Довнарь А.И. Информатика и компьютерная техника. Учебное пособие
Подождите немного. Документ загружается.
Формирование отчета обычно происходит с помощью так
называемых генераторов отчета.
10.3 Основы нормализации БД
Залогом успеха при создании приложения, работающего с БД, является
оптимальная структурная организация самой базы данных – фундамента всей
системы. Под структурной организацией понимается способ организации
отдельных элементов данных в таблицах и характер отношений этих таблиц
между собой. Недостатки и просчеты, допущенные при «закладке» фундамента,
могут практически свести на нет работу прикладного программиста, поскольку
многократно возрастает сложность программ, затрудняется их сопровождение и
модернизация. Кроме того, слабый проект БД может вынудить программиста
использовать менее эффективные технологии программирования, в результате
чего на создание всего приложения потребуется больше времени, и это при том,
что вероятность содержания в нем скрытых ошибок будет довольно высокой.
Приступая к созданию нового приложения, главное – тщательно
спроектировать структуру его таблиц. Создатель реляционной модели Э.Ф.Кодд
доказал, что следуя при создании наборов только немногим формализованным
правилам, можно обеспечить простоту манипулирования данными. Его
методика получила наименование нормализации данных.
Нормализация – это метод создания набора отношений с заданными
свойствами на основе требований к данным, установленным в некоторой
организации.
Нормализация часто выполняется в виде последовательности тестов для
некоторых отношений (таблиц) с целью проверки его соответствия (или
несоответствия) требованиям заданной нормальной формы. Сначала были
предложены только три вида нормальных форм: первая (1НФ), вторая (2НФ) и
третья (3НФ). Затем Р. Бойсом и Э.Ф. Коддом было сформулировано более
строгое определение третьей нормальной формы, которое получило название
нормальной формы Бойса-Кодда (НФБК). Все эти нормальные формы основаны
на функциональных зависимостях, существующих между атрибутами
отношения.
Вслед за НФБК появились определения четвертой (4НФ) и пятой (5НФ)
нормальных форм. Однако на практике эти нормальные формы более высоких
порядков используются крайне редко.
Таким образом, в практической деятельности в процессе проектирования
БД стремятся удовлетворить условия первых трех нормальных форм.
Рассмотрим процесс нормализации на простом примере. Пусть
необходимо спроектировать БД, содержащую информацию по итогам семестра.
Исходная таблица может содержать, например, такую информацию (табл. 10.2):
Здесь:
НЗ – номер зачетной книжки студента;
Гр – название (номер) учебной группы;
ФИО – фамилия и инициалы студента;
НД, Название – номера и названия дисциплины соответственно;
НП, ФИОП – номер удостоверения и фамилия преподавателя
соответственно;
161
Балл – сумма баллов за семестр.
Таблица 10.2
Исходные данные
Н
З
Г
Р
ФИО НД Название Н
П
ФИОП Балл
11 1 Иванов И.И. 21 Информатика 33 Корж И.П. 75
12 2 Петров П.П. 21 Информатика 34 Ежов И.С. 72
13 1 Серов С.С. 21 Информатика 33 Корж И.П. 81
14 1 Рева П.С. 21 Информатика 33 Корж И.П. 70
15 2 Копа А.А. 21 Информатика 34 Ежов И.С. 85
16 2 Кислов И.П. 21 Информатика 34 Ежов И.С. 72
11 1 Иванов И.И. 22 Математика 35 Скляр И.П. 78
12 2 Петров П.П. 22 Математика 35 Скляр И.П. 78
13 1 Серов С.С. 22 Математика 35 Скляр И.П. 82
14 1 Рева П.С. 22 Математика 35 Скляр И.П. 72
15 2 Копа А.А. 22 Математика 35 Скляр И.П. 85
16 2 Кислов И.П. 22 Математика 35 Скляр И.П. 72
Первая нормальная форма. Отношение находится в первой нормальной
форме, если в нем отсутствуют повторяющиеся и неатомарные поля. Здесь под
повторяющимися понимаются поля с одинаковой по смыслу информацией
(например, баллы студента по дисциплине на разных стадиях контроля), а
неатомарными полями называются такие, которые содержат составную
информацию.
Проанализировав исходное отношение, можно сделать вывод, что оно
находится в первой нормальной форме.
Вторая нормальная форма. Отношение находится во второй
нормальной форме, если оно находится в первой нормальной форме и все не
ключевые поля зависят от всего ключа.
Дальнейшая декомпозиция отношений тесно связана с понятием
функциональной зависимости. Не углубляясь в математические тонкости
определения функциональных зависимостей, можно предложить простой
алгоритм для выяснения того, связаны ли какой-либо функциональной
зависимостью два поля отношения. Рассмотрим на предмет зависимости два
поля отношения: А и В.
Если при перемещении от одной записи к другой значение поля А
изменилось, при этом значение в поле В тоже обязательно изменится, то
говорят, что поле В зависит от поля А.
Чтобы перейти от первой нормальной формы ко второй, нужно
выполнить следующие шаги:
• определить первичный ключ отношения;
• если первичный ключ отношения является составным (состоящим из
нескольких полей), определить все не ключевые поля, которые
зависят от всего ключа;
162
• поочередно удалять из анализируемой таблицы поля вместе с
данными, зависящие от какой-либо части первичного ключа вместе с
копией данных этой части и создавать из них новые таблицы.
Продолжим нормализацию исходного отношения.
Проанализировав содержимое таблицы, приходим к выводу, что ни одно
поле не может быть первичным ключом. В таком случае, выберем самую
короткую комбинацию полей такую, чтобы информация в ней была бы
уникальной по всей таблице. Таких вариантов может быть несколько.
Остановимся на комбинации НЗ + НД. Это и будет первичным ключом
исходного отношения.
Применяя изложенное выше правило, определим, какие из оставшихся
полей отношения зависят от комбинации НЗ + НД. Это будут поля НП, ФИОП,
Балл. Поля ФИО и ГР зависят только от поля НЗ, а поле Название – от поля
НД. Тогда, исходное отношение преобразуется в три новых (таблицы 10.3, 10.4
и 10.5):
Таблица 10.3
Скорректированное исходное отношение
НЗ НД НП ФИОП Балл
11 21 33 Корж И.П. 75
12 21 34 Ежов И.С. 72
13 21 33 Корж И.П. 81
14 21 33 Корж И.П. 70
15 21 34 Ежов И.С. 85
16 21 34 Ежов И.С. 72
11 22 35 Скляр И.П. 78
12 22 35 Скляр И.П. 78
13 22 35 Скляр И.П. 82
14 22 35 Скляр И.П. 72
15 22 35 Скляр И.П. 85
16 22 35 Скляр И.П. 72
Таблица 10.4 Таблица 10.5
Студенты Предметы
НЗ ГР ФИО НД Название
11 1 Иванов И.И. 21 Информатика
12 2 Петров П.П. 22 Математика
13 1 Серов С.С.
14 1 Рева П.С.
15 2 Копа А.А.
16 2 Кислов И.П.
Можно удостовериться в том, что эти отношения находятся во второй
нормальной форме.
Третья нормальная форма. Отношение находится в третьей
нормальной форме, если оно находится во второй нормальной форме и все не
ключевые поля зависят только от ключа.
163
Применяя правило определения функционально зависимых полей к не
ключевым полям таблицы 10.3, мы выясняем, что поля НП и ФИОП являются
взаимозависимыми. Следовательно, из таблицы 10.3 необходимо удалить
вместе с данными одно из них во вновь создаваемую таблицу (лучше – поле
ФИОП), вместе с копией второго поля (в нашем случае – НП). Так как таблицы
10.4 и 10.5 уже находятся в третьей нормальной форме, то окончательный набор
таблиц БД будет таким каким он представлен в таблицах 10.6, 10.7, 10.8 и 10.9.
Таблица 10.6
Ведомость
НЗ НД НП Балл
11 21 33
12 21 34
13 21 33
14 21 33
15 21 34
16 21 34
11 22 35
12 22 35
13 22 35
14 22 35
15 22 35
16 22 35
Таблица 10.7
Студенты
НЗ ГР ФИО
11 1 Иванов И.И.
12 2 Петров П.П.
13 1 Серов С.С.
14 1 Рева П.С.
15 2 Копа А.А.
16 2 Кислов И.П.
Таблица 10.8
Предметы
НД Название
21 Информатика
22 Математика
164
Таблица 10.9
Преподаватели
НП ФИОП
33 Корж И.П.
34 Ежов И.С.
35 Скляр И.П.
10.4 Работа с OOBase
10.4.1 Запуск приложения на выполнение
Программа OOBase является одной из систем управления базами данных
(СУБД). Запустить программу на выполнение можно по-разному, например, из
меню кнопки «Пуск», выбрав OpenOffice.org Base. Если же у Вас открыто
какое-либо приложения пакета OpenOffice, то запустить СУБД можно из
главного меню приложения, выполнив для создания новой БД команду Файл|
Создать|База данных … , либо Файл|Открыть … – для открытия уже
существующей.
При создании новой базы данных появляется окно Мастера базы
данных «Выбор базы данных»(рис. 10.2).
Рис. 10.2. Окно «Выбор базы данных»
Здесь существует три варианта продолжения:
Создать новую базу. Этот вариант выбирается, если Вы хотите создать
БД, которая будет работать под управлением встроенной СУБД OOBase (база
HSQL). После нажатия кнопки «Далее» откроется следующее окно Мастера
«Сохранить и выполнить» (рис. 10.3):
После установки нужных значений флажков (БД обычно необходимо
зарегистрировать и открыть на редактирование) предварительный этап по
созданию БД считается законченным. Для его завершения необходимо нажать
на кнопку «Готово» и в появившемся окне сохранения задать имя файла БД.
Открыть существующий файл. В этом случае в строке Предыдущие либо
с помощью кнопки «Открыть» выбирается нужный файл БД.
165
Рис. 10.3. Окно «Сохранить и выполнить»
Подключиться к существующей базе данных. OOBase позволяет
пользователю работать с огромным количеством профессиональных СУБД,
например, MS Access, Oracle, MySQL, Postgree и т.д. Для подключения к какой
либо СУБД необходимо настроить соответствующие драйверы. Так как для
дальнейшего изложения нет принципиальной разницы, с какой СУБД будет
работать OOBase, тонкости настройки и подключения к внешним СУБД можно
опустить.
Рассмотрим процесс создания БД Успеваемость, таблицы для которой
мы подготовили в разделе 10.3.
Запустим программу OOBase на выполнение каким-либо из выше
описанных способов.
В открывшемся окне Выбор базы данных выберем Создать новую базу
данных и нажмем кнопку «Далее».
В окне Сохранить и выполнить выберем Да, зарегистрировать мне
базу данных, Открыть базу на редактирование и нажмем кнопку «Готово».
В открывшемся окне сохранения файла дадим нашей БД имя Progress.
Таким образом, будет создан файл Progress.odb. OOBase, так же как и MS
Access, хранит все свои объекты (таблицы, формы, запросы и пр.) в одном
файле, что делает БД легко переносимой на различные персональный
компьютеры и платформы.
В результате проделанных действий откроется Главное окно базы
данных (рис. 10.4).
Главное окно БД имеет все инструменты для создания, изменения и
работы с объектами БД. Составными частями этого окна являются следующие
элементы:
• главное меню (1);
• панель инструментов с кнопками быстрого доступа (2). О назначении
той или иной кнопки сообщает всплывающая подсказка при
наведении указателя мыши на кнопку;
• панель выбора типа объекта (3);
• панель возможных вариантов создания нового объекта (4);
166
Рис. 10.4. Главное окно базы данных
• панель справки по варианту создания (5);
• панель с перечислением уже созданных объектов (6);
• панель с окном справки по объекту. В верхней части этого окна
расположен раскрывающийся список (8). Мы имеем возможность
выбрать один из трех вариантов: Пусто - нет действия; Информация
о документе - вывод служебной информации о выделенном объекте;
Документ - предварительный просмотр содержимого выделенного
объекта (таблица, форма, отчет) либо результата выполнения (запрос)
в специальном окне (7).
10.4.2 Создание таблиц БД
При первом появлении Главного окна БД указатель типа объекта на
соответствующей панели по умолчанию устанавливается в Формы. Для
создания новой таблицы необходимо щелчком мыши перейти в Таблицы, либо
выбрать пункт меню Вид|Объекты базы данных|Таблицы.
OOBase предоставляет несколько возможностей по созданию новой
таблицы:
• создать таблицы в режиме дизайна;
• использовать мастер для создания таблиц;
• создать представление.
Рассмотрим, как создаются таблицы в режиме дизайна, так как это
наиболее полный и часто используемый способ создания таблиц.
Итак, выберем команду Создание таблицы в режиме дизайна … .
Откроется окно, изображенное на рис. 10.5.
В его верхней части расположена зона формирования полей новой
таблицы. Она имеет пять колонок:
167
Маркер поля (1) – Используется для выбора текущего поля с целью
внесения в него изменений (имени, типа описания, удаления поля или
перемещения его в другое место в структуре таблицы). Указатель выбранного
поля (2) устанавливается на поле, предназначенном для внесения изменений;
Рис. 10.5. Окно конструктора таблиц
Имя поля (3) – используется для внесения имени поля таблицы. Имя
поля должно быть уникальным, отвечать соглашениям об именах в OOBase и,
желательно, отражать смысл данных этого поля. Оно может содержать буквы
русского и английского алфавитов и некоторые специальные символы (@, #, $,
%, ^, &, * , ~, ?, №, /, \, |, “, ‘). В имени желательно избегать пробелов и его
длина не должна превышать 256 символов. При наличии пробелов для
обращения к такому полю его имя необходимо будет драть в квадратные скобки
(например, [Код студента]). Если БД создается с перспективой использования на
разных платформах, имя поля желательно создавать английскими буквами;
Тип данных (4) – служит для внесения типа данных выбранного поля.
На рис. 10.6 отображен список для выбора;
Описание (5) – может содержать комментарий для поля;
Окно свойств (6) – используется для изменения дополнительных свойств
поля (размера, формата, подписи и т.д.);
Окно контекстной справки (7) – содержит информацию о назначении
выбранного свойства поля.
Рис. 10.6. Список типов данных
168
В OOBase используются такие основные типы данных:
• Текст – значение по умолчанию. Может использоваться для
строковых данных или числовых, которые не будут участвовать в
математических расчетах, например, номера телефонов. По
умолчанию количество символов, которое может быть записано в
поле такого типа равняется 50, но может быть увеличено до 2 Гб;
• Памятка – является аналогом поля Memo некоторых иных СУБД.
Длина поля равняется 2 Гб;
• Числовые форматы (число, десятичное, различные вещественные и
целые форматы) – используются для числовых данных с целью
проведения расчетов. В зависимости от формата может занимать от 1
до 8 байт;
• Дата, время, дата/время – предусматривает введение какой-либо
даты и времени. Может участвовать в математических расчетах;
• Логический – содержит значения «Да» и «Нет», а также поля,
которые предусматривают выбор только одного из двух возможных
значений (Да/Нет, True/False, Вкл./Выкл.). Объем – 1 байт;
• Картинка, двоичные числа – в них могут храниться электронная
таблица OOCalc, документ OOWriter, рисунок, звукозапись или
другой объекты в двоичном формате, связанный или внедренный в
таблицу OOBase. Объем этих полей – до 2 Гб.
Типы целых данных представлены в табл. 10.10.
Таблица 10.10
Целые типы данных в OOBase
Тип данных Размер Диапазон значений
Tiny Integer (TINYINT) 1 байт От 0 до 255
Короткое целое (SMALLINT) 2 байта От -32768 до 32767
Целое (INTEGER) 4 байта От -2147483648 до 2147483647
Длинное целое (BIGINT) 8 байт
От -9223372036854775808 до
9223372036854775807
Диапазон изменений вещественных данных практически неограничен.
Поля с типом INTEGER и BIGINT можно использовать в качестве
счетчиков для нумерации записей таблицы. Очень часто именно номер записи
делается Первичным ключом таблицы.
Таким образом, для создания структуры, например, таблицы
Преподаватели необходимо заполнить колонки имени поля, типа поля и, при
желании, описания каждого поля.
Рис. 10.7. Структура таблицы Преподаватели
169
В результате этих действий в верхней части Окна проектирования
таблиц появится конфигурация структуры таблицы, представленная на
рис. 10.7. «Кликнув» правой кнопкой мыши в столбце маркера поля NP,
выберем из контекстного меню пункт Первичный ключ. Так назначается поле
для первичного ключа таблицы (рис. 10.8).
Рис. 10.8. Выбор первичного ключа таблицы
Нижняя часть Окна проектирования таблиц предназначена для
изменения свойств полей таблицы (1 на рис. 10.9). В зависимости от формата
поля набор свойств изменяется. Пользователь может последовательно выбирать
разные свойства каждого поля таблицы, получая информацию о том, что
означает то или иное свойство из отдельного окна (2 на рис. 10.9).
Рис. 10.9. Определение поля FIO
После завершения формирования структуры таблицы необходимо закрыть
Окно проектирования таблицы, а OOBase предложит сохранить новую
таблицу (рис. 10.10).
Рис. 10.10 – Окно сохранения новой таблицы
170