PROJEKTOWANIE BAZ DANYCH

PROJEKTOWANIE BAZ DANYCH

-

-

PODSTAWY

PODSTAWY

STUDIUM PODYPLOMOWE

STUDIUM PODYPLOMOWE

KOLEGIUM NAUK SPO

KOLEGIUM NAUK SPO

Ł

Ł

ECZNYCH I ADMINISTRACJI PW

ECZNYCH I ADMINISTRACJI PW

Dr inż. Krzysztof Urbaniak

2

2

Baza danych

Baza danych

zbi

zbi

ó

ó

r wzajemnie

r wzajemnie

powi

powi

ą

ą

zanych

zanych

ze sob

ze sob

ą

ą

i

i

zintegrowanych

zintegrowanych

danych z dotycz

danych z dotycz

cych

cych

pewnej dziedziny

pewnej dziedziny

Potocznie (b

Potocznie (b

łę

łę

dnie) u

dnie) u

ż

ż

ywany w znaczeniach:

ywany w znaczeniach:

–

–

system bazy danych

system bazy danych

–

–

system zarz

system zarz

ą

ą

dzania baz

dzania baz

ą

ą

danych

danych

–

–

model bazy danych

model bazy danych

3

3

Integralno

Integralno

ść

ść

stopie

stopie

ń

ń

dok

dok

ł

ł

adno

adno

ś

ś

ci odwzorowania

ci odwzorowania

rzeczywisto

rzeczywisto

ś

ś

ci

ci

zapewnia,

zapewnia,

ż

ż

e baza danych daje poprawne

e baza danych daje poprawne

odpowiedzi na pytania

odpowiedzi na pytania

Wi

Wi

ę

ę

zy (

zy (

warunki

warunki

)

)

integralno

integralno

ś

ś

ci

ci

–

–

regu

regu

ł

ł

y

y

poprawno

poprawno

ś

ś

ciowe wynikaj

ciowe wynikaj

ą

ą

ce z

ce z

rzeczywisto

rzeczywisto

ś

ś

ci

ci

–

–

pozwalaj

pozwalaj

ą

ą

zachowa

zachowa

ć

ć

poprawno

poprawno

ść

ść

i

i

sp

sp

ó

ó

jno

jno

ść

ść

danych

danych

4

4

Rodzaje operacji na

Rodzaje operacji na

bazach danych

bazach danych

zapyta

zapyta

ń

ń

-

-

wyszukuj

wyszukuj

ą

ą

informacji

informacji

(czytaj

(czytaj

ą

ą

dane) w bazie danych

dane) w bazie danych

aktualizuj

aktualizuj

ą

ą

ce

ce

-

-

dokonuj

dokonuj

ą

ą

zmian w

zmian w

bazie danych

bazie danych

5

5

System bazy danych

System bazy danych

model danych

model danych

system zarz

system zarz

ą

ą

dzania baz

dzania baz

ą

ą

danych

danych

baza danych

baza danych

6

6

Modele danych

Modele danych

(rodzaje baz danych)

(rodzaje baz danych)

hierarchiczny

hierarchiczny

sieciowy

sieciowy

relacyjny

relacyjny

obiektowy

obiektowy

7

7

Relacyjny model

Relacyjny model

bazy danych

bazy danych

przedstawiony w 1970

przedstawiony w 1970

roku

roku

przez E. F.

przez E. F.

Codda

Codda

zapisuje

zapisuje

dane w dwuwymiarowej

dane w dwuwymiarowej

tablicy

tablicy

baz

baz

ę

ę

danych stanowi wiele tablic

danych stanowi wiele tablic

mi

mi

ę

ę

dzy kt

dzy kt

ó

ó

rymi zachodz

rymi zachodz

ą

ą

zwi

zwi

ą

ą

zki

zki

8

8

Cechy relacji (tabeli)

Cechy relacji (tabeli)

ka

ka

ż

ż

da relacja (tabela) w bazie danych ma

da relacja (tabela) w bazie danych ma

jednoznaczn

jednoznaczn

ą

ą

nazw

nazw

ę

ę

ka

ka

ż

ż

da kolumna w tabeli ma jednoznaczn

da kolumna w tabeli ma jednoznaczn

ą

ą

nazw

nazw

ę

ę

w ramach tej tabeli

w ramach tej tabeli

wszystkie warto

wszystkie warto

ś

ś

ci w kolumnie musz

ci w kolumnie musz

ą

ą

by

by

ć

ć

tego

tego

samego typu

samego typu

kolejno

kolejno

ść

ść

kolumn nie jest istotna

kolumn nie jest istotna

ka

ka

ż

ż

dy wiersz w tabeli musi si

dy wiersz w tabeli musi si

ę

ę

r

r

ó

ó

ż

ż

ni

ni

ć

ć

kolejno

kolejno

ść

ść

wierszy nie jest istotna

wierszy nie jest istotna

ka

ka

ż

ż

de pole zawiera pojedyncz

de pole zawiera pojedyncz

ą

ą

warto

warto

ść

ść

(atomow

(atomow

ą

ą

)

)

9

9

Klucz g

Klucz g

ł

ł

ó

ó

wny

wny

jeden lub wi

jeden lub wi

ę

ę

cej atrybut

cej atrybut

ó

ó

w tabeli, kt

w tabeli, kt

ó

ó

rych

rych

warto

warto

ś

ś

ci jednoznacznie identyfikuj

ci jednoznacznie identyfikuj

ą

ą

ka

ka

ż

ż

dy

dy

rekord

rekord

warto

warto

ść

ść

klucza g

klucza g

ł

ł

ó

ó

wnego musi by

wnego musi by

ć

ć

okre

okre

ś

ś

lona w

lona w

ka

ka

ż

ż

dym wierszu, nie mo

dym wierszu, nie mo

ż

ż

e przyjmowa

e przyjmowa

ć

ć

warto

warto

ś

ś

ci

ci

„

„

null

null

”

”

(nieznana warto

(nieznana warto

ść

ść

)

)

warto

warto

ś

ś

ci klucza nie mog

ci klucza nie mog

ą

ą

si

si

ę

ę

powtarza

powtarza

ć

ć

mo

mo

ż

ż

e by

e by

ć

ć

wybrany z wielu kluczy kandyduj

wybrany z wielu kluczy kandyduj

ą

ą

cych

cych

10

10

Klucz sztuczny

Klucz sztuczny

tworzony sztucznie atrybut, kt

tworzony sztucznie atrybut, kt

ó

ó

ry

ry

spe

spe

ł

ł

nia warunki dla klucza g

nia warunki dla klucza g

ł

ł

ó

ó

wnego

wnego

wykorzystywany, gdy naturalny

wykorzystywany, gdy naturalny

identyfikator nie ma cech klucza

identyfikator nie ma cech klucza

g

g

ł

ł

ó

ó

wnego lub musia

wnego lub musia

ł

ł

by si

by si

ę

ę

sk

sk

ł

ł

ada

ada

ć

ć

ze

ze

zbyt wielu atrybut

zbyt wielu atrybut

ó

ó

w

w

bywa wymuszony przez specyfikacj

bywa wymuszony przez specyfikacj

ę

ę

wymaga

wymaga

ń

ń

(staje si

(staje si

ę

ę

naturalnym)

naturalnym)

11

11

Klucz obcy

Klucz obcy

atrybut (lub grupa atrybut

atrybut (lub grupa atrybut

ó

ó

w) odpowiadaj

w) odpowiadaj

ą

ą

cy

cy

kluczowi g

kluczowi g

ł

ł

ó

ó

wnemu w innej tabeli

wnemu w innej tabeli

s

s

ł

ł

u

u

ż

ż

y do reprezentowania powi

y do reprezentowania powi

ą

ą

za

za

ń

ń

mi

mi

ę

ę

dzy

dzy

tabelami

tabelami

wprowadzany po stronie N zwi

wprowadzany po stronie N zwi

ą

ą

zku 1

zku 1

-

-

N

N

powinien spe

powinien spe

ł

ł

nia

nia

ć

ć

warunki integralno

warunki integralno

ś

ś

ci

ci

referencyjnej

referencyjnej

-

-

musi mie

musi mie

ć

ć

warto

warto

ść

ść

wyst

wyst

ę

ę

puj

puj

ą

ą

c

c

ą

ą

w kluczy g

w kluczy g

ł

ł

ó

ó

wnym, z kt

wnym, z kt

ó

ó

rym jest powi

rym jest powi

ą

ą

zany (lub

zany (lub

warto

warto

ść

ść

„

„

null

null

”

”

)

)

12

12

Wi

Wi

ę

ę

zy integralno

zy integralno

ś

ś

ci

ci

okre

okre

ś

ś

laj

laj

ą

ą

jak post

jak post

ę

ę

powa

powa

ć

ć

przy

przy

usuwaniu powi

usuwaniu powi

ą

ą

zanych rekord

zanych rekord

ó

ó

w

w

Rodzaje:

Rodzaje:





ograniczone usuwanie

ograniczone usuwanie





kaskadowe usuwanie

kaskadowe usuwanie





wstawianie

wstawianie

null

null

w miejsce klucza

w miejsce klucza

obcego przy usuwaniu

obcego przy usuwaniu

13

13

Etapy modelowania baz

Etapy modelowania baz

danych

danych

modelowanie koncepcyjne

modelowanie koncepcyjne

modelowanie logiczne

modelowanie logiczne

modelowanie fizyczne

modelowanie fizyczne

14

14

Koncepcyjne modelowanie

Koncepcyjne modelowanie

bazy danych

bazy danych

•

•

opisuje zale

opisuje zale

ż

ż

no

no

ś

ś

ci mi

ci mi

ę

ę

dzy danymi w

dzy danymi w

systemie informacyjnym

systemie informacyjnym

•

•

powinno by

powinno by

ć

ć

w postaci graficznej (np.

w postaci graficznej (np.

ERD)

ERD)

•

•

powinno posiada

powinno posiada

ć

ć

semantyk

semantyk

ę

ę

•

•

niezale

niezale

ż

ż

ne od SZBD

ne od SZBD

•

•

ł

ł

atwe w u

atwe w u

ż

ż

yciu i nauce

yciu i nauce

15

15

Logiczny model bazy

Logiczny model bazy

danych

danych

Powstaje w wyniku przekszta

Powstaje w wyniku przekszta

ł

ł

cenia modelu

cenia modelu

koncepcyjnego wg zasad modelu danych

koncepcyjnego wg zasad modelu danych

-

-

dla modelu relacyjnego przekszta

dla modelu relacyjnego przekszta

ł

ł

ca ERD do

ca ERD do

postaci tabel i ich atrybut

postaci tabel i ich atrybut

ó

ó

w pod kontem

w pod kontem

konkretnego systemu zarz

konkretnego systemu zarz

ą

ą

dzania baz

dzania baz

ą

ą

danych

danych

Spe

Spe

ł

ł

nia warunki normalizacji baz danych

nia warunki normalizacji baz danych

Mo

Mo

ż

ż

e by

e by

ć

ć

zapisany w formie pisemnej lub w

zapisany w formie pisemnej lub w

formie opisu podstawowych struktur w

formie opisu podstawowych struktur w

systemie zarz

systemie zarz

ą

ą

dzania baz

dzania baz

ą

ą

danych

danych

16

16

Fizyczny model bazy

Fizyczny model bazy

danych

danych

wyra

wyra

ż

ż

a model danych za pomoc

a model danych za pomoc

ą

ą

struktur danych i mechanizm

struktur danych i mechanizm

ó

ó

w

w

dost

dost

ę

ę

pu w konkretnym systemie

pu w konkretnym systemie

zarz

zarz

ą

ą

dzania baz

dzania baz

ą

ą

danych

danych

17

17

Normalizacja danych

Normalizacja danych

pozwala wyeliminowa

pozwala wyeliminowa

ć

ć

redundancj

redundancj

ę

ę

danych, a

danych, a

przez to ich niesp

przez to ich niesp

ó

ó

jno

jno

ść

ść

lub anomalie

lub anomalie

realizowana jest poprzez osi

realizowana jest poprzez osi

ą

ą

ganie kolejnych tzw.

ganie kolejnych tzw.

postaci normalnych:

postaci normalnych:

–

–

pierwsza posta

pierwsza posta

ć

ć

normalna

normalna

–

–

druga posta

druga posta

ć

ć

normalna

normalna

–

–

trzecia posta

trzecia posta

ć

ć

normalna

normalna

–

–

posta

posta

ć

ć

normalna

normalna

Boyce

Boyce

’

’

a

a

-

-

Codda

Codda

–

–

czwarta posta

czwarta posta

ć

ć

normalna

normalna

–

–

pi

pi

ą

ą

ta posta

ta posta

ć

ć

normalna

normalna

18

18

Pierwsza posta

Pierwsza posta

ć

ć

normalna

normalna

wszystkie dane s

wszystkie dane s

ą

ą

atomowe, np. adres

atomowe, np. adres

jest rozbity na atrybuty: ulica,

jest rozbity na atrybuty: ulica,

nr_domu, nr_mieszkania,

nr_domu, nr_mieszkania,

kod_pocztowy, miasto

kod_pocztowy, miasto

zdefiniowano klucz podstawowy

zdefiniowano klucz podstawowy

wszystkie atrybuty zale

wszystkie atrybuty zale

żą

żą

od klucza

od klucza

brak powtarzaj

brak powtarzaj

ą

ą

cych si

cych si

ę

ę

grup

grup

danych

danych

19

19

Druga posta

Druga posta

ć

ć

normalna

normalna

spe

spe

ł

ł

nia warunki pierwszej postaci

nia warunki pierwszej postaci

normalnej

normalnej

ka

ka

ż

ż

dy atrybut niekluczowy jest zale

dy atrybut niekluczowy jest zale

ż

ż

ny

ny

od ca

od ca

ł

ł

ego klucza a nie od jego cz

ego klucza a nie od jego cz

ęś

ęś

ci

ci

20

20

Trzecia posta

Trzecia posta

ć

ć

normalna

normalna

spe

spe

ł

ł

nia warunki drugiej postaci

nia warunki drugiej postaci

normalnej

normalnej

nie ma w tabeli atrybut

nie ma w tabeli atrybut

ó

ó

w zale

w zale

ż

ż

nych

nych

od atrybut

od atrybut

ó

ó

w nie nale

w nie nale

żą

żą

cych do klucza

cych do klucza

21

21

Denormalizacja

Denormalizacja

celowe odst

celowe odst

ę

ę

pstwo od normalizacji ze

pstwo od normalizacji ze

wzgl

wzgl

ę

ę

du na przyspieszenie procesu

du na przyspieszenie procesu

przetwarzania danych

przetwarzania danych

22

22

Przekszta

Przekszta

ł

ł

cenie ERD w

cenie ERD w

schemat relacyjny

schemat relacyjny

upraszczamy zwi

upraszczamy zwi

ą

ą

zki wiele

zki wiele

-

-

do

do

-

-

wielu

wielu

encja

encja

tabela (nazwy relacji w

tabela (nazwy relacji w

l.mn

l.mn

.)

.)

identyfikatory encji

identyfikatory encji

→

→

klucz g

klucz g

ł

ł

ó

ó

wny

wny

atrybut encji

atrybut encji

atrybut relacji

atrybut relacji

wprowadzamy klucz obcy do relacji

wprowadzamy klucz obcy do relacji

odpowiadaj

odpowiadaj

ą

ą

cej stronie wiele

cej stronie wiele

23

23

Indeksowanie bazy

Indeksowanie bazy

danych

danych

Indeks

Indeks

zawiera informacje o fizycznym miejscu

zawiera informacje o fizycznym miejscu

rekordu w tabeli i miejscu na kt

rekordu w tabeli i miejscu na kt

ó

ó

rym si

rym si

ę

ę

rekord

rekord

znajduje w wyniku uporz

znajduje w wyniku uporz

ą

ą

dkowania rekord

dkowania rekord

ó

ó

w

w

wg indeksu

wg indeksu

poprawi

poprawi

a

a

efektywno

efektywno

ś

ś

ci bazy danych, wspomaga

ci bazy danych, wspomaga

szybko

szybko

ść

ść

przetwarzania danych, u

przetwarzania danych, u

ł

ł

atwia

atwia

wyszukiwanie danych

wyszukiwanie danych

powi

powi

ę

ę

ksza fizycznie baz

ksza fizycznie baz

ę

ę

danych, spowalnia

danych, spowalnia

dodawanie, kasowanie i aktualizacj

dodawanie, kasowanie i aktualizacj

ę

ę

danych ze

danych ze

wzgl

wzgl

ę

ę

du na konieczno

du na konieczno

ść

ść

aktualizacji

aktualizacji

indeksu

indeksu

24

24

Notacja Martina

Notacja Martina

dok

dok

ł

ł

adnie jeden

adnie jeden

jeden lub zero

jeden lub zero

wiele

wiele

zero lub wiele

zero lub wiele

jeden lub wiele

jeden lub wiele

25

25

R

R

ó

ó

ż

ż

ne notacje

ne notacje

1

N

1:1

0:N