Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 20
1.1. Объекты реляционной модели данных 20
/././. Структурная часть 20
1.1.2. Целостная часть 25
1.1.3. Реляционная ачгебра и реляї/ионное исчисление 30
1.2. Сущности и взаимоотношения данных 35
1.3. Нормализация отношений на основе операций проекции и соединения 39
1.4. Квазиструктурированные данные 49
1.5. Языки манипулирования данными 53
1.6. Архитектуры реляционных баз данных 58
1.7. Выводы 65
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЯЦИОННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИЙ ВЫБОРКИ И СОЕДИНЕНИЯ 67
2.1. Практическое использование и анализ проблем нормализации реляционных отношений 67
2.2. Определение отношения связей атомарных значений в реляционной БД 83
2.3. Метод нормализации отношения связей атомарных значений 93
2.4. Выводы 99
3. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БАЗ ДАННЫХ, НОРМАЛИЗОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИЙ ВЫБОРКИ И СОЕДИНЕНИЯ 100
3.1. Методика восстановления отношений 100
3.2. Использование NULL-значений в отношениях баз данных, норм ал изов анных на основе операций выборки и соединения 103
3.3. Реализация правил ссылочной целостности в базах данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения 105
3.4. Определение доменов атрибутов отношений баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения 111
3.5. Выводы 114
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УТОЧНЕННОЙ СТРУКТУРЫ БАЗ ДАННЫХ, НОРМАЛИЗОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИЙ ВЫБОРКИ И СОЕДИНЕНИЯ 115
4.1. Алгоритм перевода ER-диаграммы в базу данных, нормализованную на основе операций выборки и соединения 115
4.2. Метод построения уточненной структуры баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения 119
4.3. Практическое использование баз данных с уточненной структурой, нормализованных на основе операций выборки и соединения 127
4.4. ВЫВОДЫ 134
5. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БАЗ ДАННЫХ С УТОЧНЕННОЙ СТРУКТУРОЙ, НОРМАЛИЗОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИЙ ВЫБОРКИ И СОЕДИНЕНИЯ 135
5.1. Требования к нормализации отношений внутренней предметной области 135
5.2. Реализация основных типов связей между атомарными значениями отношений в структуре баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения 138
5.3. Алгоритмы перевода реляционных баз данных в базу данных с уточненной структурой, нормализованную на основе операций выборки и соединения 148
5.4. Основные недостатки баз данных с уточненной структурой, нормализованных на основе операций выборки и соединения 154
5.5. Выводы 157
6. РАЗРАБОТКА НАДСТРОЕК ДЕКЛАРАТИВНЫХ ЯЗЫКОВ МАНИПУЛИРОВАНИЯ ДАННЫМИ БАЗ ДАННЫХ, НОРМАЛИЗОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИЙ ВЫБОРКИ И СОЕДИНЕНИЯ 159
6.1. Реализация функций добавления, удаления и модификации данных 159
6.2. Сравнение результатов использования инсі рукции SELECT в базах данных с различным типом нормализации 162
6.3. Разработка надстроек инс і рукі шіі запросов к базам данных, нормализованных на основе операций выборки И (ОЕДИIII ПИЯ 166
6.4. Разработка алгоритмов поиска информации в запросах к базам данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения 172
6.5. Практическое использование инструкций выборки данных 184
6.6. Выводы 188
7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ РЕЛЯЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ, НОРМАЛИЗОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИЙ ВЫБОРКИ И СОЕДИНЕНИЯ 190
7.1. Методы проектирования распределенных реляционных баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения 190
7.2. Разграничение полномочий пользователей баз данных, нормализованных на основе операций проекции и соединения, с использованием операции выборки 193
7.3. Разграничение полномочий пользователей баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения 198
7.4. Методы определения оптимальной конфигурации многопользовательской автоматизированной СИСТЕМЫ 200
7.5. ВЫВОДЫ 206
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 207
ЛИТЕРАТУРА 211
ПРИЛОЖЕНИЯ 228
Введение к работе
Деятельность человека во многом связана со сбором, накоплением и обработкой информации [72, 155]. Бурное развитие и применение компьютерной техники приводит к неуклонному росту объемов накапливаемой информации и повышению требований к ее структуре и качеству. При этом качество информации может оцениваться по целому ряду критериев. Одним из самых удачных инструментариев обработки
• информации стала реляционная теория, представляющая собой комплекс математических методов проектирования и обеспечения функционирования реляционных баз данных (РБД).
На настоящий момент существует несколько основных подходов к применению на практике той или иной модели представления данных при построении корпоративных автоматизированных систем управления (АСУ). Если не брать во внимание старые «дореляционные» модели данных: иерархическую и сетевую, то бесспорными лидерами на сегодняшний момент являются две модели: реляционная и сравнительно молодая — объектно-ориентированная [51, 70, 76, 86].
Ежегодно увеличивается число инсталляций программного обеспечения, поддерживающего различные структуры данных, различные способы их хранения и обработки, различные языки манипулирования данными [41,44,52,54,89], но бесспорными м фаворитами на сегодняшний день 6стаются "реляционно-совместимые системы [102, 105, 160]. Их огромная популярность, в первую очередь, вызвана тем, что появление реляционной модели придало теории баз данных (БД) математическое обоснование и законченность.
Современное бурное развитие технологии реляционных баз данных подтверждается выходом в свет нового программного обеспечения. Корпорация Microsoft выпустила очередную версию популярного в сервера баз данных Microsoft SQL Server 2000 [103, 178], являющего \ прямым приемником и продолжателем традиций, заложенных в Microsoft SQL Server 7.0. Microsoft SQL Server 2000 — это продукт, представляющий собой современное поколение комплексных программных средств управления базами и хранилищами данных для задач, требующих быстрого получения и анализа информации [154]. Он предназначен для широкого круга приложений во всех областях бизнеса [187]. Постоянное совершенствование программного обеспечения, работающего с реляционными БД, приводит к появлению у него новых качеств. К числу основных достоинств сервера Microsoft SQL Server 2000 следует отнести:
1. Осуществление запросов, анализ и управление данными через Интернет. Простой и безопасный доступ к данным посредством web-браузера с использованием межсетевых экранов.
2. SQL Server 2000 обеспечивает практически неограниченный рост объемов данных за счет увеличения надежности и расширяемости системы с использованием всех преимуществ мультипроцессорной I обработки данных.
3. SQL Server 2000 уменьшает время создания, внедрения и выхода на рынок современных приложений для задач бизнеса и электронной коммерции, ускоряет процесс поиска данных, упрощает управление данными.
4. SQL Server 2000 в полном объеме использует аппаратные
• ресурсы многопроцессорных и кластерных систем, поддерживает преимущества многозадачности и параллельной обработки данных.
5. Аналитические возможности SQL Server 2000 позволяют исследовать собираемые реляционные данные и данные OLAP, включая входные потоки и историю обращений, чтобы выделить тренды и сформировать прогнозы. В SQL Server 2000 встроены новые типы данных, отладчик T-SQL и т.д.
Корпорация Oracle выпустила сервер баз данных Oracle 8 [60, 182]. По заявлениям фирмы производителя явный прогресс ощутился в области хранилищ данных. Стало возможным управление терабайтами данных. Было показано, что Oracle 8 хорошо масштабируется, прекрасно работает с многопроцессорным аппаратным обеспечением и может решать практически любую задачу. Для этого система была протестирована на реальных запросах, реальных нагрузках и задачах, характерных для современных хранилищ данных.
В настоящее время объектно-ориентированные базы данных применяются для некритичных по защите и объему хранимых данных приложениях, тем самым ограничивая их широкое использование в разработке корпоративных АСУ. К современным объектно-ориентированным СУБД относятся: Objectivity 5.0 компании Objectivity/DB, ONTOS DB компании ONTOS Inc, РОЕТ 5.0 компании РОЕТ Software GmbH, Jasmine 1.1 компании Computer Associates Inc и другие. Традиционными областями применения объектных СУБД являются системы автоматизированного проектирования, моделирование, мультимедиа, поскольку из нужд этих отраслей выросло новое направление в базах данных. Собственно, в перечисленных областях всегда была потребность найти адекватное средство хранения больших объемов разнородных данных, переплетенных многими связями.
Примером успешного внедрения объектной СУБД является система Predator («Хищник») [41], на основе базы ObjectStore, функционирующей в крупной финансовой компании «МакГрегор Груп». Она в режиме реального времени снабжает оператора информацией о состоянии рынка инвестиций одновременно для большого числа клиентов системы (около 3000).
Объектные базы находят широкое применение в телекоммуникациях и сети Интернет. Ведь Интернет — это собрание разнородных данных, поступающих из разных источников, с разнородными форматами: текст, картинки, видео, звук [52]. К удачным примерам внедрения объектных СУБД можно отнести применение базы ObjectStore компании DeutscheTelekom для организации информационного хранилища в своей интрасети, использование СУБД Gemstone в форумах Americanonline, использование СУБД РОЕТ в форумах CompuServe.
Для построения крупных корпоративных АСУ, в которых обрабатываются хорошо структурированные данные, оптимальным решением является использование реляционных СУБД [179].
В современной теории реляционных СУБД, являющейся наиболее распространенным аппаратом построения информационных систем, существует достаточное количество нерешенных или решенных не полностью проблем. Об этом свидетельствует поток статей, посвященных тематике чисто реляционных систем, а также активная
• деятельность компаний производителей коммерческих реляционных систем, стремящихся улучшать свои продукты и предавать им новые качества.
Аналитический обзор литературных источников показывает, что теоретическая часть реляционной модели данных имеет серьезное математическое обоснование [2, 9, 10, 16, 19, 20, 86, 112, 118, 119], фундаментом которой является теория множеств [56,73]. Всякая
• предметная область может быть описана конечным набором реляционных отношений. Необходимым условием эффективного использования реляционных баз данных является отсутствие аномалий обработки информации, которое достигается посредством методики нормализации отношений. Стандартная процедура нормализации основана на реляционных операциях проекции и соединения. Структура БД определяется на этапе проектирования, при этом выполняются этапы:
• 1. Определяется набор и назначение постоянных таблиц.
2. Определяется структура таблиц — перечень, название, назначение и гипы данных столбцов.
3. Определяется система ключей, и прописываются правила ссылочной целостности БД.
Дополнительно могут выполняться этапы по определению индексных структур, пользователей и их полномочий и т.п. Проектирование и поддержание функционирования БД — основная задача администратора БД. После разработки и внедрения клиентского приложения, информация БД доступна для модификации на уровне конечного пользователя, при этом ему, как правило, доступны только функции по изменению и анализу содержимого постоянных таблиц БД. При изменении структуры предметной области конечный пользователь (клиентское приложение), как правило, не в состоянии изменить набор и структуру таблиц — для этого администратор должен выполнить этапы, описанные ранее.
Структура данных также является данными и к ней могут быть применены операции манипулирования данными: добавление, удаление, изменение. Необходимость выполнения указанных операций обусловлена тем, что структура предметной области может динамически меняться. Стандартные методы нормализации, основанные на реляционных операциях проекции и соединения, не позволяет эффективно описывать произвольные предметные области с полностью
• не определенными структурами. Вообще выделяют 3 класса систем с полностью не определенными структурами [172]:
1. Данные, структура которых даже априорно неизвестна. В этом случае формирование структуры каталога данных и его заполнение происходит одновременно по мере поступления информации.
2. Структура данных известна частично. Известны основные описания базовых сущностей или классов системы; вместе с тем имеется необходимость хранения и обработки заранее неопределенной дополнительной информации.
3. Структура данных известна и четко определена, но может меняться с течением времени.
Такие данные в литературе принято называть квазиструктурированными или полуструктурированными. В зависимости от постановки задачи проектирования базы данных, основанной на квазиструктурированных данных, возможны реализации с различной реляционной структурой. Наибольшее распространение получили простые структуры, отношениями которых описывают отношения, атрибуты, атомарные значения и связи последних как ссылки на атомарные значения непосредственной достижимости. Полученная структура представлена в [172] и является описанием графа связей атомарных значений предметной области [93], где вершинами являются непосредственно атомарные значения, а ребрами - их связи. Анализ литературных источников показывает, что не существует единого подхода к проектированию описываемых баз данных, а структура, представленная в [172], не может использоваться в случаях описания реляционных систем, в которых существует несколько различимых ссылочных путей между отношениями [133]. Вообще существование определенных структур, описывающих квазиструктурированные данные, продиктовано необходимостью хранения единственной копии всякого атомарного значения предметной области, имеет строгое математическое обоснование и может быть представлено как методика нормализации реляционных отношений предметной области на основе операций, отличных от проекции и соединения [133].
Кроме того, использование единых структур, хранящих квазиструктурированные данные, требует использования специфичных языком манипулирования данными, так как применение стандартных декларативных языков ограничено в силу сложности формулирования запросов [133, 172]. В настоящее время Fie существует стандарта таких языков, исследования в данной области ведутся [7, 77, 110, 172, 184].
Для доступа к информации реляционных баз данных применяются специальные языки манипулирования данными, среди которых предпочтение отдается декларативным языкам. В настоящее время наибольшее распространение получил язык SQL [86, 154, 187], достоинствами которого являются наглядность, приближенность к конечному пользователю. Для повышения надежности реляционных систем и оперативности доступа к информации могут быть реализованы различные подходы к архитектуре баз данных [85, 86, 108, 111, 118, 185], такие как файл-серверная, клиент-серверная архитектуры, реализация параллельных и распределенных баз данных.
Несмотря на развитый математический аппарат, значительную программную и информационную поддержку, множество прикладных реализаций, реляционной модели присущи следующие основные
• недостатки:
1. Для разных уровней пользователей системы информация базы данных представляется различными уровнями абстракции, как правило, конечный пользователь (клиентское приложение) не в состоянии изменить набор и структуру таблиц, вследствие изменения структуры предметной области. Реляционная система становится зависимой от прикладного программиста и администратора, что сказывается на
• коммерческих свойствах системы.
2. Декларативные языки манипулирования данными, несмотря на универсализм, являются языками уровня прикладного программиста и/или администратора системы, но не конечного пользователя. Пользователь не знающий структуры базы данных не может сформулировать свой запрос, а если запрос написан на языке SQL, то изменение структуры базы данных влечет за собой его
• переформулирование.
3. Не существует единого подхода к проектированию больших, сложных реляционных систем, подразумевающих наличие распределенных данных.
4. Наличие NULL-значений в таблицах и, вообще, трехзначная логика усложняет бизнес-логику клиентских приложений.
Развитие математического аппарата реляционной теории с целью решения указанных проблем представляется актуальной задачей. В диссертационной работе проведено развитие и обобщение реляционной теории с целью преодоления недостатков проектирования и обеспечения функционирования классических РБД, для этого вводятся новые методы моделирования квазиструктурированной информации, новые правила поддержания ссылочной целостности, новые методы манипулирования информацией.
Объектом исследования являются математические методы реляционной теории управления большими объемами квазиструктурированной информации.
Целью настоящей диссертационной работы является развитие и обоснование математических методов реляционной теории для эффективного управления большими объемами информации предметных областей с полностью неопределенными структурами.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Проанализированы существующие методы реляционной теории управления информацией, в том числе моделирование квазиструктурированных данных.
2. Разработан формальный математический аппарат нормализации реляционных отношений на основе операций выборки и соединения, в результате чего была получена структура РБД, содержащей квазиструктурированные данные.
3. Введено понятие роли реляционного отношения как идентификатора отдельного ссылочного пути на любой паре отношений, на основе чего спроектирована уточненная структура РБД, нормализованной на основе операций выборки и соединения.
4. Определена методика проектирования РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения. Определен алгоритм перевода ER-диаграмм в полученную структуру.
5. Определены правила поддержания ссылочной целостности и использования NULL-значений в РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
6. Определены особенности языка манипулирования данными полученной структуры. Определен синтаксис, BNF-грамматика, правила использования инструкций языка.
7. Для инструкции выборки данных определены алгоритмы поиска информации в РБД, нормализованных на основе выборки и соединения.
8. Определены методы проектирования распределенных РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
• 9. Определены методы администрирования доступа к информации РБД на основе реляционной операции выборки.
10. Построена математическая модель задачи оптимизации вычислительного процесса в многопользовательских системах обработки информации и управления, построенных на основе РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
11. Показаны результаты использования полученных результатов в
• автоматизированных системах управления (АСУ) учебным процессом.
При решении поставленных в диссертационной работе задач использовались: методы теории реляционной модели данных, методы теории множеств, методы теории графов, методы математического моделирования, методы теории вероятностей и математической статистики, методы построения вычислительных систем и программирования.
• Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Разработаны методы моделирования квазиструктурированной информации понятия и структурная часть баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
2. Определена целостная часть баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
3. Определен синтаксис, BNF-грамматика, правила использования инструкций языка манипулирования данными баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
4. Для инструкции выборки данных определены алгоритмы поиска информации в базах данных, нормализованных на основе выборки и соединения.
5. Определен алгоритм перевода ER-диаграмм в структуру баз данных, нормализованных на основе выборки и соединения. Определены алгоритмы перевода реляционных баз данных в структуру баз данных, нормализованных на основе выборки и соединения.
6. Определены методы проектирования распределенных реляционных баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
7. Определены методы администрирования доступа к информации баз данных на основе реляционной операции выборки.
8. Построена математическая модель задачи оптимизации вычислительного процесса в многопользовательских системах обработки информации и управления, построенных на основе реляционных баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения, позволяющая определять оптимальные характеристики функционирования вычислительной системы: число вычислительных узлов, загрузку вычислительных узлов, время окончания вычислительного процесса;
Практическая ценность результатов диссертационной работы заключается в создании программного комплекса (на платформе MS SQL Server 2000 + Visual C#.NET), поддерживающего работу с нормализованными на основе операций выборки и соединения РБД, модификация и анализ содержимого которых доступны на уровне конечного пользователя. Тем самым существенно повышаются скорость разработки, внедрения, модификации, сопровождения приложений РБД. На защиту выносятся:
1. Методы моделирования квазиструктурированной информации и структурная часть РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
2. Целостная часть РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
3. Синтаксис, BNF-грамматика, правила использования инструкций языка манипулирования данными РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
4. Алгоритмы поиска информации в РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
5. Алгоритм перевода ER-диаграмм в структуру РБД, нормализованных на основе выборки и соединения.
6. Алгоритмы перевода РБД в структуру баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
7. Методы проектирования распределенных РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
8. Методы администрирования доступа к информации РБД на основе реляционной операции выборки.
9. Комплекс программ проектирования и обеспечения функционирования РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
10. Математическая модель задачи оптимизации вычислительного процесса в многопользовательских системах обработки информации и управления, построенных на основе РБД, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
Достоверность полученных результатов работы подтверждается корректным использованием теоретических и практических методов обоснования полученных результатов. Основные выводы и положения диссертационной работы обоснованы использованием при их получении известных, проверенных практикой моделирования на ЭВМ теоретических методов исследования, базирующихся на принципах теории реляционной модели данных, теории множеств, теории графов, теории вероятностей и математической статистики, профаммирования, а также применением разработанных методов при решении конкретных задач предприятия, что подтверждается актами внедрения результатов работы. Экспериментальные исследования и тестирование разработанных комплексов алгоритмов показали непротиворечивость полученных результатов и подтвердили теоретические оценки качества комплексов алгоритмов.
Полученные в диссертационной работе результаты реализованы и внедрены:
1) в Северо-Кавказском государственном техническом университе г. Ставрополя;
2) в филиалах Северо-Кавказского государственного технического университа в городах Невинномысске, Георгиевске, Пятигорске, Кисловодске;
3) в Северо-Кавказском гуманитарно-техническом институте г. Ставрополя;
4) в Народном Шпаковском Транспортном Предприятии г. Михайловска.
Основные этапы работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Северо-Кавказского государственного
технического университета (Ставрополь, 1999 г., 2000 г., 2001 г., 2002 г., 2003 г.), ежегодной научной конференции Таганрогского государственного радиотехнического университета (Таганрог, 2000 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы создания автоматизированных обучающих и тестирующих систем» (Новочеркасск, 2000 г.), научном семинаре академика РАН А.В. Каляева в НИИ многопроцессорных систем (Таганрог, 2001 г.), научном семинаре Южно-Российского регионального центра информатизации высшей школы РГУ (Ростов-на-Дону, 2001 г.), VI всероссийской научной конференции с международным участием «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения» (Таганрог, 2003 г.), IV Международной научно-технической конференции «Кибернетика и технологии XXI века» (Воронеж, 2003 г.) — работы награждены дипломом за лучший доклад конференции, X международной конференции «Современные технологии обучения» (Санкт-Петербург,
• 2004 г.), Международной научной конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2004 г.), второй Международной научно-практической конференции «Теория, методы проектирования, программно-техническая платформа корпоративных информационных систем» (Новочеркасск, 2004 г.), ежегодной международной конференции «Технологии 2004» (Турция, Анталия, 2004 г.), II научно-методической конференции «Новые образовательные
• технологии в вузе» (Екатеринбург, 2004), Первой международной научно-технической конференции «Инфотелекоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь, 2004).
По теме диссертации автором опубликовано 47 печатных работ.
Материал основной части диссертационной работы изложен на 210 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы из 199 наименования, 27 • рисунков, 34 таблиц и 5 приложений.
Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется цель и задачи исследования, отмечаются полученные в работе новые научные результаты, их практическая ценность, реализация, апробация и структура диссертации.
В первом разделе приводится обзор литературы по теории и методам проектирования реляционных баз данных. Рассматриваются вопросы моделирования квазиструктурированных данных. Рассматриваются архитектуры баз данных и языки манипулирования данными. Обосновывается необходимость разработки математического аппарата высокоуровнего проектирования баз данных на уровне конечного пользователя, разработки языка доступа к информации таких баз данных и разработки методов проектирования больших распределенных баз данных, нормализованы на основе операций, отличных от проекции и соединения.
Во втором разделе определяются пути решения проблем, связанных с нормализацией реляционных отношений на основе операций проекции и соединения. Определяется методика построения ориентированных графов связей атомарных значений предметной области и построения на их основе плоских отношений и их нормализации. Приводится упрощенная структура реляционных баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
В третьем разделе определяются основные свойства баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения. Показано, что отношения предметной области восстанавливаются посредством операций выборки и соединения, что дает основание определить метод нормализации как «выборочно-соединительный». Определены правила использования NULL-значений в отношениях баз данных с предложенной структурой. Определены домены атрибутов отношений и правила для поддержания ссылочной целостности в базах данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
В четвертом разделе исследуется вопрос существования нескольких альтернативных ссылочных путей между парами отношении реляционных баз данных, на основании чего вводится понятие роли отношения. С целью нормализации исследуется предметная область «реляционная модель данных», для чего выделяются основные объекты предметной области и исследуются взаимосвязи между ними. На основе проведенных исследований строится уточненная структура баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения. Рассматриваются вопросы практического использования таких баз данных. Предлагается алгоритм перевода ER-диаграмм в структуру баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
В пятом разделе определяются основные свойства баз данных с уточненной структурой, нормализованных на основе операций выборки и соединения. Показано, что нормализация на основе операций выборки и соединения позволяет избавиться от аномалий обработки информации • вследствие хранения единственной копии всякого атомарного значения. Проводится сравнение методов нормализации на основе операций проекции и соединения и нормализации на основе операций выборки и соединения. Показана реализация основных типов взаимосвязей между атомарными значениями отношений в структуре баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения. Предложены алгоритмы перевода реляционных баз данных в базу • данных с уточненной структурой, нормализованную на основе операций выборки и соединения. Представлены основные недостатки баз данных с уточненной структурой, нормализованных на основе операций выборки и соединения.
В шестом разделе рассматриваются возможности применения инструкций декларативного языка SQL по отношению к базам данных, нормализованным на основе операций выборки и соединения.
• Определены функции добавления, удаления и модификации данных.
Определена функция выборки данных, предложен ее синтаксис и BNF-грамматика. Для разработки компилятора инструкции выборки данных, предложены алгоритмы поиска информации в базах данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения. Проведено сравнение предложенной инструкции выборки данных со стандартной инструкцией SELECT языка SQL.
В седьмом разделе определяются методы проектирования распределенных реляционных баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения. Предложены методы разграничения полномочий пользователей баз данных, нормализованных на основе операций выборки и соединения, с использованием операции выборки. Предложены методы определения оптимальной конфигурации многопользовательской автоматизированной системы, построенной на основе базы данных, нормализованной на основе операций выборки и соединения.
В заключении обобщаются основные теоретические и практические результаты диссертационной работы, формулируются основные направления дальнейших исследований в данной области.
В приложениях приводятся реализация БД, нормализованной на основе операций выборки и соединения, с использованием MS SQL Server 2000, BNF-грамматика инструкции выборки данных, программный код компилятора инструкции запросов к БД, практическая реализация БД, нормализованных на основе операций выборки и соединения, акты внедрения результатов диссертационных исследований.
