Obsah přednášky. Databázové systémy RDBMS. Fáze návrhu RDBMS. Coddových 12 pravidel. Coddových 12 pravidel

Transkript

1 Obsah přednášky Databázové systémy Konceptuální model databáze Codd a návrh relační databáze fáze návrhu pojem konceptuální model základní pojmy entity, relace, atributy, IO kardinalita, 2 historie: RDBMS E.F.Codd poprvé představil základní principy návrhu relační databáze výzkumný pracovník IBM červen 1970 publikoval aplikoval matematický aparát relační algebry v kombinaci s predikátovou logikou 1.řádu první pokusy o realizaci už v r.1971 (Adabas) realizace se dočkal až koncem 70.let postupně vznikaly RDBMS: SystemR, dbase, Paradox, Oracle, Firebird, DB2, SyBase, FoxBase, MS Access, MS SQL Server a další 3 Coddových 12 pravidel 1. data reprezentována jednotným způsobem hodnotami v tabulkách 2. data jsou zaručeně přístupná kombinací PK, jména tabulky a jména sloupce 3. plná podpora nulových hodnot pro reprezentaci nedefinovaných hodnot pouze u PK nelze 4. přístup ke struktuře stejnými prostředky jako k datům 5. součástí systému jazyk pro definici dat, manipulaci dat, integritu dat a řízení transakcí 6. všechny možné pohledy musí být realizovatelné 4 Coddových 12 pravidel Fáze návrhu RDBMS 7. relační pravidla u relací by měla být zachována i při vkládání a mazání dat 8. změna fyzické struktury dat nesmí vyžadovat změnu aplikačních programů - hw 9. změna logické struktury dat nesmí vyžadovat změnu aplikačních programů tabulky, 10.jazyk by měl podporovat omezení přístupu uživatele při zachování integrity 11.uživatel by neměl vědět, že je databáze distribuovaná 12.změnit strukturu lze pouze pomocí daného jazyka 5 data + požadavky konceptuální návrh (ER diagram) logický návrh (logické schéma) fyzický návrh (fyzická realizace) 6 1

2 Konceptuální model slouží k popisu dat v databázi nezávisle na jejich fyzickém uložení umožňuje zobrazit a popsat objekty v databázi a vztahy mezi nimi z hlediska jejich významu a chování výsledkem je implementačně nezávislé schéma obecně aplikovatelné v jakémkoli prostředí znázorňuje se v podobě ER diagramu, který definuje entity (třídy prvků), jejich atributy a relace (vztahy) mezi nimi 7 E-R model entitně - relační model množina pojmů s jejichž pomocí popisujeme příslušnou aplikaci umožňuje specifikovat strukturu databáze využívá k tomu definice třídy entit, relací, atributů a integritních omezení při definici těchto pojmů se používá analogie s přirozeným jazykem 8 entita (entity) je objekt reálného světa, který je schopen nezávislé existence a je jednoznačně odlišitelný od ostatních objektů relace (relationship) je vztah, vazba mezi dvěma i více entitami atribut (atribut) je funkce určující některou podstatnou vlastnost entity nebo vztahu klíč (key) jeden nebo několik atributů tabulky určený pro setřídění záznamů podle hodnot v tomto poli. numerický, textový klíč. unikátní klíč klíč tabulky, ve kterém se každá hodnota atributu vyskytuje nejvýše jedenkrát. duplicitní klíč klíč tabulky, ve kterém se každá hodnota atributu může vyskytovat vícekrát (u více různých záznamů) jednoduchý klíč klíč tabulky, který je tvořen pouze jediným atributem nejčastěji se vyskytující typ klíče i uměle vytvořený (id) složený klíč klíč tabulky, který je tvořen alespoň dvěma atributy často součást tzv. spojovací tabulky 11 primární klíč (primary key) klíč tabulky, který slouží k jednoznačné identifikaci záznamu musí být unikátní označuje se PK v jedné tabulce může být nejvýše jeden primární klíč cizí klíč (foreign key) klíč tabulky, který slouží k propojení (vytvoření relace) s primárním klíčem jiné tabulky často obsahuje duplicitní hodnoty označuje se FK v jedné tabulce může být více cizích klíčů 12 2

3 číslo objednávky datum objednávky jméno zaměstnance zaměstnán od název výrobku cena výrobku Jan Novák Funghi 105 Kč Jan Novák Hawai 127 Kč Jan Novák Insalata Belucci 125 Kč Emil Král Fausto 115 Kč Emil Král Carpaccio 155 Kč Jan Novák Insalata Caesar 128 Kč Jan Novák Rustica 159 Kč Jan Novák Carpaccio 155 Kč Jan Novák Hawai 127 Kč Jan Novák Quatro formaggi 157 Kč Jan Novák Insalata Belucci 125 Kč Jan Novák Insalata Greca 109 Kč Václav Nový Trapolla 145 Kč Václav Nový Carpaccio 155 Kč Václav Nový Funghi 105 Kč Jan Novák Hawai 127 Kč Jan Novák Fausto 115 Kč Jan Novák Insalata Greca 109 Kč Jan Novák Insalata Caesar 128 Kč Emil Král Fausto 115 Kč Emil Král Trapolla 145 Kč Emil Král Quatro formaggi 157 Kč Emil Král Rustica 159 Kč relační tabulka: PK záznamy atributy id výrobku název výrobku cena výrobku 001 Carpaccio 155 Kč 002 Fausto 115 Kč 003 Funghi 105 Kč 004 Hawai 127 Kč 005 Quatro formaggi 157 Kč 006 Rustica 159 Kč 007 Trapolla 145 Kč 101 Insalata Belucci 125 Kč 102 Insalata Caesar 128 Kč 103 Insalata Greca 109 Kč FK číslo objednávky název výrobku id zaměstnance jméno zaměstnance zaměstnán od 01 Jan Novák PK 02 Emil Král Václav Nový id výrobku název výrobku cena výrobku 001 Carpaccio 155 Kč 002 Fausto 115 Kč 003 Funghi 105 Kč 004 Hawai 127 Kč 005 Quatro formaggi 157 Kč 006 Rustica 159 Kč 007 Trapolla 145 Kč 101 Insalata Belucci 125 Kč 102 Insalata Caesar 128 Kč 103 Insalata Greca 109 Kč FK PK číslo objednávky datum objednávky id zaměstnance postup vytváření: 1. určení typů entit zvolení množiny objektů stejného typu např. Objednávky, Zaměstnanci, Výrobky 2. určení typů relací vztahů, do kterých mohou příslušné entity vstupovat např. Objednávka obsahuje Výrobek 16 postup vytváření: způsob zobrazení: 3. určení atributů přiřazení jednotlivým entitám a vztahům např. Objednávky(číslo, datum, ) 4. určení integritních omezení zpřesnění navrženého modelu např. atribut datum je datového typu Datum a čas datum < dnešní datum 1. lineární vhodné pro rozsáhlé datové objekty snadný způsob zápisu např.: E: Studenti(jméno, příjmení, rč, dat_nar) E:Předměty(název, zkratka, anotace) R:Má_zapsán(Studenti, Předměty)

4 způsob zobrazení: 2. grafické vhodné pro jednoduché datové objekty obdoba vývojových diagramů např.: jméno rč příjmení Studenti Má_zapsán Předměty dat_nar název zkratka anotace 19 způsob zobrazení: 3. tabulkové nejvhodnější pro návrh konceptuálního modelu logický způsob zobrazení např.: Studenti jméno příjmení rč (pk) dat_nar nebo Předměty zkratka (pk) název anotace určení typů entit: entita = jeden objekt databáze (instance) třída entit = abstraktní popis všech možných entit daného typu, které se mohou do budoucna v databázi objevit k jejich označení používáme podstatná jména množina entit = všechny entity daného typu existující v databázi v konkrétním okamžiku neustále se mění dle aktuálního stavu DB 2. určení typů relací: k jejich popisu používáme slovesa rozeznáváme tři základní typy relací typ 1:1 typ 1:N typ M:N někdy označeno jako kardinalita vztahu mezi entitami relace typu 1:1 zahrnuje i relace částečné, tj. 1:0 a 0:1 1 1 relace relace typu 1:N zahrnuje i relace: 1:0, 0:1 a 1:1 1 N relace studenti Jan Novák Emil Král Václav Nový Jana Černá Kamil Kratochvíl Daniela Krátká jazykové kursy Německý jazyk Anglický jazyk Francouzský jazyk Ruský jazyk Španělský jazyk Italský jazyk studenti Jan Novák Emil Král Václav Nový Jana Černá Kamil Kratochvíl Daniela Krátká jazykové kursy Německý jazyk Anglický jazyk Francouzský jazyk Ruský jazyk Španělský jazyk Italský jazyk = jeden záznam primární tabulky je možné svázat nejvýše s jedním záznamem sekundární tabulky 23 = jeden záznam primární tabulky je možné svázat s jedním nebo více záznamy sekundární tabulky 24 4

5 relace typu M:N studenti Jan Novák Emil Král Václav Nový Jana Černá Kamil Kratochvíl Daniela Krátká zahrnuje i relace: 1:0, 0:1, 1:1 a 1:N M relace jazykové kursy Německý jazyk Anglický jazyk Francouzský jazyk Ruský jazyk Španělský jazyk Italský jazyk N 3. určení atributů: k jejich popisu používáme podstatná jména doména množina hodnot stejného významového typu (množina přípustných hodnot) nejedná se o datový typ! = jeden nebo více záznamů primární tabulky je možné svázat s jedním nebo více záznamy sekundární tabulky určení integritních omezení: = pravidla pro zajištění správnosti a konzistence uložených dat entitní integrita zajištění jednoznačné identifikace každého záznamu tabulky dána definicí PK doménová integrita zajištění souladu každé hodnoty atributu s množinou přípustných hodnot referenční integrita zajištění souladu hodnot cizího klíče sekundární tabulky a odpovídajícího primárního klíče primární tabulky 27 Datové modely spojovací tabulka Zaměstnanci id zaměstnance jméno zaměstnance zaměstnán od číslo objednávky název výrobku 01 Jan Novák Emil Král Václav Nový Výrobky id výrobku název výrobku cena výrobku Carpaccio 155 Kč Fausto 115 Kč Funghi 105 Kč Hawai 127 Kč Quatro formaggi 157 Kč Rustica 159 Kč Trapolla 145 Kč Insalata Belucci 125 Kč Insalata Caesar 128 Kč Insalata Greca 109 Kč Objednávky číslo objednávky datum objednávky id zaměstnance vlastnosti relací vlastnosti relací kardinalita relace: = omezení v počtu instancí (záznamů) sekundární entity (tabulky), které mají vztah s jakoukoliv instancí (záznamem) primární entity (tabulky) maximální kardinalita maximální počet souvisejících záznamů 1 nebo N minimální kardinalita minimální počet souvisejících záznamů 0 nebo 1 29 kardinalita relace: Objednávky číslo_objednávky (pk) (1,1) (0,N) datum_objednávky id_zaměstnance (fk) Zaměstnanci id_zaměstnance (pk) jméno_zaměstnance zaměstnán_od 30 5

6 kardinalita relace: vlastnosti relací Objednávky číslo_objednávky (pk) datum_objednávky id_zaměstnance (fk) Zaměstnanci id_zaměstnance (pk) jméno_zaměstnance zaměstnán_od 31 6