Концептуальные модели данных

Шевченко А. В.
Понятие концептуальной модели
Иерархическая
Концептуальные модели
Задача концептуального проектирования - построение единой концептуальной схемы базы данных, имеющей минимальную избыточность и хорошо отражающей семантику связей между данными
Сетевая
Реляционная
Постреляционная
Объектно-
ориентированная
Многомерная

Шевченко А. В.
Иерархическая модель (1968 год)
Клиент
В иерархической модели связи между данными описываются в виде упорядоченного графа, в узлах которого находятся записи, а дуги представляют отношения предок-потомок.
Ответственный
Ответственный
Ответственный
Заказ
Заказ
Заказ
Заказ
Заказ
Позиция заказа
Заказ
Заказ
Отгрузка
СУБД: IMS, PC/Focus, Team-Up, Data Edge

Шевченко А. В.
Сетевая модель (1969 год)
Клиент
В схеме сетевой базы данных присутствуют два типа элементов - запись и связь.
Ответственный
Заказ
СУБД: IDMS, dbVista
Продукция
Технология

Шевченко А. В.
Реляционная модель (1970 год)
Клиент
В реляционной модели данные и связи между ними представляются в виде двумерных таблиц - отношений.
СУБД: Oracle, Ingres, Informix, Sybase, dBase, Foxbase, Paradox, Clarion, Microsoft SQL Server, Microsoft Access, MySQL
Заказ
Продукция

Шевченко А. В.
Постреляционная модель
Постреляционная модель снимает ограничения атомарности, то есть допускает вложенность таблиц.
СУБД: uniVers, Bubba, Dasdb
Заказ
Детали заказа

Шевченко А. В.
Объектно-ориентированная модель
В объектно-ориентированной модели при представлении данных имеется возможность идентификации отдельных записей. Между записями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимосвязи с помощью механизмов, подобным соответствующим средствам объектно-ориентированного программирования.
СУБД: POET, Jasmine, Versant, O2, ONTOS, Iris, Orion, Postgres

Шевченко А. В.
Многомерная модель
Многомерные СУБД являются узкоспециа-лизированными СУБД, предназначенными для интерактивной аналитической обработки информации. Для этих целей важными понятиями являются агрегируемость, исто-ричность и прогнозируемость данных.
СУБД: Essbase, Media Multi-matrix, Oracle Express Server, Cache
Заказ
Клиент
Продукция
Регион
Период

Шевченко А. В.
Понятия реляционной модели данных
Домен – дискретное множество значений. Множество значений домена всегда конечно.
D1(тип) ∈ { винт, гайка, шайба },
D2(покрытие) ∈ { нет, цинк, хром },
D3(резьба) ∈ { М5, М6, М8, М10 }.
Декартово произведение множеств – множество, элементами которого являются все возможные комбинации элементов перемножаемых множеств. Декартово произведение представляется формулой D1 × D2 × … × Dn , где n – число доменов.
Отношение – некоторое подмножество декартова произведения всех доменов.
Кортежи – элементы отношений.
Кардинальное число отношения – число кортежей в отношении.
Атрибуты – компоненты кортежей, соответствующие определенным доменам.
Степень отношения – число атрибутов отношения.

Шевченко А. В.
Нормализация отношений
Заказ
Номер
Дата
Клиент
Адрес
Изделие
Количество
1
15.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Стойка 600 × 1200
Подставка
200
120
2
15.03
В
Москва, ул. Мира 8
Короб световой
45
3
20.03
С
СПб., ул. Медиков 7
Стойка 600 × 1200
Стойка 400 × 800
Короб световой
50
75
25
4
24.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Короб световой
80
2
15.03
В
Москва, ул. Мира 8
Короб световой
45

Шевченко А. В.
1-я нормальная форма
Заказ
Номер
Дата
Клиент
Адрес
Изделие
Количество
1
15.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Стойка 600 × 1200
200
2
15.03
В
Москва, ул. Мира 8
Короб световой
45
3
20.03
С
СПб., ул. Медиков 7
4
24.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Короб световой
80
1
15.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Подставка
120
3
3
20.03
20.03
С
С
СПб., ул. Медиков 7
СПб., ул. Медиков 7
Стойка 600 × 1200
Стойка 400 × 800
Короб световой
50
25
75
Проблемы:
Избыточность
Аномалии включения
Аномалии удаления

Шевченко А. В.
Понятие функциональной зависимости
Заказ
Номер
Дата
Клиент
Адрес
Изделие
Количество
1
15.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Стойка 600 × 1200
200
2
15.03
В
Москва, ул. Мира 8
Короб световой
45
3
20.03
С
СПб., ул. Медиков 7
4
24.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Короб световой
80
1
15.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Подставка
120
3
3
20.03
20.03
С
С
СПб., ул. Медиков 7
СПб., ул. Медиков 7
Стойка 600 × 1200
Стойка 400 × 800
Короб световой
50
25
75

Шевченко А. В.
2-я нормальная форма
Заказ
Номер
Дата
Клиент
Адрес
Изделие
Количество
1
15.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Стойка 600 × 1200
200
2
15.03
В
Москва, ул. Мира 8
Короб световой
45
3
20.03
С
СПб., ул. Медиков 7
4
24.03
А
СПб., ул. Герцена 12
Короб световой
80
Подставка
120
Стойка 600 × 1200
Стойка 400 × 800
Короб световой
50
25
75
Проблемы:
Избыточность
Аномалии включения
Аномалии удаления
Номер
1
2
3
4
3
3
2
Позиция заказа

Шевченко А. В.
3-я нормальная форма
Заказ
Номер
Дата
Клиент
Изделие
Количество
1
15.03
А
Стойка 600 × 1200
200
2
15.03
В
Короб световой
45
3
20.03
С
4
24.03
А
Короб световой
80
Подставка
120
Стойка 600 × 1200
Стойка 400 × 800
Короб световой
50
25
75
Номер
1
2
3
4
3
3
2
Позиция заказа
Клиент
Клиент
Адрес
А
СПб., ул. Герцена 12
В
Москва, ул. Мира 8
С
СПб., ул. Медиков 7

Шевченко А. В.
Представление связей в реляционной модели
Заказ
Номер
Дата
Клиент
Изделие
Количество
Номер
Позиция заказа
Клиент
Клиент
Адрес
Дата
Клиент
Заказ
1
М
Позиция
заказа
М
1
Клиент
Адрес
Изделие
Количество
Номер
Включение атрибута связи
в подчиненное отношение
Распространение ключа
по структуре отношений

Шевченко А. В.
Реляционная алгебра
Результатом любой алгебраической операции над отношениями является отношение.
Объединение
Вычитание
Пересечение
Произведение
Проекция
Селекция
Соединение
Деление

Шевченко А. В.
Объединение отношений
R1
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
212
15.06.1956
Инженер
18000
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Сергеев Иван Федорович
Кондратьев Петр Михайлович
R2
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
423
23.05.1980
Сварщик
8200
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Игнатьев Семен Васильевич
Кондратьев Петр Михайлович
R = (R1 UNION R2)
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
212
15.06.1956
Инженер
18000
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Сергеев Иван Федорович
Кондратьев Петр Михайлович
423
23.05.1980
Сварщик
8200
Игнатьев Семен Васильевич

Шевченко А. В.
Вычитание отношений
R1
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
212
15.06.1956
Инженер
18000
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Сергеев Иван Федорович
Кондратьев Петр Михайлович
R2
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
423
23.05.1980
Сварщик
8200
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Игнатьев Семен Васильевич
Кондратьев Петр Михайлович
R = (R1 MINUS R2)
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
212
15.06.1956
Инженер
18000
Сотрудник
Сергеев Иван Федорович
R = (R2 MINUS R1)
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
Сотрудник
423
23.05.1980
Сварщик
8200
Игнатьев Семен Васильевич

Шевченко А. В.
Пересечение отношений
R1
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
212
15.06.1956
Инженер
18000
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Сергеев Иван Федорович
Кондратьев Петр Михайлович
R2
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
423
23.05.1980
Сварщик
8200
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Игнатьев Семен Васильевич
Кондратьев Петр Михайлович
R = (R1 INTERSECT R2)
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
Сотрудник
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Кондратьев Петр Михайлович

Шевченко А. В.
Произведение отношений
R1
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Город
Санкт-Петербург
Москва
R = (R1 TIMES R2)
Наименование
Болт ш/г М 12 х 40
Гайка ш/г М12
Стандарт
ГОСТ 7798-70
ГОСТ 5915-70
R2
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Город
Санкт-Петербург
Москва
Наименование
Болт ш/г М 12 х 40
Гайка ш/г М12
Стандарт
ГОСТ 7798-70
ГОСТ 5915-70
АО "Промкомплект"
Москва
ООО "Метизы"
Санкт-Петербург
Болт ш/г М 12 х 40
Гайка ш/г М12
ГОСТ 7798-70
ГОСТ 5915-70

Шевченко А. В.
Селекция отношений
R1
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
212
15.06.1956
Инженер
18000
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Сергеев Иван Федорович
Кондратьев Петр Михайлович
423
23.05.1980
Сварщик
8200
Игнатьев Семен Васильевич
R = (R1 WHERE Должность != Инженер AND Оклад >= 9000)
Номер
Дата рождения
Должность
Оклад
315
12.10.1974
Наладчик
9600
Сотрудник
Кондратьев Петр Михайлович

Шевченко А. В.
Проекция отношений
R1
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Город
Санкт-Петербург
Москва
Наименование
Болт ш/г М 12 х 40
Гайка ш/г М12
Стандарт
ГОСТ 7798-70
ГОСТ 5915-70
АО "Промкомплект"
Москва
ООО "Метизы"
Санкт-Петербург
Болт ш/г М 12 х 40
Гайка ш/г М12
ГОСТ 7798-70
ГОСТ 5915-70
R = (R1 PROJECT[Наименование, Поставщик, Город])
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Город
Санкт-Петербург
Москва
Наименование
Болт ш/г М 12 х 40
Гайка ш/г М12
АО "Промкомплект"
Москва
ООО "Метизы"
Санкт-Петербург
Болт ш/г М 12 х 40
Гайка ш/г М12

Шевченко А. В.
Естественное соединение отношений
R2
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Город
Санкт-Петербург
Москва
R1
Заказ
12
13
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Дата
15.03.2010
18.03.2010
14
ООО "Метизы"
19.03.2010
R = (R1 JOIN R2 WHERE R1.Поставщик = R2.Поставщик)
Заказ
12
13
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Дата
15.03.2010
18.03.2010
14
ООО "Метизы"
19.03.2010
Город
Санкт-Петербург
Москва
Санкт-Петербург

Шевченко А. В.
Левое соединение отношений
R2
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Город
Санкт-Петербург
Москва
R1
Заказ
12
13
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Дата
15.03.2010
18.03.2010
14
ООО "Метизы"
19.03.2010
R = (R1 LEFT JOIN R2 WHERE R1.Поставщик = R2.Поставщик)
Заказ
12
13
R1.Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Дата
15.03.2010
18.03.2010
14
ООО "Метизы"
19.03.2010
Город
Санкт-Петербург
Москва
Санкт-Петербург
ОАО "Стройсервис"
Санкт-Петербург
15
ТОО "Крепеж"
19.03.2010
15
ТОО "Крепеж"
19.03.2010
null
R2.Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
ООО "Метизы"
null

Шевченко А. В.
Правое соединение отношений
R2
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Город
Санкт-Петербург
Москва
R1
Заказ
12
13
Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Дата
15.03.2010
18.03.2010
14
ООО "Метизы"
19.03.2010
R = (R1 RIGHT JOIN R2 WHERE R1.Поставщик = R2.Поставщик)
Заказ
12
13
R1.Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
Дата
15.03.2010
18.03.2010
14
ООО "Метизы"
19.03.2010
Город
Санкт-Петербург
Москва
Санкт-Петербург
ОАО "Стройсервис"
Санкт-Петербург
15
ТОО "Крепеж"
19.03.2010
null
null
null
Санкт-Петербург
R2.Поставщик
ООО "Метизы"
АО "Промкомплект"
ООО "Метизы"
ОАО "Стройсервис"