Главная » Информационное обеспечение » Тематические материалы » Проектирование и создание таблиц банка данных

Проектирование и создание таблиц банка данных

 

В качестве первоначальной основы при определении перечня таблиц банка данных и связей между ними используется перечень выделенных объектов-сущностей и отношении концептуальной схемы банка данных. Иначе говоря, для каждого объекта-сущности в реляционных СУБД осуществляется проектирование соответствующей таблицы.

Поля таблиц определяются на основе первоначально отработанных атрибутов информационных объектов концептуальной схемы банка данных. При этом дополнительно к основным базисным характеристикам (домен, поле-атрибут, кортеж, отношение, ключ, внешний ключ) в СУБД используется тип поля. По своему смыслу тип поля совпадает с понятием типа данных в языках программирования. Традиционные СУБД поддерживают лишь ограниченный набор простых типов полей — числовые, символьные, темпоральные (время, дата), булевы (логические). Современные СУБД оперируют также и со специализированными типами полей (денежные величины), а также со сложными типами полей, заимствованными из языков программирования высокого уровня.

Домены полей таблиц в реляционных СУБД определяют некоторый базисный тип данных для поля, но вместе с тем не являются тождественным понятием типу поля (данных). В некотором смысле домен можно трактовать как некоторое подмножество базисного типа данных с определенной смысловой нагрузкой, — например, множество всех имен из множества всевозможных значений символьного типа данных.

Определение и установление ключевых полей таблиц в реляционных СУБД является следствием основополагающего требования по ограничениям целостности таблиц-отношений — требования уникальности каждого кортежа-строки. Иначе говоря, одно из полей таблицы, или определенная совокупность полей, в обязательном порядке должно быть определено как ключ. Определение ключевого поля осуществляется на основе смыслового эвристического анализа тематики таблицы при соблюдении принципа минимальной достаточности, т.е. количество полей, образующих ключ таблицы должно быть минимальным.

Правильность определения ключа таблицы проверяется эмпирически по возможным ситуациям совпадения у различных кортежей значений ключа. Во многих случаях выбор ключа является нетривиальной задачей — razgovorodele.ru. Какое поле, к примеру, выбрать ключевым для таблицы «Сотрудники»? Напрашивается составной ключ из полей «Фамилия», «Имя», «Отчество», однако в конкретных жизненных ситуациях имеется вероятность их совпадения. Можно добавить в состав ключа еще поле «Год рождения», но и при этом все равно сохранится, хотя и несколько снизится, вероятность совпадения. Альтернативным вариантом ключа может быть «№ паспорта», если ситуации с наличием у одного лица нескольких паспортов полностью исключаются. Если в банке данных ограничиться только сотрудниками данной организации, то отработанным вариантом ключа может быть табельный номер сотрудника — «Таб.№». На практике распространенным приемом при проектировании таблиц является искусственное введение в качестве ключа параметра, являющегося аналогом табельного номера — внутреннего учетного номера экземпляра (записи) соответствующего объекта. Табельный номер кик раз и является примером уникального параметра для каждого сотрудника в платежных ведомостях (таблицах) для преодоления ситуации с совпадением фамилии, имей и т. д. сотрудников.

В некоторых СУБД для создания полей с уникальными идентификационными номерами кортежей-записей введен дополнительный тип поля, называемый «Счетчиком» или полем типа «AUTOINC». В отличие от обычных числовых (или порядкового типа) полей, значения счетчика генерируются СУБД автоматически при образовании новой записи н только в возрастающем порядке, считая все ранее созданные, в том числе и удаленные записи.

Как уже отмечалось, реляционная модель организации данных по признаку множественности обеспечивает лишь два типа связей-отношений между таблицами, отражающими объекты-сущности предметной области, — «Один-ко-многим» и «Один-к-одному».

Связь типа «Один-ко-многим» реализует, вероятно, наиболее распространенный тип отношений между таблицами, когда одной записи в таблице на стороне «один» может соответствовать несколько записей в таблице па стороне «многие». Создание связей происходит в два этапа. На первом этапе в схеме таблицы, находящейся по создаваемой связи на стороне «многие», определяется поле с теми же параметрами (и, как правило, с тем же именем), что и ключевое поле таблицы на стороне «один», т. е. создается поле внешнего ключа. На втором этапе с помощью специальных средств СУБД собственно и определяется связь между таблицами путем установления (через специальные внутренние системные таблицы факта соответствия ключевого поля таблицы на стороне «один» полю внешнего ключа в таблице на стороне «многие».

В связях типа «Один-к-одному» каждой связанной записи одной таблицы соответствует в точности одна связанная запись в другой таблице. Как уже отмечалось, данный тип связи образуется путем связывания таблиц по одноименным и однотипным ключевым полям, т. е. когда связываемые таблицы имеют одинаковые ключевые поля. Эта ситуация по сути соответствует разбиению одной большой по количеству столбцов таблицы на две таблицы. Необходимость такого разбиения может быть обусловлена соображениями разграничения доступа к данным по определенным полям, либо целесообразностью выделения некоторого подмножества записей в исходной таблице. Так, например, из исходной таблицы «Студенты» можно выделить все записи по студентам, которые живут в общежитии, и образовать две таблицы, связанные отношением «Один-к-одному». Пример такой связи приведен на схеме ниже.

Пример реализации связи «Один-к-одному» в реляционных СУБД

 

Связи типа «Многие-ко-многим» в реляционных СУБД в большинстве случаев реализуются через создание двух связей «Один-ко-многим», которые связывают исходные таблицы с третьей общей (связной) таблицей. Ключ связной таблицы состоит, по крайней мере, из двух полей, которые являются полями внешнего ключа для связываемых отношением «Многие-ко-многим» исходных таблиц. Пример реализации связи типа «Многие-ко-многим», выражающей отношение «Согласование» между таблицами «Документы» и «Сотрудники», приведен на схеме ниже.

Реализация связей «Многие-ко-многим» в реляционных СУБД

Еще одним важным параметром при проектировании таблиц является определение необходимости индексирования тех или иных полей таблиц. Определение и установление индексов полей таблиц базы данных является, как уже отмечалось, важным средством создания условий эффективной обработки данных. Индексирование полей (создание индексных массивов) существенно повышает скорость поиска и доступа к записям базы данных. Однако при этом соответственно замедляется ввод и добавление данных из-за необходимости переупорядочения индексных массивов при любом обновлении, удалении или добавлении записей. Поэтому при проектировании таблиц следует тщательно проанализировать, насколько часто при последующей эксплуатации банка данных потребуется поиск или выборка строк-записей таблицы по значениям тех или иных полей, исходя из функций и задач АИС. На основе такого анализа и определяются те поля таблицы, для которых необходимо создать индексы — razgovorodele.ru. К примеру, в таблице «Сотрудники» базы данных по документообороту поле «ФИО» целесообразно определить индексируемым, так как, очевидно, довольно часто будет требоваться доступ к записям таблицы именно по значению этого поля. А вот поле «№ кабинета» вряд ли целесообразно индексировать, так как исходя из задач и функций АИС по документообороту, можно прогнозировать, что задачи отбора, группирования и прочей обработки записей сточки зрения размещения сотрудников по кабинетам будут достаточно редкими.

Анализ практики использования индексов в базах данных позволяет сделать вывод, что если в одной таблице установлено более 10 индексов, то либо недостаточно продумана структура базы данных (таблицы), либо не совсем обоснованно определены вопросы обработки данных исходя из задач АИС.

Ключевые поля в большинстве случаев являются индексируемыми автоматически, т. к. поиск и доступ к записям в базе данных производится прежде всего по значениям ключевых полей.

В большинстве СУБД вопросы внутреннего устройства индексных массивов остаются скрытыми и недоступными как для конечных пользователей, так и для проектировщиков. Допускается только лишь качественное определение режима индексирования — без повторов значений индексируемых полей и с возможностью таких повторов, что, очевидно, определяет разные типы индексных массивов — Б-деревья или инвертирован-ные списки.

При определении параметров полей таблиц важное значение имеет также выделение полей с перечислительным (словарным, списковым) характером значений. Значения таких полей определяются из некоторого унифицированного списка-словаря. К примеру, поле «Образование» является не просто текстовым, а по сути текстово-списочным, так как набор его всевозможных значений составляет унифицированный список — «Начальное», «Среднее», «Среднеспециальное», «Среднетехническое», «Высшее». Некоторые СУБД обеспечивают возможность при проектировании таблиц построения и привязки к соответствующим полям таких списков-словарей.

Установление списков значений или, иначе говоря, словарей позволяет упростить в дальнейшем ввод данных в записях по таким полям путем выбора соответствующего значения из словаря и, кроме того, унифицировать ввод одинаковых значений в различных записях. К примеру, при ручном наборе значения «Среднее» помимо различий из-за возможных орфографических ошибок, могут быть также и регистровые различия («Среднее», «среднее», «СРЕДНЕЕ»), что в дальнейшем приведет к ошибкам поиска, фильтрации и выборки записей.

Списки (словари) значений могут быть фиксированными, не изменяемыми в процессе эксплуатации банка данных, или динамическими.

Фиксированные списки «привязываются» к соответствующим полям через специальные механизмы конкретной СУБД и размещаются в системных таблицах (каталоге) базы данных, доступа к которым пользователи-абоненты системы не имеют.

Динамические словари в большинстве случаев реализуются через создание дополнительных одностолбцовых таблиц, строки которых являются источником списка значений для полей других таблиц — razgovorodele.ru. Привязка подобных словарных таблиц в качестве источника значений для полей других таблиц осуществляется также через специальные механизмы конкретной СУБД. Такие таблицы в дальнейшем доступны пользователям банка данных. Соответственно обновление, добавление или удаление записей в таблицах-словарях позволяет изменять словарный базис для полей соответствующих таблиц. В некоторых СУБД дополнительно может также устанавливаться режим ограничения значений словарно-списочных полей только установленным списком значений. Установление такого режима целесообразно в тех случаях, когда нужно исключить, в принципе, даже случайный (ошибочный) выход значений поля за пределы списка. Так, например, в случае поля «Оценка» значения могут быть только из списка «Неудовлетворительно», «Удовлетворительно», «Хорошо», «Отлично».