Вторая нормальная форма
Целью второй нормальной формы является выделение данных, только отчасти зависящих от ключа, и помещение этих данных в другую таблицу. Вторая нормальная форма получается из первой нормальной формы в результате дальнейшего разделения таблиц на более мелкие таблицы.
Третья нормальная форма
Для того чтобы таблица была приведена к третьей нормальной форме, нужно, чтобы все неключевые поля полностью зависели от первичного ключа таблицы и не зависели друг от друга. Таким образом, к квалификации второй нормальной формы добавляется требование независимости каждого неключевого поля таблицы от других неключевых полей.
Соглашения о присвоении имен
Соглашения о присвоении имен оказываются исключительно важными для проведения нормализации. Имена баз данных должны быть информативными и соответствовать типу хранимой в них информации. Могут быть установлены и внутрикорпоративные соглашения об именах, которые могут касаться не только имен таблиц внутри базы данных, но и имен пользователей, файлов и других подобных объектов. Разработка и внедрение соглашений об именах должно быть одним из первых шагов компании в направлении успешного управления базами данных.[7]
Нормализация имеет целый рядпреимуществ:
• лучшая общая организация базы данных;
• сокращение числа ненужных повторений данных;
• согласованность данных внутри базы данных;
• более гибкая структура базы данных;
• эффективные возможности обеспечения безопасности и надежности базы данных.
Процесс нормализации улучшает организацию базы данных, облегчая работу с базой данных всем, начиная от простых пользователей до администратора, который отвечает за общее управление объектами базы данных. Уменьшается число повторений данных, что упрощает структуру данных и экономит дисковое пространство. Из-за сокращения дублирования данных уменьшается вероятность их несогласованности. Поскольку в результате нормализации база данных разделяется на ряд более мелких таблиц, модифицировать существующие структуры становится проще. Наконец, повышается безопасность в том смысле, что администратор базы данных получает возможность разрешить различным пользователям доступ только к ограниченному списку таблиц. Нормализация упрощает управление безопасностью.
Целостность данных — это гарантия согласованности и надежности данных в базе данных.
Ссылочная целостность попросту означает зависимость значений столбца одной таблицы от значений столбца другой таблицы. С помощью требований целостности можно также задавать ограничения на диапазон допустимых для столбца значений. Требования целостности должны задаваться при создании таблицы. Ссылочная целостность обеспечивается обычно с помощью ключевых полей и внешних ключей.
Хотя большинство успешно работающих баз данных в некоторой степени нормализованы, нормализация имеет один существенный недостаток: замедление работы базы данных. В нормализованной базе данных для выполнения транзакций или запросов более интенсивно используется центральный процессор, требуется больше памяти и большее число операций ввода-вывода, чем в ненормализованной. В нормализованной базе данных требуется находить соответствующие таблицы и связывать данные для того, чтобы извлечь нужную информацию или обработать ее.
После завершения начальных этапов ЖЦ БД, таких как: планирование разработки БД, определение требований к системе, сбор и анализ требований пользователей, начинается процесс проектирования базы данных. Этот процесс включает в себя полный цикл разработки базы данных и начинается с концептуального проектирования.
Первая фаза процесса проектирования базы данных заключается в создании анализируемой части предприятия концептуальной (инфологической) модели данных. Построение ее осуществляется в определенном порядке: в начале создаются подробные модели пользовательских представлений данных; затем они интегрируются в концептуальную модель данных. Концептуальное проектирование приводит к созданию концептуальной схемы базы данных.
Существуют два основных подхода к проектированию систем баз данных: "нисходящий" и "восходящий".
При восходящем походе, который применяется для проектирования простых баз данных с относительно небольшим количеством атрибутов, работа начинается с самого нижнего уровня – уровня атрибутов, которые на основе анализа существующих между ними связей группируются в отношения.
Проектирование сложных баз данных с большим количеством атрибутов осуществляется использованием нисходящего подхода. Начинается этот подход с разработки моделей данных, которые содержат несколько высокоуровневых сущностей и связей, затем работа продолжается в виде серии нисходящих уточнений низкоуровневых сущностей, связей и относящихся к ним атрибутов.
Нисходящий подход демонстрируется в концепции модели "сущность-связь". Данная модель данных относится к высокоуровневым моделям и базируется на ряде концепций, используемых для описания структуры базы данных.[7]
Предметная область – часть реального мира отражённая в базе данных. Объединяя частные представления о содержимом базы данных, полученные в результате опроса пользователей, и свои представления о данных, которые могут потребоваться в будущих приложениях, АБД сначала создает обобщенное неформальное описание создаваемой базы данных. Концептуальной моделью данных называется описание, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц,графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных.[3]
Целью концептуального моделирования является обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому концептуальную модель данных пытаются строить по аналогии с естественным языком. Основными конструктивными элементами концептуальных моделей являются сущности (объекты), их атрибуты и связи между ними. В первой главе были приведены понятия данных элементов концептуальной модели.
При определении концептуальной модели необходимо принимать во внимание следующее:
база данных должна удовлетворять актуальным информационным потребностям организации. Получаемая информация должна по структуре и содержанию соответствовать решаемым задачам;
база данных должна обеспечивать получение требуемых данных за приемлемое время, то есть отвечать заданным требованиям производительности;
база данных должна удовлетворять выявленным и вновь возникающим требованиям всех пользователей;
база данных должна легко расширяться при реорганизации и расширении предметной области;
база данных должна легко изменяться при изменении программной и аппаратной среды.
Цель моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных.
Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы "сущность-связь" (ERD). С их помощью определяются важные для предметной области объекты (сущности), их свойства (атрибуты) и отношения друг с другом (связи). ER-модели получили широкое распространение в системах CASE, поддерживающих автоматизированное проектирование реляционных баз данных.
Цель второй фазы проектирования базы данных состоит в создании логической модели данных для исследуемой части предприятия. Процесс проектирования БД должен опираться на определенную модель данных (реляционная, сетевая, иерархическая), которая определяется типом предполагаемой для реализации информационной системы СУБД. После чего сама концептуальная модель данных уточняется и преобразуется в логическую модель данных. Дальнейшее проектирование базы данных в дипломной работе будет опираться на реляционную модель данных, поэтому на этапе логического проектирования рассмотрим более подробно проектирование реляционной базы данных.
Созданная логическая модель базы данных должна пройти проверку с использованием процедуры последовательной нормализации, а также должна пройти контроль на возможность выполнения всех необходимых пользователю транзакций. Таким образом, данная фаза логического проектирования предполагает следующие действия:
преобразование концептуальной модели данных в логическую модель, в результате которого будет определена схема реляционной модели данных:
исключение связи типа "многие ко многим";
исключение сложных связей;
исключение рекурсивных связей (рекурсивная связь – это особый вид связи, в которой одни и те же экземпляры объекта участвуют несколько раз в разных ролях, поэтому с точки зрения их реализации относятся к нежелательным структурам);
исключение связей с атрибутами;
исключение множественных атрибутов;
исключение избыточных связей;