=s2[X]=(Kot) s1[Y]= t1[Y]=(Ania) i s1[R-X-Y]=t2[R-X-Y]=(angielski) i s2 [Y]= t2[Y]=(Jaś) i s2 [R-X-Y]=t1[R-X-Y]=(niemiecki)

30 Więzi Więź (ang. relationship) to powiązanie pomiędzy parą tabel. Istnieje ona wtedy, gdy dwie tabele są połączone przez klucz podstawowy i klucz obcy. Każda więź jest opisywana przez typ więzi istniejący między dwoma tabelami, typ uczestnictwa oraz stopień uczestnictwa tych tabel

31 Typy więzi jeden-do-jednego (jeżeli pojedynczemu rekordowi z pierwszej tabeli przyporządkowany jest najwyżej jeden rekord z drugiej tabeli i na odwrót)

32 Więź jeden-do-jednego

33 Typy więzi jeden-do-wielu (jeżeli pojedynczemu rekordowi z pierwszej tabeli może odpowiadać jeden lub więcej rekordów z drugiej, ale pojedynczemu rekordowi z drugiej tabeli odpowiada najwyżej jeden rekord z tabeli pierwszej)

34 Więź jeden-do-wielu

35 Więzi identyfikujące Klucz obcy, który jest składnikiem złożonego klucza głównego w relacji zależnej określany jest mianem klucza obcego głównego (Primary Foreign Key) a tak zbudowana więź więziom identyfikującą

36 Więź jeden-do-wielu (identyfikująca)

37 Obcy klucz główny (IdPracownika)Rok Miesiac IdPracownika LiczbaGodzin 2005 01 1 160 2 150 02 140 Taki wiersz nie może się pojawić

38 Więź wiele-do-wielu (dane)IdAgregatu Agregat Data IdPracownika Nazwisko Godziny 1 Piła Kowalski 4 2 Lis Tokarka 3 Kot 8 6

39 Więź wiele-do-wielu Na jednym agregacie mogą pracować różni pracownicy, np. na agregacie Piła 10. marca pracowało dwóch pracowników Jeden pracownik może pracować na wielu agregatach, np. Kowalski pracował 10. marca na Pile i Tokarce)

40 Więź wiele-do-wielu

41 Więź wiele-do-wielu (po rekonstrukcji)IdAgregatu Data IdPracownika Godziny 1 4 2 3 8 6

42 Typy uczestnictwa obowiązkowy (jeśli w pierwszej tabeli muszą znajdować się pewne rekordy zanim zaczniemy wprowadzać rekordy do tabeli drugiej) opcjonalny (jeśli wprowadzanie rekordów do tabeli drugiej nie wymaga istnienia żadnych rekordów w tabeli pierwszej). Stopień uczestnictwa określa minimalną i maksymalną liczbę rekordów w jednej tabeli, które można powiązać z pojedynczym rekordem w tabeli drugiej.

43 Opcjonalny typ uczestnictwa

44 Klucz sztuczny Klucz stworzony wyłącznie dla potrzeb więzi w celu zastąpienia złożonego klucza głównego

45 Klucz złożony...

46 ...zastąpiony kluczem sztucznym

47 Klucz złożony...

48 ...zastąpiony kluczem sztucznym

49 Klucz sztuczny Klucz sztuczny może być wykorzystany do kodowania atrybutów tekstowych (w niektórych przypadkach także liczbowych) o powtarzających się wartościach, dla których można utworzyć listę Użycie klucza sztucznego wymaga stworzenia dodatkowej tabeli (słownika) pozwalającego na „rozkodowanie” klucza