Ақпараттар жүйесiн математикалық жабдықтау және басқару

 

 

Анықтама

Жұмысшы	Телефон
Иванов	3721
Петров	4328
Сидоров	4328
Егоров	4328

6.1.-кесте. Жай қайталану

Шығыстық қайталануға 6.2.-кестесінде мысал келтірілген, Сп_ком қатынасы, Анықтама қатынасына қарағанда жұмысшылардығ бөлмелерінің номерімен қосымшаланған.Яғни бұл жерде мәліметтердің шығыстық қайталануы бар.

Сп_ком

Жұмысшы	Телефон	Бөлме
Иванов	3721	109
Петров	4328	111
Сидоров	4328	111
Егоров	4328	111

6.2.-кесте. Шығыстық қайталану

Бұл жағдайдан шығудың жолы 6.3.-кестесінде көрсетілген. Бұнда декомпозициялық шығыстық қатынастың жолымен алынған Сп_ком екі қатынас көрсетілген Телефон және Жұмысшы. Егер,мысалға, Петровты жұмыстан шығарып және ол туралы мәліметті өшірсек, бұл 111 бөлменің телефон номерінің жойылмауына әкеледі.

                       Телефон

Телефон	Бөлме
3721	109
4328	111

                      Жұмысшы

 

Иванов	109
Жұмысшы	Бөлме
Петров	111
Сидоров	111
Егоров	111

6.3.-кесте. Шығыстық қайталанудығ ескерілуі.

 

Кортеждерден мәліметті жою, қосу және қайта өңдеу кезінде мәліметтердің шығыстық қайталануы туралы мәселе туындайды.

 

3.2 Анамалиялар

МБ кестелерде мәліметтерді өңдеу кезінде туындайтын қиындықтар немесе МБ қайшылықтар туғызатын жағдайлады анамалиялар деп атаймыз. Анамалиялардың негізгі үш түрін атап көрсетейік: модификациялық (қайта өңделетін) анамалия, жою анамалиясы және қосу анамалиясы.

Кестеге бір мәліметті енгізу кезінде бүкіл кестені немесе басқа мәліметтерді өзгертуге әкелуі модификациялық анамалия болып табылады.

Мысалы, 6.2.-кестесінде 111 бөлменің телефон номерінің өзгеруі  бүкіл таблицаны қарастыруға әкеп соқтырады.

Кестеден бір мәліметті жою кезінде жойылған мәліметке қатысы жоқ басқа да мәліметтердің жойылуына әкелуі жою анамалиясы болып табылады. 6.2-кестесінде Петров мәліметінің жойылуы 111 бөлменің телефон номерінің жойылуына әкеледі.

Кесте толмайынша басқа мәліметтің енгізу мүмкін болмаса немесе қосымша жазуды енгізу бүкіл кестені қарастыруға әкелсе, қосу анамалиясы болып табылады.

Жоғарыда көрсетілгендей, МБ жобалау базаға қосылатын мәліметтердің бүкіл нысандарын және олардың атрибуттарының анықтамасын анықтаумен басталады. Содан кейін бүкіл атрибуттар бір кестеге (шығыстық қатынастар) енгізіледі.

 

Мысал. Шығындық қатынастарды қалыптастыру.

Оқу бөліміне пәндік облыстағы жүйелік анализ нәтижесінде МБ қатынасында қолданылатын және өзара байланысты атрибуттар қойылған. Осыдан Оқытушы қатынасы мынандай сызбаға ие болады: Оқытушы (Аты-жөні, лауазым, еңбек ақы мөлшері, стаж, надбавка_за_стаж, кафедра, пән, топ, жұмыс түрі) және онда әр оқытушы туралы мәліметтер болуы керек.

Шығындық қатынас қайта өңдеу анамалиясының себебінен мәліметтердің шығыстық қайталануында болуы мүмкін. Нақты және нақты емес шығындық қатынасты ажыратып алайық.

Нақты шығындық қатынас Оқытушы қатынасындағы бірнеше топта сабақ өткізуі сәйкес сандардың қайталануы оқытушы туралы мәліметтер жолын қорытындылайды. Егер оқытушының лауазымын өзгертсек, бұл факт ол туралы мәліметтің  бүкіл жолына енгізілуі керек.

Нақты емес шығындық қатынас оқытушы қатынасында бүкіл оқытушылардың бірдей еңбек ақы мөлшерінде және бірдей стажда еңбек ақы мөлшеріне бірдей қосылуы кезінде  көрінеді. Сондықтан лауазымға байланысты еңбек ақының өзгеруі сәйкесінше бүкіл оқытушыларға өзгерту енгізіледі.

Шығындық қатынастар ескертуінде анамалиялар нормализациялық қатынаста болуы мүмкін.

 

4. Мерзімдік жобалау – нормалық форманың әдiстемесі.

МБ мерзімдік және логикалық жобалау нормализациялық қатынастардың есептерін шешу нәтижесінде қалыптасады. Нормалық формалау әдісі реляциялық МБ классикалық әдісте жобалау болып табылады. Ол атрибуттар қатынасындағы тәуелділікті түсіндірудегі реляциялық мәліметтер базасы теориясында қалыптасқан.

4.1 Атируттар арасындағы тәуелділік

Атрибуттық қатынастар арасындағы тәуелділікті қарастырайық: функционалдық, транзитивтік және көп мағыналы.

Функционалдық тәуелділік түсінігі базалық болып табылады, өйткені оның негізінде басқа тәуелділіктер анықтамасы қалыптасады.

В атрибуты А атрибутына функционалды тәуелді, егер А мәніне В бір  мәні сәйкес келу керек. Математикалық функционалды тәуелділік былай белгіленеді А→В. Ол дегеніміз, А атрибуты қандай мәнге ие болса, В атрибутыда сәйкесінше сол мәнге ие болады. А және В атрибуттары жай және құрылымдық бола алады. В атрибуты жоғарыда көрсетілген мысалда  - Оқытушы қатынасында атрибуттар арасында функционалдық тәуелділік мыналар:Аты-жөні→кафедра, Аты-жөні→лауазым, лауазым→еңбек ақы мөлшері және т.б. Бұл қатынаста Оқытушы кілттік құрылым, ал Аты-жөні, пән, топ атрибуттар болып табылады.

Функционалдық тәуелділік.  А→В және В→А функционалды тәуелділік болса, А және В бір мәнге сәйкес, немесе функционалды байланыс  А↔В (В↔А). Мысалы, Аты-жөні мен РНН арасындағы функционалдық өзара тәуелділік – Аты-жөні↔РНН.

Бөлшектік тәуелділік (бөлшектік функционалдық тәуелділік) құрылымдық кілттің кілттік емес атрибутының тәуелділігін айтамыз. Мысалы, оқытушы қатынасындағы лауазым атрибуты құрылымдық кілттің бөлшегі Аты-жөні атрибутына функционалды тәуелді.

Сонымен бірге толық функционалды тәуелділік болады. Онда кілтті емес атрибут  құрылымдық атрибутқа тәуелді. Мысал ретінде атрибут тәуелділігі – Пән түрінің барлық құрылымдық кілттен.

Транзитивті тәуелділік . С атрибуты А атрибутына транзитивті тәуелді болады, егер А,В,С атрибуттары А→В және В→С шартын орындаса, бірақ қайтару тәуелділігі жоқ. Мысал: ФИО→ Атағы →Жалақы.

Көпмәнді тәуелділік. R қатынаста В атрибуты А атрибутынан көпмәнді тәуелді болады, егер әрбір А мәніне В атрибутының көп мәндері сәйкес келеді, басқа R атрибуттарымен байланысқан емес.

Көпмәнді тәуелділік әртүрлі болады: «бір көпке» (1:М), «көп біреуге» (М:1), немесе «көп көпке» (М:М), оны былайша белгілейді: А=>B, A<=B немесе  AóB. Мысалы, Оқытушы қатынаста көпмәнді тәуелділік «көп көпке» онда ФИОóПән.

Тәуелсіз атрибуттар. Екә немесе бірнеше атрибуттарды тәуелсіз деп айтуға болады, егер ешбір белгіленген атрибуттар ішінде функционалды  тәуелді болмаса басқа атрибуттардан (А¬→В). Егер А¬→В және В¬→А, онда А ¬=В деп белгілеуге болады.

Функционалды тәуелділікті анықтайтын негізгі әдіс (ФТ) – Атрибуттар семантикасын сараптау. Толық көп функционалды тәуелділікті F* құру үшін бірнеше аксиомаларды білу шарт. Олар 8 аксиома бар: рефлексивті, толықтыру, транзитивті, кенею, жалғастыру, псевдотранзитивті, біріктіру және декомпозициялау. Осы аксиомаларға арналған мысалдар өзіндік жұмысқа жатады.

Оқытушы үшін келесі тәуелділіктер белгіленген:

ФИО → Жалақы

ФИО → Атағы

ФИО → Стаж

ФИО → Стажға қосымша

ФИО → Кафедра

Стаж → Стажға қосымша

Атағы → Жалақы

Жалақы → Атағы

ФИО,Пән,Топ → Пән түрі

 

4.2 Дұрыс формалар

МБ жобалау процессі дұрыс формаларын қолданумен ұштасады ,ол итерационды және нақтыланған ережелер бойынша бірінші формадан стасы жоғары формаға өтуі. Әрбір келесі дұрыс форма функционалды тәуелділіктің анықталған типін азайтады, осыған орай қатысты аномалияларды МБ операцияларын орындау кезінде алып тастайды.

Келесі жалғасқан дұрыс формаларды анықтайды:

• Бірінші дұрыс форма (1ДФ)
• Екінші дұрыс форма (2ДФ)
• Үшінші дұрыс форма (3ДФ)
• Күшті дұрыс форма немесе Бойс-Колд дұрыс формасы (БКДФ)
• Төртінші дұрыс форма (4 ДФ)
• Бесінші дұрыс форма (5ДФ)

Бірінші дұрыс форма. Осында атрибуттар жай түрде (атомды – бір мәнді) болады. Алғашқы қатынас 1ДФ –да болуы шарт.

Келесі формаға өту үшін «жоғалтуларсыз декомпозиция» әдісін қолданамыз. Осы декомпозиция әсерінен алғашқы қатынасқа өтуінде бір нәтижеге әкелетінін қамтамасыз етуі қажет. Проекцияның  операциясы - ол

Негізгі операция әдісі болып табылады.

Алғашқы қатынаста функционалды тәуелділік: Атақ атрибуты  ФИО-ның құрылымдық кілтінен, осыдан Оқытушы артық дубляжды болды. Артықшылық 2ДФ- ға өткенде жойылады.

Екінші дұрыс форма. Осында 2ДФ – тағы қатынастар болады, егер олар 1 ДФ-та болады және әр кілтті емес атрибуттар алғашқы кілттен толық функционалды тәуелділікте болса.

Бөлшектік тәуелділікті  бұзу үшін және 2 ДФ – қа ауысу үшін, келесі операцияларды орындау қажет:

• Атрибутсыз жобаны құру, онда алғашқы кілт бөлшектік функционалды тәуелділікте болуы шарт.
• Алғашқы кілт пен атрибуттың құрылымдық бөлігінің жобасын құру.

Осының нәтижесінде екі қатынасты аламыз R1 (ФИО,Пән, Топ, Пән түрі) және R2 ( ФИО, Атақ, Жалақы, Стаж, Стажға қосымша, Кафедра).

 Пайда болған кестелер талдауы  келесіні көрсетеді, 2ДФ-та  R1 артықшылық  алынды ,бірақ R2 – де бұрынғыдай  артықшылық сақталды. Келесі жанаруларды  енгізу үшін 3ДФ-қа өту қажет.

Үшінші дұрыс форма.

1 Анықтама. 3ДФ-та  қатынас, егер  ол 2ДФ-та болса және әр кілтті емес атрибут алғашқы кілттен транзитивті емес байланыста болады.

Салыстырмалы анықтамалар да болады.

2 Анықтама . 3ДФ-та қатынас , егер  барлық кілтті емес атрибуттар  қатынасы тәуелсіз және толықғымен  алғашқы кілтке тәуелді.

R2-де транзитивті тәуелділік болады:

ФИО→Атағы→Жалақы

ФИО→Жалақы→Атағы

ФИО→Стаж→Стажға қосымша

R2-ні өзгертейік, осыдан үш қатынасты  аламыз R3 (ФИО, Атағы, Стаж, Кафедра), R4 (Атағы, Жалақы), R5 (Стаж, Стажға қосымша).

Егер қатынаста құрылымдық кілттің атрибуты кілтті емес атрибутқа тәуелді болса, онда күшті 3ДФ-қа өту қажет.

Күшті ДФ немесе Бойс-Колдтың дұрыс формасы. Қатынас БКДФ , егер ол 3ДФ-та және кілттердің кілтті емес атрибуттардан тәуелділігінің жоқтығы.

Төртінші дұрыс форма.

Жаңа Проект(Жоба) қатынас мысалын қарастырайық, ол келесідей түрде болады: Жоба (Жоба нөмірі, Жұмыскер коды, Жұмыскердің тапсырмасы) – 6.2 суреті.

Жоба

Жоба нөмірі	Жұмыскер коды	Жұмыскер тапсырмасы
001	05	1
001	05	2
001	05	3
004	02	1
004	02	2
004	03	1
004	03	2
004	05	1
004	05	2
007	06	1