Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования




Скачать 2.73 Mb.
Название Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
страница 14/22
Дата публикации 15.05.2014
Размер 2.73 Mb.
Тип Учебно-методический комплекс
literature-edu.ru > Информатика > Учебно-методический комплекс
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   22

3.6.1. Задания на практические занятия



Практические занятия заключается в изучении и реализации методик построения традиционной (построенной на теории нормализации) реляционной модели или объектно-реляционной модели базы данных.

Тематика предметной области (объекты и атрибуты их составляющие) определяется интересами студента и утверждается преподавателем. Следует учитывать, что выбранный студентом фрагмент предметной области должен быть отражен в курсовом проекте и использоваться в качестве инфологической и концептуальной схемы модели базы данных.

Студенты, обучающиеся с элементами ДОТ утверждают фрагмент предметной области на учебном сайте во время консультации с преподавателем.

Задания для реализации тем практических занятий выбираются из таблицы П1 по следующей схеме.

Последняя цифра шифра студента определяет число объектов из заданного множества Q = {Q1, ...,Q10} предметной области R, представленной таблицей 1. Столбец Xi таблицы П1 описывает некоторый атрибут фрагмента предметной области и может являться либо свойством объекта или свойством связей объектов.

Предпоследняя цифра шифра указывает на атрибут (Xi), который следует удалить из отношения R (и, следовательно, в объектах из Q). Если последняя цифра шифра 0 или 1, то число объектов из Q определяется ближайшим большим среднего значения суммы всех цифр шифра студента. Например, шифр студента 84-1000. Тогда число объектов из Q будет равно Y=(8+4+1+0+0+0):6=13:6=2,1, т.е. Y=3.

Таблица П1 является отношением в первой нормальной форме, что указывает на атомарность каждого атрибута Xi.

Таблица П1
R X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

2

2

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

3

2

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

2

1

3

1

2

2

2

3

1

1

0

0

1

1

2

3

1

4

2

3

3

2

4

2

3

0

0

3

2

1

4

1

1

1

1

2

2

3

1

4

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

2

5

0

0

2

0

0

0

2

0

0

0

0

0

0

3

6

0

0

1

2

2

3

1

2

2

2

3

1

2

0

0

2

1

1

2

3

3

1

2

2

2

3

1

2

0

0

2

1

2

3

3

4

2

3

3

2

4

2

3

0

0

3

2

2

3

2

4

2

3

3

2

4

2

3

0

0

3

2

1

4

2

1

1

1

2

2

3

1

4

0

0

1

1


Элемент 0 (NULL значение) в отношении R указывает на отсутствие связей между характеристиками (атрибутами) предметной области. Например, если значение атрибута Х12 (№ руководителя отдела) проставить для каждого служащего (Х1), то проекция на атрибуты Х12, Х13, Х14 может нести семантически неверную информацию (если под атрибутами Х12, Х13, Х14 понимают: Х12 - № руководителя отдела, Х13 - Должность служащего, Х14 -Оклад служащего.

3.6.2. Методические указания к выполнению практических заданий



Задание 1
Согласно методологии проектирования традиционной реляционной модели базы данных [1, 3, 4, 10], предметная область должна быть описана единым отношением, содержащим описание всех объектов и связей между ними.

Под объектом здесь понимается понятие, семантический смысл которого сохраняется, если его можно рассматривать вне связи с другими объектами.

Под свойством объекта понимается понятие, семантический смысл которого раскрывается только в связи с данным объектом.

Под связью понимается понятие, семантический смысл которого раскрывается только в связи двух и более объектов. Свойство связи - это понятие предметной области, имеющее семантический смысл только по отношению к данной связи и теряющее его вне этой связи.

Класс объектов (связей) - это множество объектов (связей между объектами), характеризующихся одним и тем же набором свойств (речь идет о самих свойствах, а не об их численных значениях).

Приведенные понятия не являются строгими, но позволяют на этапе инфологического проектирования провести классификацию предметной области и выделить классы объектов и связей, подлежащих хранению в базе данных, на едином отношении, описывающем предметную область. При этом важно учесть, что данное отношение должно быть непротиворечивым, т.е. каждая проекция на любую совокупность атрибутов исходного отношения должна адекватно (семантически верно с точки зрения администратора базы) отражать предметную область.

Пусть база данных должна содержать информацию о фрагменте предметной области, описываемом следующим отношением:

R (Имя отдела - Х0, № служащего - Х1, Дата выполнения работы - Х2, № работы - Х3, № отдела - Х4, № проекта - Х5, № помещения отдела - Х6, Площадь помещения - Х7, № телефона - Х8, Стоимость проекта - Х9, № ставки - Х10, Фонд заработной платы отдела - Х11, № руководителя отдела - Х12, Должность служащего - Х13, Оклад служащего - Х14).

После инфологического этапа администратор выделил следующие классы объектов и связей между ними: Q={Q1, ...,Q10}, Q1=(X4, X11, X12); Q2=(X1, X10, X13, X14); Q3=(X5, X9); Q4=(X6, X7, X8); Q5=(X10, X13, X14); Q6=(X1, X4); Q7=(X4, X5); Q8=(X4, X6); Q9=(X1, X2, X3); Q10=(X0, X4, X11, X12).

На уровне формальных значений атрибутов фрагмент состояния отношения R представлен в таблице П1.
Перед студентом ставится следующая задача: предложить способ создания информационной модели рассмотренной предметной области R с минимальной избыточностью для заданной совокупности объектов и связей {Q}, с учетом того, что в состоянии отношения R отражены все семантические ограничения предметной области.
Отметим, что выбор имен атрибутов и имен объектов {Q} возлагается на студента и может совпадать с предложенными в данных указаниях, но их семантика может различаться.
Пример реализации задания 1.

Пусть шифр студента 1109. По последней цифре определяем, что QR={Q1, Q2, ..., Q9}, атрибут, не подлежащий учету, равен Х0.

Тогда исходное отношение для реализации задания будет следующим (таблица П2). Заметьте, что в полученной таблице не может быть повторяющихся строк. Объекты могут выбираться любые из множества Q, важно чтобы они не содержали атрибут не подлежащий учету, определенному по предпоследней цифре шифра Вашего студенческого билета.

Таблица П2

R(X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14)

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

2

2

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

3

2

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

2

1

3

1

2

2

2

3

1

1

0

0

1

1

3

1

4

2

3

3

2

4

2

3

0

0

3

2

4

1

1

1

1

2

2

3

1

4

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

2

5

0

0

0

0

0

2

0

0

0

0

0

0

3

6

0

0

2

2

3

1

2

2

2

3

1

2

0

0

2

1

2

3

3

1

2

2

2

3

1

2

0

0

2

1

3

3

4

2

3

3

2

4

2

3

0

0

3

2

3

2

4

2

3

3

2

4

2

3

0

0

3

2

4

2

1

1

1

2

2

3

1

4

0

0

1

1


Моделируя разработанную Вами семантику атрибутов, объектам можно, например, присвоить следующие имена:

Q1 – Отдел (№ отдела (Х4), Фонд заработной платы отдела (Х11), № руководителя отдела (Х12)).

Q2 – Служащий (№ служащего (Х1), № ставки (Х10), Должность служащего (Х13), Оклад служащего (Х14)).

Q3 – Проект (№ проекта (Х5), Стоимость проекта (Х9)).

Q4 – Помещение (№ помещения отдела (Х6), Площадь помещения (Х7), № телефона (Х8).

Q5 – Ставка (№ ставки (Х10), Должность служащего (Х13), Оклад служащего (Х14)).

Q6 – Состав отдела (№ служащего (Х1), № отдела (Х4)).

Q7 – Проекты (№ отдела (X4), № проекта (X5)).

Q8 – Помещения (№ отдела (Х4), № помещения отдела (Х6)).

Q9 – Работы (№ служащего (Х1), Дата выполнения работы (Х2), № работы (Х3)).
Анализ состояния таблицы П2 (на данный промежуток времени) для предметной области позволяет зафиксировать следующие существенные семантические ограничения (заданные в виде функциональных зависимостей):

ни один отдел не имеет одновременно более чем одного руководителя;

ни один служащий не работает одновременно более чем в одном отделе;

ни один служащий не работает более чем над одним проектом и одной работой этого проекта;

ни один служащий не имеет больше одной ставки;

ни один служащий не имеет более одного телефона;

каждый проект выполняется только одним отделом;

ни одно помещение не предназначено более чем для одного отдела;

выполняемая служащим работа относится к определенному проекту;

в один день служащий не работает более чем над одной работой.
Выявленные ограничения показаны в виде диаграммы на рис. П1 и представлены следующими формальными функциональными зависимостями:
X4X11, X12

X1X4, X5, X6, X8

X1 X10, X13, X14

X5X9

X5X4

X8X6

X6X7

X10X13, X14

X1, X2X3

X1, X2X14
Согласно принятым допущениям следующие атрибуты являются глобально уникальными:

X4 - № отдела,

X1 - № служащего;

X5 - № проекта;

X6 - № помещения отдела;

X8 - № телефона;

X10 - № ставки.
В случае необходимости студенты могут воспользоваться материалом, изложенным в [1] (приложение Д, упражнение 12.3), с. 1289.

Кроме этого, необходимо тщательно проработать материал, изложенный в учебном пособии [9].
Если атрибутов недостаточно для выражения смысла объектов и связей в Вашей предметной области, их состав можно расширить, введя обоснование в отчет.

Значения доменов атрибутов указанных в отношении R (таблица П1) расширять нельзя, иначе Вы можете нарушить семантику отношения, которая представлена состоянием отношения.


Рис. П1. Диаграмма зависимостей для фрагмента предметной области
Содержание отчета

1. Исходные данные, вариант для реализации практических заданий.

2. Цель работы.

3. Пояснения и мотивация принятых решений.

4. Семантика объектов и связей.

5. Диаграмма зависимостей для фрагмента предметной области
Задание 2
Для решения задачи проектирования концептуальной схемы модели базы данных могут быть использованы: методы теории нормализации [1-6, 10], или эвристические методы [5], один из которых рассмотрен в [13] и пример решения приведен в задании 3.

Перед исполнением данного задания рекомендуется тщательно проработать материал, изложенный в учебном пособии [8]. В случае необходимости студенты могут воспользоваться материалом, изложенным в [1] (приложение Д, упражнение 12.3), с. 1290-1924. В данном задании процесс нормализации использует метод предложенный Дейтом [1]. Некоторые другие методы рассмотрены в [5, 10].

Целью данного задания является получение практических навыков проектирования реляционных моделей на основе нормализации.

Нормализация - метод создания набора отношений с заданными свойствами на основе требований к данным, установленных в некоторой организации.

Нормализация — это формальный метод анализа отношений на основе их первичного ключа (или потенциальных ключей) и существующих функциональных и других зависимостей. Он включает ряд правил, которые могут использоваться для проверки отдельных отношений таким образом, чтобы вся база данных могла быть нормализована до желаемой степени. Если некоторое требование не удовлетворяется, то противоречащее данному требованию отношение должно быть разделено на отношения, каждое из которых (в отдельности) удовлетворяет всем требованиям нормализации.
Чаще всего нормализация осуществляется в виде нескольких последовательно выполняемых этапов, каждый из которых соответствует определенной нормальной форме, обладающей известными свойствами. В ходе нормализации формат отношений становится все более ограниченным (строгим) и менее восприимчивым к аномалиям обновления.

При работе с реляционной моделью данных важно понимать, что для создания отношений приемлемого качества обязательно только выполнение требований первой нормальной формы (1НФ). Все остальные формы могут использоваться по желанию проектировщиков. Но для того чтобы избежать аномалий обновления, нормализацию рекомендуется выполнять как минимум до третьей нормальной формы (ЗНФ). На рис. П2 показана взаимосвязь между различными нормальными формами. Согласно этому рисунку, некоторые отношения в форме 1НФ могут находиться также в форме ЗНФ, отношения 2НФ — в форме ЗНФ и т.д.



Рис. П2. Связь нормальных форм
Предположим, что задано множество функциональных зависимостей для каждого от этого рисунка. Схема взаимосвязей между отдельными нормальными формами отношения базируется на том, что в каждом отношении имеется потенциальный (возможный) ключ (если в отношении несколько возможных ключей, то один из них назначается первичным). Эта информация имеет исключительно важное значение для нормализации и служит для проверки того, находится ли отношение в определенной нормальной форме.
В общем случае метод нормализации основан на следующих шагах [1]:

приведение к первой нормальной форме (1НФ), позволяющее удалить из отношений повторяющиеся группы атрибутов;

приведение ко второй нормальной форме (2НФ), позволяющее устранить частичную (неполную) зависимость атрибутов от первичного ключа;

приведение к третьей нормальной форме (ЗНФ), позволяющее устранить транзитивную зависимость атрибутов от первичного ключа;

приведение к нормальной форме Бойса-Кодда (НФБК), позволяющее удалить из функциональных зависимостей оставшиеся аномалии.
Целью выполнения этих этапов является получение гарантий того, что каждое из отношений, созданных на основании логической модели данных, отвечает, по крайней мере, требованиям НФБК.

Шаг 0. Определение в отношении R (таблица П2) вложенных отношений.

Следует отметить, что в рассматриваемом примере уже по заданию атрибуты атомарны, поэтому необходимо фрагмент предметной области представить в виде иерархической структуры (рис. П3) и отобразить его в виде отношения в первой нормальной форме (рис. П4). На практике выполнение данного шага означает удаление из R всех многозначных зависимостей, которые не являются функциональными зависимостями. Вследствие этого все полученные проекции (отношения) в итоге процесса нормализации будут фактически находиться в четвертой нормальной форме, а не просто в нормальной форме Бойса-Кодда (см. [8]), которую иногда называют усиленной третьей нормальной формой.



Рис. П3. Иерархическое представление структуры информации
R0 {(№ отдела (Х4), Фонд заработной платы отдела (Х11), № руководителя отдела (Х12),

Сотрудник0 {№ сотрудника (Х1), № ставки (Х10), Должность служащего (Х13), № проекта (X5), № офиса отдела (Х6), № телефона (Х8),

Работа0 {№ работы (Х3),

История Зарплаты0 {Дата выполнения работы (Х2), Оклад служащего (Х14)} } },

Проекты0 { № проекта (X5), Стоимость проекта (Х9)},

Офисы0 {№ офиса отдела (Х6), Площадь офиса (Х7),

Телефоны0{№ телефона (Х8 )}.

}

Рис. П4. Отображение иерархии в виде вложенной структуры
Представленное на рис. П4 можно представить в виде следующего отношения:

R0 (№ отдела (Х4), Фонд заработной платы отдела (Х11), № руководителя отдела (Х12), Сотрудник0, Проекты0, Офисы0)
Шаг 1. Устранение в отношении R0 (таблица П2) атрибутов со значениями в виде отношения.

Перевод полученного набора в 1НФ производится следующим образом. Начиная с отношения, являющегося корнем иерархии берем его первичный ключ и расширяем непосредственно подчиненные корню отношения, включая в них этот первичный ключ

Отдел1 (№ отдела (Х4), Фонд заработной платы отдела (Х11), № руководителя отдела (Х12)).

Сотрудник1 (№ отдела (Х4), № сотрудника (Х1), № ставки (Х10), Должность служащего (Х13), Оклад служащего (Х14), № проекта (X5), № офиса отдела (Х6), № телефона (Х8)).

Работы1 (№ отдела (X4), № служащего (Х1), № работы (Х3)).

История_Зарплаты1 ((№ отдела (X4), № сотрудника (Х1), Дата выполнения работы (Х2), № работы (Х3), Оклад служащего (Х14)).

Проекты1 (№ отдела (X4), № проекта (X5), Стоимость проекта (Х9)).

Офисы1 (№ отдела (Х4), № офиса отдела (Х6), Площадь офиса (Х7)).

Телефон1 (№ отдела (Х4), № офиса отдела (Х6), № телефона (Х8 ))

Фактически выполнение первого шага приводит отношение к первой нормальной форме (ключи подчеркнуты).
Шаг 2. Приведение ко второй нормальной форме
Перевод отношений из первой нормальной формы (полученных на первом шаге) в эквивалентный набор отношений во второй нормальной форме (2НФ) производится путем устранения неполных функциональных зависимостей, если они присутствуют в отношении.

  • Отдел1 содержит ключ, состоящий из одного атрибута и следовательно уже находится в 2НФ.

  • Сотрудник1 также находится в 2НФ, если учесть что № отдела (Х4) является избыточным в ключе и для первичного ключа можно использовать только один атрибут № сотрудника (Х1). Переименуем это отношение в Сотрудник2.

  • Работы1 не находится в 2НФ. Атрибут № отдела (Х4) не является обязательной компонентой первичного ключа, который состоит из {№ служащего (Х1), № работы (Х3)}. Учитывая что атрибут № служащего (Х1)  № отдела (Х4), а атрибут № отдела (Х4) не находится в полной функциональной зависимости от ключа {№ служащего (Х1), № работы (Х3)} и, следовательно Работы1 не находится в 2НФ. Для устранения неполной функциональной зависимости отношение Работы1 следует заменить на Работы2A и Работы2B:

Работы2A (№ сотрудника (Х1, № работы (Х3))

Работы2B (№ сотрудника (Х1, № отдела (Х4))

Отметим, что Работы2A и Работы2B в дальнейшем могут быть отброшены если учесть что Работы2A является проекцией История_Зарплаты2 (см. ниже), а Работы2B проекция Сотрудник1.

  • История_Зарплаты1 не находится в 2НФ. Атрибут № отдела (Х4) не является обязательной компонентой первичного ключа, который состоит из {№ служащего (Х1), Дата выполнения работы (X2)}. Кроме того, атрибут № работы (Х3) не является обязательным компонентом первичного ключа. Избавление от неполной функциональной зависимости приводит к отношению в 2НФ. История_Зарплаты2 (№ сотрудника (Х1), Дата выполнения работы (Х2), № работы (Х3), Оклад служащего (Х14)).

  • Проекты1. Как и отношение Сотрудник1, атрибут № отдела (Х4) может рассматриваться как неключевой (непервичный); в этом случае отношение Проекты1 находится в 2НФ. Обозначим данное отношение Проекты2.

  • Офисы1. Используя аналогичные рассуждения как и для Проекты1 можно доказать, что отношение находится в 2НФ. Обозначим данное отношение Офисы2.

  • Телефон1. В этом отношении можно удалить атрибут № отдела (X4), поскольку отношение (№ отдела (X4), № офиса отдела (Х6)) является проекцией отношения Офисы1 переименованного в Офисы2. Кроме того, № телефона (Х8 )  № офиса (X6), поэтому в данном отношении единственным (первичным) ключом является атрибут № телефона (Х8 ). Полученное отношение назовем Телефон2 (№ телефона (Х8), № офиса (X6)).

Обратите внимание, что это отношение не обязательно является проекцией Сотрудник2 (телефоны и помещения могут существовать и не будучи приписанными к сотрудникам). Поэтому мы не можем отбросить это отношение.
В результате устранения неполных функциональных зависимостей совокупность отношений в 2НФ будет следующей:

Отдел2 (№ отдела (Х4), Фонд заработной платы отдела (Х11), № руководителя отдела (Х12)).

Сотрудник2 (№ сотрудника (Х1), № отдела (Х4), № ставки (Х10), Должность служащего (Х13), № проекта (X5), № офиса (Х6), № телефона (Х8)).

История_Зарплаты2 (№ сотрудника (Х1), Дата выполнения работы (Х2), № работы (Х3), Оклад служащего (Х14)).

Проекты2 (№ проекта (X5), Стоимость проекта (Х9)).

Офисы2 (№ офиса отдела (Х6), № отдела (Х4), Площадь офиса (Х7)).

Телефон2 (№ телефона (Х8 ), № офиса отдела (Х6))
Шаг 3. Приведение к третьей нормальной форме
Для полученной на втором шаге совокупности отношений необходимо найти эквивалентную ей совокупность в третьей нормальной форме (3НФ), устранив транзитивные функциональные зависимости.

Единственным отношением, которое находится в 2НФ и не находится в 3НФ, является отношение Сотрудник2. В этом отношении атрибут № офиса (Х6) и № отдела (Х4) транзитивно зависят от первичного ключа № сотрудника (Х1).

Зависимость № офиса (Х6) проявляется через № телефона (Х8), а № отдела (Х4) – через № проекта (X5), а также через № офиса (Х6) (и поэтому через № телефона (Х8)). Ниже приведены отношения 3НФ (проекции) соответствующие Сотрудник2

Сотрудник3 (№ сотрудника (Х1), № ставки (Х10), Должность служащего (Х13), № проекта (X5), № телефона (Х8)).

X (№ офиса (Х6), № телефона (Х8))

Y (№ проекта (X5), № отдела (Х4))

Z (№ офиса (Х6), № отдела (Х4)
Но X проекция отношения Телефон2, Y – проекция Офисы2.

Окончательный вариант в 3НФ будет:

Отдел3 (№ отдела (Х4), Фонд заработной платы отдела (Х11), № руководителя отдела (Х12)).

Сотрудник3 (№ сотрудника (Х1), № ставки (Х10), Должность служащего (Х13), Оклад служащего (Х14), № проекта (X5), № телефона (Х8)).

История_Зарплаты3 (№ сотрудника (Х1), Дата выполнения работы (Х2), № работы (Х3), Оклад служащего (Х14)).

Проекты3 (№ проекта (X5), Стоимость проекта (Х9))

Офисы3 (№ офиса отдела (Х6), № отдела (Х4), Площадь офиса (Х7)).

Телефон3 (№ телефона (Х8 ), № офиса отдела (Х6))
Шаг 4. Приведение в усиленную третьею нормальную форму (НФБК)
Анализ отношения Сотрудник3 и зависимости X10X13, X14 показывает, что детерминанта X10 не входит ни в один возможный ключ.

Поэтому отношение Сотрудник3 разбивается на две проекции

Сотрудник3 (№ сотрудника (Х1), № ставки (Х10), № проекта (X5), № телефона (Х8))

и

Ставка3 (№ ставки (Х10), Должность служащего (Х13), Оклад служащего (Х14)).
Полученная совокупность отношений:

Отдел4 (№ отдела (Х4), Фонд заработной платы отдела (Х11), № руководителя отдела (Х12)).

Сотрудник4 (№ сотрудника (Х1), № ставки (Х10), № проекта (X5), № телефона (Х8)).

История_Зарплаты4 (№ сотрудника (Х1), Дата выполнения работы (Х2), № работы (Х3), Оклад служащего (Х14)).

Проекты4 (№ проекта (X5), Стоимость проекта (Х9))

Офисы4 (№ офиса отдела (Х6), № отдела (Х4), Площадь офиса (Х7)).

Телефон4 (№ телефона (Х8 ), № офиса отдела (Х6))

Ставка4 (№ ставки (Х10), Должность (Х13), Оклад (Х14))

удовлетворяет и свойствам четвертой нормальной формы (4НФ), благодаря способу, с помощью которого выполнялось приведение отношения к 1НФ.

Обратите внимание, что в отношении Отдел4 имеется два возможных ключа, № отдела (Х4) и № руководителя отдела (Х12).
Содержание отчета

1. Исходные данные, вариант.

2. Цель работы.

3. Пояснения и мотивация принятых решений при переходе к более высоким нормальным формам.

4. Состав и описание схемы нормализованных отношений.
Задание 3
Исходными данными для реализации задания 3 (построения концептуальной модели фреймового типа) является отношение представленное состоянием таблицы П2 с такими же ограничениями целостности и функциональными зависимостями, что и для задания 2.

Цель метода [13] состоит в следующем: исходное отношение R необходимо разбить на совокупность проекций F, суммарная мощность которых была бы минимальная, а полученная совокупность проекций F позволяла бы восстанавливать исходное отношение R с помощью операции эквисоединения реляционной алгебры.

Модель построенная на рассматриваемой методологии в литературе получила название фреймовой.
Пример. Пусть шифр студента 1109. По последней цифре определяем, что Q={Q1, Q2, ..., Q9}, атрибут, не подлежащий учету, равен Х0. Далее, используя методику [13], построим модель, удовлетворяющую перечисленным ранее требованиям.

Этап 1. Выбор исходной информации.

Q={Q1, ..., Q9} R=R(X1, X2, ..., X14).

Этап 2. Внесение уникальных идентификаторов и выделение объектов Qi, являющихся проекциями других объектов. Выделение множества объектов Qj, которые пересекаются с другими объектами только по одному атрибуту: Q1=(1, X4, X11, X12); Q2=(2, X1, X10, X13, X14); Q3=(3, X5, X9); Q4=(4, X6, X7, X8); Q5=(5, X10, X13, X14); Q6=(6, X1, X4); Q7=(7, X4, X5); Q8=(8, X4, X6); Q9=(9, X1, X2, X3).

Qi={Q5} - объект Q5 является проекцией объекта Q2.

Qj={Q1, Q2, (Q5), Q3, Q4}.

Q1 - пересекается только по атрибуту X4 с оставшимися объектами из Q;

Q2 - пересекается по X1 (без учета Q5);

Q3 - пересекается по X5;

Q4 - пересекается по X6.

Заметим, что объект Q9 также пересекается только по одному атрибуту Х1, однако этот атрибут в объекте Q9=(9, X1, X2, X3) не имеет взаимно-однозначного соответствия с внесенным уникальным идентификатором 9, поэтому объект Q9 не попал во множество Qj.

Отметим, что каждый уникальный идентификатор по определению является реляционным ключом, что позволяет восстановить исходное отношение R из выделенных проекций, если эквисоединение производить по уникальным идентификаторам. Кроме того, проекции Q1, Q2, Q3, Q4 обладают минимальной мощностью (они находятся в третьей нормальной форме), поэтому уже на этом этапе их можно включить в результирующую схему модели.

Этап 3. Для объектов, не попавших в Qj, строится отношение взаимосвязи MQ по уникальным идентификаторам, которое представлено в таблице П3, и матрица весов ребер полного графа G, соединяющего объекты MQ, Q6, Q7, Q8, Q9 (таблица П4).

Построение таблицы П4 происходит следующим образом: строки исходного отношения нумеруются по порядку, и формируется пустая таблица, в которой именам столбцов будут соответствовать имена уникальных идентификаторов объектов, не попавших в Qj. Значения этих столбцов будут заполняться значениями уникальных идентификаторов объектов представленных в MQ. Полученная матрица будет ни чем иным, как отношением взаимосвязи объектов по внесенным реляционным ключам.

Теперь, если представить взаимосвязь этих объектов в виде полного графа (рис. П5) и дугам этого графа присвоить соответствующие веса, то решить эту задачу можно с помощью методов динамического программирования (задача о дилижансах), один из таких методов (задача Прима) и рассмотрен в [13, стр. 81].

При определении веса ребра полного графа, соединяющего объекты, приведенные в табл. П4, определяется рациональность по парного объединения объектов, что отмечается рассчитанным значением в табл. П4. Так, например, совместное хранение объекта MQ (табл. П3) и объекта Q6 дает выигрыш в одну условную единицу.

Расчет веса (P) дуги графа между двумя вершинами Qm и Qn производится по следующей формуле (общий случай рассмотрен в [13, стр. 79]): P=VQm+VQn – (A-1)*RMQ +K ,

где VQi – объем (мощность) отношения Qm и Qn соответственно;

A – число уникальных атрибутов в склеиваемых отношениях;

RMQ - число кортежей в проекции на отношение MQ для склеиваемых отношений.

K =0, если одно из склеиваемых отношений MQ, иначе K= RMQ

Таблица П3 Таблица П4



Рис. П5. Полный граф с весами дуг для таблицы П4
Например, вес дуги между вершинами Q7 и Q8 будет 9+9-(5-1)*4+11=13.

В результате склеивания объектов Q7 и Q8 получится новый объект Q78(78, X4, X5, X6), и в отношении MQ уникальные идентификаторы 7 и 8 заменятся на один идентификатор 78.
Следующие этапы сводятся к известному алгоритму поиска экстремального дерева [16] на заданном графе, с критерием минимального веса полученного пути.

В нашем случае это будет выделение групп объектов, которые рациональнее хранить в виде отдельных отношений (проекций) F из R, при этом восстановимость исходного отношения R из полученных проекций F гарантируется этапом 2 и введением отношения MQ, устанавливающим связь между объектами хранения на основе уникальных идентификаторов.

В результате применения методики [13] получаем следующую конфигурацию модели F={F1, ..., F6}:

F1 (1, X4, X11, X12) - содержит объект Q1 – Отдел (№ отд, Фз, № рук);

F2 (2, X1, X10, X13, X14) –содержит связь объектов Q2 – Служащий (№ сл, № ст, Дол, Окл) и Q6 – Ставка (№ ст, Дол, Окл),;

F3 (3, X5, X9) - содержит объект Q3 – Проект (№ пр, Сп);

F4 (4, X6, X7, X8) - содержит объект Q4 – Помещение (№ пом, Пл, № тел );

F5 (MQ, k,X1(2), X2, X3) - содержит связь Служащего с объектом Q5 – Виды работ (№ сл, № раб, Дата,);

F6 (k, X1(2) ,X4(1), X5(3), X6(4)) - содержат связь служащего с отделом (Q7 – Отдел_Служ (№ отд, № сл)), проекта с отделом (Q8 – Проект_Отдел (№ пр, № отд) и отдела с помещением Q9 – Отдел_Помещение (№ отд, № пом), где выполняются проекты.

Отметим, что мощность (число элементов) исходного отношения R (табл. П2 с учетом шифра студента 1109) с 182 условных единиц уменьшается до 128 единиц (чтобы в этом убедиться, просчитайте число элементов в R и в {F}).

Полученная конфигурация модели приведена на рисунке П6.



Рис. П6. Состав отношений модели для таблицы П2
Уникальный идентификатор "i" в скобках, например, Х1(2) указывает о логической согласованности атрибутов по внесенным уникальным идентификаторам, что в графе информационно-логической модели подразумевает наличие связи через “K”, “Q” или “H” классификаторы [9] или присутствие в нормализованной схеме модели описания первичных и внешних ключей [1, 2].

Если воспользоваться методами проектирования, изложенными в [8, 9, 11], то конфигурация модели может быть представлена следующим рисунком, на котором представлены, пять фреймов: Человек (S(№ сл,<�характеристики человека>)) - рис П7 а; Ставка(S(№ ставки, Дол, Оклад) – рис. П7 б; Помещения(S(№ пом, Пл, V(№ тел), Q(№ отдела)) – рис. П7 в; Отдел(S(№ отд, Фз, № рук-Q(№ сл), V(Сотрудники(H(Человек), K(Ставка))) – рис. П7 г; Проект(S(№ пр, Сп, V(Исполнители(Q(Сотрудники), Дата, № раб, Описание работы)))) – рис. П7 д.


Рис. П7. Состав инфологической модели для таблицы П2
На представленном рисунке символами S, V, H обозначены статусы частей (вершин графа) семантика которых несет следующую нагрузку:

S – самостоятельный объект предметной области (каждый объект обладает набором собственных однозначных свойств и необязательным набором собственных многозначных свойств);

V – многозначные собственные свойства объекта;

H – объект участвующий в связи и наследующий часть своих свойств в объект с которым он вступает в связь. При этом изменения, происходящие в Н- объекте, становятся доступными для объекта с которым он вступает в связь, в момент актуализации этой связи.

Объект может состоять из множества частей, однако только головная часть (вершина дерева) является обязательной и обладает статической и динамической структурой.

Направление стрелки указывает на направленность связи.

В отличие от Н-связи, Q-связь фиксирует свои характеристики в объекте (или связи) на момент установления этой связи.

На рисунке П7 не показана прямая связь между понятиями ЧЕЛОВЕК, СОТРУДНИК и ИСПОЛНИТЕЛЬ, но статус частей, в которых она используется, подразумевает наличие такой Q-связи. Кроме того, наличие “H” связи в форме рис. П7 г позволяет наследовать все свойства объекта ЧЕЛОВЕК, когда он становится сотрудником какого либо отдела. На рисунке также не показаны правила для установления ограничений по Q-H связям, так и правила по ограничениям мощности структурных связей внутри форм [7].
Содержание отчета

1. Исходные данные, вариант.

2. Цель работы.

3. Пояснения и мотивация принятых решений.

4. Состав инфологической модели.

5. Расчет мощности полученной конфигурации модели.


1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   22

Похожие:

Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 министерство образования...
Учебно-методический комплекс предназначен для студентов специальности 220201. 65 управление и информатика в технических системах,...
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Уроках биологии в 7 классе. Группа
Министерство образования и науки российской федерации министерство образования московской области государственное образовательное...
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Министерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное...
Пропедевтическая система работы по предупреждению речевых нарушений у детей раннего возраста
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психология»
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Учебно-методический комплекс по дисциплине « В. Дв. 2»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Учебно-методический комплекс по дисциплине «Логопсихология»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Учебно-методический комплекс по дисциплине «Маркетинг в книжном деле»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс Санкт-Петербург 2010 министерство образования и науки российской федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon Учебно-методический комплекс по дисциплине «Профилактика девиантного поведения»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции