Logo    
Деловая газета CitCity.ru CITKIT.ru - все об Open Source Форумы Все публикации Учебный центр Курилка
CitForum    CITForum на CD    Подписка на новости портала Море(!) аналитической информации! :: CITFORUM.RU
IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

25.03.2017

Google
WWW CITForum.ru
С Новым годом!
2008 г.

Задача проектирования базы данных методом нормализации

Умаров Амантур Амангельдыевич, администратор баз данных,
фирма АББА (Республика Казахстан, г. Туркестан)

В данной работе описывается задача проектирования базы данных частного предприятия с использованием классического метода — метода нормализации. В ходе проектирования основное внимание уделяется вопросам оптимизации структур данных, что играет немаловажную роль при разработке коммерческих приложений.

Введение.

Данная статья посвящена анализу проектирования базы данных частного предприятия. В качестве инструмента моделирования структуры данных использован метод нормализации. Этот метод считается фундаментальным и широко используется на практике.

Базы данных (БД) составляют в настоящее время основу компьютерного обеспечения информационных процессов, входящих практически во все сферы человеческой деятельности. Тематика СУБД поистине безгранична и многогранна.

Хотя многие считают, что реляционные СУБД, являясь наиболее распространенным современным аппаратом построения информационных систем, не представляют уже интереса в научном отношении, остается еще много не решенных или частично решенных проблем. Об этом свидетельствует поток статей, посвященных тематике чисто реляционных систем, а также активная деятельность компаний-производителей коммерческих реляционных систем, стремящихся улучшать свои продукты и придавать им новые качества. Продолжающая работа исследователей затрагивают вопросы оптимизации запросов, новых алгоритмов выполнения реляционных отношений, оптимизации структур данных и другие аспекты, непосредственно определяющие эффективность СУБД [1]

В предлагаемой статье сделана попытка решения вопроса оптимизации структур данных. Понятие «оптимизация структуры данных» обозначает спроектировать такую систему базы данных, структура данных которой должна быть предельно простой и понятной. А именно этот критерий является одним из самых важных критериев разработки коммерческих приложений (банковских систем, Интернет - магазинов, систем электронных платежей, и т.д.), поскольку позволяет программе занимать совсем малую память и выполнять запросы быстрее.

Постановка задачи.

Одной из типичных задач проектирования коммерческих приложений может быть задача об организации работы предприятия (фирмы), занимающейся продажей компьютерной техники. Для этого, на мой взгляд, необходимо ответить на эти вопросы:

  1. Какие товары продает фирма, какова их цена, описание, и т.д.
  2. По выбранным товарам оформляются заказы. Кто (покупатели), когда и совершили заказ и какова общая сумма заказа?

Таким образом, схему организации фирмы можно представить в виде двух отношений:


Рис 1. Начальная схема отношений

Исходной точкой является представление предметной области в виде одного или нескольких отношений, и на каждом этапе проектирования производится некоторый набор схем отношений, обладающих лучшими свойствами. Процесс проектирования представляет собой процесс нормализации схем отношений, причем каждая следующая нормальная форма обладает лучшими свойствами, чем предыдущая.

Каждой нормальной форме соответствует некоторый набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений. Примером набора ограничений является ограничение первой нормальной формы — значения всех атрибутов отношения атомарные. Поскольку требование первой нормальной формы является базовым требованием классической реляционной модели базы данных, мы будем считать, что исходный набор отношений уже соответствует этому требованию (рис 1).

Как нам известно, в теории реляционных баз данных существует пять нормальных форм [2]:

  • первая нормальная форма (1 NF);
  • вторая нормальная форма (2 NF);
  • третья нормальная форма (3 NF);
  • четвертая нормальная форма (4 NF);
  • пятая нормальная форма (5 NF).

В основе процесса нормализации лежит метод нормализации, декомпозиция отношения, находящегося в предыдущей нормальной форме, в два, или более отношения, удовлетворяющей требованиям следующей нормальной формы.

Процесс проектирования.
1-ый шаг: 1 NF → 2 NF

Из схемы организации работы фирмы на рис. 1 определим схему отношений:

ТОВАРЫ-ЗАКАЗЫ

ТОВАРЫ {товарНом, товарНазв, товарОпис, товарРис, товарЦена, колНаСкладе, типНом, типНазв}

ЗАКАЗЫ {заказНом, заказДата, ПокупНом, ФИОПокуп, ЭлпочтаПокуп, адресПокуп, товарНом, количТовЗаказа, видДост, ценаДост, налогНДС, общСумма, заказСост}

В атрибутах «типНом» и «типНазв» содержится информация о типах товаров, например, название типа — Процессоры (типНом = 1), к которому относятся конкретные товары - Intel 386, Intel 486, AMD, и т.д. Атрибут «колНаСкладе» содержит общее количество товаров с данным номером на складе.

В одном заказе может заказываться несколько товаров с разными номерами. Атрибут «количТовЗаказа» содержит количество товаров данного типа, заказанных в данном заказе.

В атрибутах «ПокупНом», «ФИОПокуп», «ЭлпочтаПокуп», «адресПокуп» содержится информация о покупателе — номер, ФИО, Электронная почта и адрес.

В атрибутах «видДост», «ценаДост» хранится информация о доставке — номер, вид и цена доставки. Атрибут «заказСост» содержит состояние заказа, который может быть иметь значение «Сделка совершена» либо «Сделка выполнена неполно».

Для вычисления общей суммы заказа применяем формулу

общСумма = ТоварЦена*количТов + налогНДС + ценаДост.

На 1-м шаге проектирования форма 1NF приводится к виду 2NF. Для этого проверяем следующее определение:

Отношение R находится в второй нормальной форме (2NF) в том и только в том случае, когда находится в 1NF, и каждый неключевой атрибут полностью зависит от первичного ключа.

Рассмотрим отношение ЗАКАЗЫ. В этом отношении существует неполная функциональная зависимость от первичного ключа, поскольку все атрибуты, кроме товарНом и количТовЗаказа, зависят от ЗаказНом, а первичным ключом является заказНом, товарНом. И поэтому мы приводим отношение ко второй нормальной форме то есть, производим декомпозицию отношения ЗАКАЗЫ в два отношения ТИП ЗАКАЗА и ЗАКАЗЫ:

ТИП ЗАКАЗА {заказНом, товарНом, количТовЗаказа}

Первичный ключ:
заказНом, товарНом
Функциональные зависимости:
заказНом, товарНом → количТовЗаказа

ЗАКАЗЫ {заказНом, заказДата, ФИОПокуп, ЭлпочтаПокуп, адресПокуп, видДост, ценаДост, налогНДС, общСумма, заказСост}

Первичный ключ:
заказНом
Функциональные зависимости:
заказНом → заказДата
заказНом → ФИОПокуп
заказНом → ЭлпочтаПокуп
заказНом → адресПокуп
заказНом → видДост
заказНом → ценаДост
заказНом → налогНДС
заказНом → общСумма
заказНом → заказСост

Рассмотрим отношение ТОВАРЫ. В этом отношении первичным ключом является атрибут «товарНом», и оно уже находится во второй нормальной форме.

ТОВАРЫ {товарНом, типНом, товарНазв, товарОпис, товарЦена, товарРис, типНазв, колНаскладе}

Первичный ключ:
товарНом
Функциональные зависимости:
товарНом → типНом
товарНазв
товарНом → товарОпис
товарНом → товарЦена
товарНом → товарРис
товарНом → колНаСкладе
типНом → типНазв


Рис. 2. Схема отношений в виде 1NF

2-ой шаг: 2 NF → 3 NF

На 2-м шаге проектирования форма 2NF приводится к виду 3NF. Для этого проверяется следующее определение:

Отношение R находится в третьей нормальной форме (3NF) в том и только в том случае, когда находится в 2NF, и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

При проверке на транзитивность определяется существования зависимостей R.X → R.Z и R.Z → R.Y и отсутствие зависимости R.Z → R.X. То есть при отсутствии последнего требования мы имели бы «неинтересные транзитивные зависимости» в любом отношении, обладающем несколькими ключами.

Имея в виду выше рассмотренные ФЗ отношения ТОВАРЫ, где атрибут типНазв напрямую не зависит от первичного ключа товарНом, а непосредственно зависит от его составного атрибута типНом, мы заключаем, что здесь имеется транзитивная ФЗ товарНом → типНом → типНазв. Другими словами, название типа товара на самом деле является характеристикой не товара, а типа товара, к которому он относится. В результате сказанного, мы приводим отношение Товары к третьей нормальной форме.

Теперь можно произвести декомпозицию отношения ТОВАРЫ в два отношения ТИП ТОВАРА и ТОВАРЫ:

ТИП ТОВАРА {типНом, типНазв}

Первичный ключ:
типНом
Функциональные зависимости:
типНом → типНазв

ТОВАРЫ {товарНом, тип_Ном, товарНазв, товарОпис, товарЦена, товарРис, колНаСкладе}

Первичный ключ:
товарНом
Функциональные зависимости:
товарНом → типНом
товарНазв
товарНом → товарОпис
товарНом → товарЦена
товарНом → товарРис
товарНом → колНаСкладе

В результате из одного отношения (таблицы) ТОВАРЫ получается два отношения (две таблицы) ТИП ТОВАРА и ТОВАРЫ.

Отношение ТОВАРЫ разделяется на отношения — ТИП ТОВАРА и ТОВАРЫ, где ТИП ТОВАРА — основная таблица, а ТОВАРЫ — подчиненная таблица.

На практике третья нормальная форма схем отношений достаточна в большинстве случаев, и приведением к третьей нормальной форме процесс проектирования реляционных баз данных обычно заканчивается.


Рис 3. Схема отношений в виде 3NF

Техническое решение

Приложение базы данных было выполнена в среде Access 2003. Определив все взаимосвязи между отношениями, получим окончательную схему данных (структуру данных):

Рис 4. Схема данных БД

Из схемы видно, что между отношениями существуют связи:

  • «Тип товара» и «Товары» имеют связь 1:∞
  • «Товары» и «Тип заказа» имеют связь 1:∞
  • «Тип заказа» и «Заказы» имеют связь 1:∞

Типы данных для каждого отношения приведены в следующих таблицах:

а) для отношения «Тип товара»

б) для отношения «Товары»

в) для отношения «Типы заказа»

г) для отношения «Заказы»

Литература

  1. Сергей Кузнецов. Тенденции в мире систем управления базами данных. www.citforum.ru
  2. С. Д. Кузнецов. Основы современных баз данных.

Размещение рекламы — тел. +7 495 4119920, ICQ 232284597

Подписка на новости IT-портала CITForum.ru
(библиотека, CITKIT.ru, CitCity)

Новые публикации:

24 декабря

CITKIT.ru:

  • Новогодние поздравления
  • Сергей Кузнецов. Цикл Операционные системы: Ностальгия по будущему:

  • Алексей Федорчук. OpenSolaris 2008.11 Release

  • Сергей Голубев:

  • Евгений Чайкин aka StraNNik (Блогометки):

    17 декабря

  • С.Д.Кузнецов. Базы данных. Вводный курс

    10 декабря

    CITKIT.ru:

  • OpenSolaris 2008.11 Release

  • Альтернативные ОС: две грустные истории (С.Кузнецов)
  • Nokia N810 — доведение до ума
  • CitCity:

  • Платформа 2009: заоблачные перспективы Microsoft

    4 декабря

  • Лекция С.Д.Кузнецова Понятие модели данных. Обзор разновидностей моделей данных

    CITKIT.ru:

  • OpenSolaris 2008.11 Release. Первые впечатления

  • Linux vs FreeBSD: продолжим "Священные войны"?

  • Nokia N810 as is

  • Индульгенция для FOSS

  • Друзья СПО'2008

    26 ноября

  • Нечеткое сравнение коллекций: семантический и алгоритмический аспекты

    CitCity:

    CITKIT.ru:

  • Глава из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • 19 ноября

  • Проблемы экономики производства крупных программных продуктов

  • Язык модификации данных формата XML функциональными методами

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    Заметки к книге:

  • FreeBSD: монтирование сменных устройств и механизм HAL
  • Текстовый редактор ee

    12 ноября

  • Правило пяти минут двадцать лет спустя, и как флэш-память изменяет правила (Гоц Грейф, перевод: Сергей Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • OSS в России: взгляд правоведа (В.Житомирский)

  • Новая статья из цикла С.Голубева "Железный марш":

    29 октября

  • О некоторых задачах обратной инженерии

  • Веб-сервисы и Ruby

  • Тестирование web-приложений с помощью Ruby

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

  • PuppyRus Linux - беседа с разработчиком (С.Голубев)

  • Сергей Кузнецов. Заметка не про Linux

    22 октября

  • Обзор методов описания встраиваемой аппаратуры и построения инструментария кросс-разработки

    CITKIT.ru:

  • Сергей Кузнецов. Почему я равнодушен к Linux

  • Глава из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • Что надо иметь
    3. Базовые познания

    CitCity:

  • Управление IT-инфраструктурой на основе продуктов Microsoft

    15 октября

  • Методы бикластеризации для анализа интернет-данных

    CitCity:

  • Разъемы на ноутбуках: что они дают и зачем их так много?
  • AMD Puma и Intel Centrino 2: кто лучше?

    CITKIT.ru:

  • Новый цикл статей С.Голубева
    Железный марш:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    8 октября

  • Автоматизация тестирования web-приложений, основанных на скриптовых языках
  • Опыт применения технологии Azov для тестирования библиотеки Qt3

    Обзоры журнала Computer:

  • SOA с гарантией качества
  • Пикоджоуль ватт бережет
  • ICT и всемирное развитие

    CitCity:

  • Пиррова победа корпорации Microsoft

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    Статья из архива:

  • Я живу в FreeBSD (Вадим Колонцов)

    Новые Блогометки:

  • Перекройка шаблона Blogger или N шагов к настоящему
  • Blogger. Comment style
  • Screenie или глянцевый снимок экрана

    2 октября

    CITKIT.ru:

  • Сага о FreeBSD (А. Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

  • Банинг — интеллектуальное развлечение (С.Голубев)

    CitCity:

    25 сентября

  • Клермонтский отчет об исследованиях в области баз данных

    CITKIT.ru:

  • Пользователям просьба не беспокоиться... (В.Попов)

  • Снова про ZFS: диск хорошо, а два лучше
  • Командная оболочка tcsh (А.Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

    17 сентября

  • T2C: технология автоматизированной разработки тестов базовой функциональности программных интерфейсов
  • Технология Azov автоматизации массового создания тестов работоспособности

    CITKIT.ru:

  • FreeBSD: ZFS vs UFS, и обе-две — против всех (А.Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

  • Дачнет — практика без теории (С.Голубев)

    10 сентября

  • За чем следить и чем управлять при работе приложений с Oracle
  • Планировщик заданий в Oracle
    (В.Пржиялковский)

    CITKIT.ru:

  • Microsoft: ответный "боян" (С.Голубев)

  • Причуды симбиоза, или снова "сделай сам" (В.Попов)

  • Файловые системы современного Linux'а: последнее тестирование
  • Zsh. Введение и обзор возможностей
    (А.Федорчук)

    Описания пакетов Zenwalk: Zsh, Thunar, Thunar-bulk-rename, Xfce4-places-plugin, Xfce4-fsguard-plugin

    Блогометки:

  • Google Chrome
  • Лончер для ASUS Eee PC 701

    3 сентября

    CITKIT.ru:

  • Заметки о ядре (А.Федорчук):

    Добавлены описания пакетов Zenwalk: Galculator, Screenshot, Gnumeric, Pidgin

    В дискуссинном клубе:

  • И еще о Википедии и Google Knol

  • Лекция для начинающего линуксоида (С.Голубев)

    26 августа

  • Транзакционная память (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Открыт новый проект Zenwalk: пакет недели

  • Статья Текстовые процессоры и их быстродействие: конец еще одной легенды?

    21 августа

    CITKIT.ru:

  • Почему школам следует использовать только свободные программы (Ричард Столлман)
  • Беседа Сергея Голубева с учителем В.В.Михайловым

  • Википедия или Гуглезнание? Приглашение к обсуждению (Алексей Федорчук)
  • Народная энциклопедия от Google (StraNNik)

  • Обзор Mandriva 2009.0 Beta 1 Thornicrofti
  • Новичок в Линукс: Оптимизируем Mandriva 2008.1

  • Книга Zenwalk. Приобщение к Linux:

    13 августа

    CitCity:

  • Мирный Atom на службе человеку. Обзор платы Intel D945GCLF с интегрированным процессором
  • Обзор процессоров Intel Atom 230 на ядре Diamondville

  • iPhone - год спустя. Скоро и в России?

    CITKIT.ru:

  • Интермедия 3.4. GRUB: установка и настройка (из книги Zenwalk. Приобщение к Linux)

    6 августа

  • СУБД с хранением данных по столбцами и по строкам: насколько они отличаются в действительности? (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Интермедия 2.2. Что неплохо знать для начала (из книги Zenwalk. Приобщение к Linux)

  • И снова про шрифты в Иксах (А.Федорчук)

  • 20 самых быстрых и простых оконных менеджеров для Linux

  • Дело о трех миллиардах (С.Голубев)

    30 июля

  • OLTP в Зазеркалье (Пересказ: С. Кузнецов)

    CitCity:

  • Будущее BI в облаках?
  • Тиражные приложения и заказная разработка. Преимущества для заказчика
  • Дискуссия со сторонниками заказной разработки

    CITKIT.ru:

  • Новые главы книги Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Глава 8. Пакеты: средства установки, системы управления, системы построения
  • Глава 9. Zenwalk: репозитории, пакеты, методы установки

    23 июля

    CITKIT.ru:

  • Все против всех. 64 vs 32, Intel vs AMD, tmpfs vs ext3
  • Две головы от Intel

  • Zenwalk: обзор штатных приложений (глава из книги "Zenwalk. Приобщение к Linux")

  • Нормально, Григорий...

    16 июля

    Обзоры журнала Computer:

  • Перспективы и проблемы программной инженерии в XXI веке
  • Большие хлопоты с большими объемами данных
  • Перспективы наноэлектроники

    CITKIT.ru:

  • Интермедия о лицензиях (А.Федорчук. "Zenwalk. Приобщение к Linux")

  • Есть ли будущее у KDE?

  • Linux в школе: альтернативный вариант в задачах

  • Шифр (приключения агента Никодима)

    10 июля

    CITKIT.ru:

  • Новые разделы книги А. Федорчука Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Интермедия вступительная. Linux или GNU/Linux? Как вас теперь называть?
  • Глава 5. Среда Xfce
  • Глава 6. Xfce: приложения и плагины

  • ZUR (Zenwalk User Repository) FAQ

    2 июля

  • Персистентность данных в объектно-ориентированных приложениях (С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Новые разделы книги А. Федорчука Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Интермедия 1.2. Дорога к Zenwalk'у. Период бури и натиска
  • Интермедия 3.3. Немного о Linux'е и "железе"
  • Глава 4. Настройка: инструментами и руками
  • Интермедия 4.1. Zenpanel и конфиги: поиски корреляции

  • Интервью с Жан-Филиппом Гийоменом, создателем дистрибутива Zenwalk

  • Linux в школе: первые итоги (С. Голубев)

    25 июня

    CITKIT.ru:

  • Zenwalk. Приобщение к Linux (А. Федорчук)

  • Логика и риторика (С.Голубев)

  • Технология Tru64 AdvFS

  • Ханс Райзер предлагает отвести полицейских к телу Нины

    18 июня

  • Проекты по управлению данными в Google (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • ОС и поддержка "железа": мифы и реальность (А. Федорчук)

  • Linux в школе: другие дистрибутивы

  • Пинок (С. Голубев)

    4 июня

  • Ландшафт области управления данными: аналитический обзор (С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Linux в школе: слово заинтересованным лицам

  • SlackBuild: пакеты своими руками

  • Linux от компании Novell. Установка и обзор openSUSE Linux

    Все публикации >>>




  • IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

    Информация для рекламодателей PR-акции, размещение рекламы — тел. +7 495 4119920, ICQ 232284597 Пресс-релизы — pr@citcity.ru
    Послать комментарий
    Информация для авторов
    Rambler's Top100 TopList liveinternet.ru: показано число просмотров за 24 часа, посетителей за 24 часа и за сегодня This Web server launched on February 24, 1997
    Copyright © 1997-2000 CIT, © 2001-2007 CIT Forum
    Внимание! Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Подробнее...