Лекции по теории проектирования баз данных (БД)
do
if MEMBER(F,{X - A) -> Y) then
удалить А из X в X -> Y из F[pic]
end
end
return(F)
end
Пример. Пусть G’= {A -> C, AB -> DE, AB ->CDI, AC -> J}.Из
LEFTRED(G’) получаем G” = {A -> C, AB -> DE, AB -> CDI, A -> J} и из
RIGHTRED(G”) получаем F= {A -> C, AB -> E, AB -> DI, A -> J}, уже
редуцированное.
Далее потребуется находить разбиение множества F- зависимостей,
заданных на отношении R на подмножества, которые представляют собой
классы F- зависимостей с эквивалентной левой частью.
Определение: два множества атрибутов X и Y называются эквивалентными
на множестве F- зависимостей F, если F |= X->Y и F |= Y ->X.
Например пусть дано F={A -> BC, B -> A, AD -> E}, найдем все F-
зависимости эквивалентные левой части первой, т.е. А. Левая часть второй
F- зависимости (В) эквивалентна А ? Проверим F |= A -> B и F |= B -> A .
Это действительно так. Следовательно А эквивалентно В и первые две F-
зависимости можно объединить в один класс эквивалентности, который
обозначается в общем случае ЕА(Х). Множество классов эквивалентности для
заданного множества F- зависимостей обозначается [pic]F . Сокращенным
способом записи F- зависимостей с эквивалентными левыми частями является
составная функциональная зависимость (CF-зависимость), которая имеет вид:
(X1, X2, ..., Xk) -> Y
где X1, X2, ..., Xk , множество эквивалентных левых частей F-
зависимостей, а Y объединение правых частей F- зависимостей.
Синтез реляционных баз данных
База данных состоит из множества атрибутов и ключей. С точки зрения
теоретико-множественного описания реляционной базой данных d называется
такая совокупность отношений {R1, R2, ...,Rp}, в которой каждое отношение
имеет вид Ri= (Si,Ki), где Si- множество атрибутов, а Ki - множество
атрибутов образующих ключ.
Предположим на входе задано множество F- зависимостей F над R. С их
помощью требуется создать базу данных R=( R1, R2, ...,Rp). Эта БД должна
удовлетворять следующим требованиям:
1. множество F полностью характеризуется с помощью R , т.е.
где К – выделенный ключ Ri}
2. Каждое отношение Ri находится в третьей нормальной форме.
3. Не существует базы данных с меньшим числом отношений,
удовлетворяющим пунктам 1 и 2.
4. Соединение всех полученных отношений Ri дает исходное отношение R.
Алгоритм порождающий базу данных из заданных F-зависимостей называется
алгоритмом синтеза.
Определение. Если R – база данных и на ней задано множество F-зависимостей
G, то в ней существует по крайней мере |EG| отношений. Это означает, что в
R столько же отношений, сколько и классов эквивалентности. Из этого следует
следующее.
Пусть F - множество F – зависимостей. Любая база данных должна иметь
|EF’| отношений, где F’ неизбыточное покрытие для F.
Исходя из этого строится способ построения структуры базы данных.
Сначала находится неизбыточное покрытиеF’ для F и в EF’ вычисляем классы
эквивалентности. Для каждого EF’(X) строим отношение, состоящее из всех
атрибутов, появляющихся в EF’(X). При этом атрибуты левой части каждого
класса эквивалентности образуют выделенный ключ.
Реализация этого способа позволяет получить алгоритм SYNTHESIZE
Вход: множество F – зависимостей F над R.
Выход: полная схема баз данных для F.
1. Наити для F редуцированное минимальное покрытие G.
2. Для каждой CF – зависимости (X1,X2,…,Xk) Y из G построить
отношение Rj= X1X2…XkY с выделенными ключами K={X1,X2,…Xk).
3. Вернуться к п. 2.
Пример.
A B1B2C1C2DEI1I2I3J
B1B2C1 AC2DEI1I2I3J
B1B2C2 AC1DEI1I2I3J
E I1I2I3
C1D J C2D J
I1I2 I3 I2I2 I1 I1I3 I2
И пусть R= AB1B2C1C2DEI1I2I3J
Множество минимально, но не редуцировано. Редуцируя F , получим
F’= {A B1B2C1C2DE E I1I2
B1B2C1 A B1B2C2 A
C1D J C2D J
I1I2 I3 I2I2 I1 I1I3 I2}
Образуя классы эквивалентности имеем
G={ (AB1B2C1 ,B1B2C2) DE
(E) I1I2
(C1D) J (C2D) J
(I1I2, I2I2, I1I3)}
Преобразуя каждую CF – в отношения с выделенными ключами, получим
R1=AB1B2C1C2DE K1= {AB1B2C1 ,B1B2C2}
R2= EI1I2 K2={E}
R3= C1DJ K3={C1D}
R4= C2DJ K4={C2D}
R5= I1I2I3 K5={ I1I2, I2I2, I1I3}
Окончательная схема БД будет R=( R1, R2, R3, R4 ,R5)
Распределенная обработка данных
Под распределенной обработкой данных понимается такой способ хранения и
обработки данных, когда отдельное приложение может обрабатывать данные,,
распределенные на множестве различных баз данных, управление которыми
осуществляют различными СУБД, работающие на различных машинах с различными
операционными системами, соединенных коммуникационными системами.
Распределенная база данных (РБД) является виртуальным объектом, части
которого расположены на удаленных базах данных, связанных каналами связи.
Физически РБД состоит из набора узлов, связанных коммуникационной
сетью, в которой:
. Каждый узел обладает своими собственными системами баз данных;
. Узлы работают согласованно, поэтому пользователь может получить доступ к
данным на любом узле сети, как будто все данные находятся на собственном
узле.
Каждый узел обладает своими собственными базами данных, собственными
локальными пользователями, собственной СУБД и программным обеспечением для
управления транзакциями, а так же собственным диспетчером передачи данных.
Распределенная СУБД может рассматриваться как некий способ совместной
работы отдельных локальных СУБД, расположенных на разных локальных узлах.
Причем новый компонент программного обеспечения на каждом узле поддерживает
все необходимые функции совместной работы. Комбинация этого компонента и
существующей СУБД называется Распределенной Системой Управления Базами
Данных (РСУБД).
В основе распределённых баз данных лежат следующие требования:
1. Локальная автономия;
2. Независимость от центрального узла;
3. Непрерывное функционирование;
4. Независимость от расположения;
5. Независимость от фрагментации;
6. Независимость от репликации;
7. Обработка распределённых запросов;
8. Управление распределёнными транзакциями;
9. Независимость от аппаратного обеспечения;
10. Независимость от операционной системы;
11. Независимость от сети;
12. Независимость от СУБД.
Локальная автономия
В распределенной системе узлы следует делать автономными.
Локальная автономия означает, что функционирование любого узла Х не
зависит от успешного выполнения операций на некотором узле У . В
противном случае выход из строя узла У может привести к невозможности
выполнения операций на узле Х . Из принципа локальной автономии
следует, что владение и управление данными осуществляется локально
вместе с локальным ведением учета. В действительности цель локальной
автономии достигается не полностью, поскольку часто узел Х должен
представлять некоторую часть управления узлу У , поэтому говорят не о
полной, а о максимально возможной автономии.
Независимость от центрального узла.
Под локальной автономией понимается, что все узлы должны
рассматриваться как равные. Следовательно, не должно существовать
никакой зависимости и от центрального «основного» узла с некоторым
централизованным обслуживанием, например централизованной обработкой
запросов, централизованным управлением транзакциями или
централизованным присвоением имен. Зависимость от центрального узла
нежелательна по двум причинам. Во-первых, центральный узел может быть
«узким» местом всей системы, а во-вторых, более важно то, что система в
целом становится уязвимой, т.е. при повреждении центрального узла может
выйти из строя вся система.
Непрерывное функционирование
Одним из преимуществ распределенных систем является то, что они
обеспечивают более высокую надежность и доступность.
. Надежность (вероятность того, что система выполняет свойственные ей
функции в заданный момент времени) повышается благодаря работе
распределенных систем не по принципу «все или ничего», а в постоянном
режиме; т.е. работа системы продолжается , хотя и на более низком
уровне, даже в случае неисправности некоторого отдельного компонента,
например узла.
. Доступность (вероятность того, что система исправна и работает в
течение некоторого промежутка времени) повышается частично по той же
причине, а частично благодаря возможности репликации данных.
Независимость от расположения
Эта цель предполагает обеспечение такого режима работы с данными,
при котором пользователю не нужно знать, на каком узле находятся
требуемые данные. При этом значительно упрощаются пользовательские
программы, а также не требуется их изменения при перемещении данных в
системе.
Независимост
| |  скачать работу |
Лекции по теории проектирования баз данных (БД) |
