Osnove podatkovnih baz

Kako načrtujemo podatkovne baze?

Podatkovno bazo, tabele in sklice lahko načrtujemo s pomočjo grafično podprtih orodij.
Vizualizacija nam omogoča preglednejši pogled na tabele v podatkovni bazi.
Na voljo je več orodij.
- Odprtokodno orodje Dia
- Googlov draw.io
OPOZORILO: sklice med tabelami v angleščini imenujemo tudi “relationship”. V slovenščino to po tradiciji malce nerodno prevedemo v “relacija” (v relacijski algebri pa velja relacija = tabela)
Pazimo na kontekst uporabe pojma “relacija”.

height:560px

Vir: Oracle

Normalizacija je proces, pri katerem sistematično pregledamo relacije (tabele) in anomalije. Ko identificiramo anomalijo, relacijo razbijemo na dve novi.
Med procesom normalizacije ponavadi dobimo še globlji vpogled, kakšna bo interakcija med podatki v podatkovni bazi.
Bolje je najti probleme v podatkovni bazi v času načrtovanja kot v času operacij.
Normalizacija nam pomaga odstraniti redundantnost zapisa podatkov.
Ampak zato moramo morda delati več JOIN-ov.
Včasih se zaradi učinkovitosti namerno odločimo, da ne izvedemo nekega koraka normalizacije (npr. v podatkovnih skladiščih).

Funkcijska odvisnost opisuje odnos med stolpci znotraj iste relacije (tabele).
Stolpec B je funkcijsko odvisen od (enega ali več) stolpcev A1, ..., An, če lahko s pomočjo vrednosti teh stolpcev v neki vrstici impliciramo vrednost stolpca B v tej vrstici.
Primer: številka študenta implicira študij študenta.
Za nakazovanje funkcijske odvisnosti uporabimo simbol ->.
Stolpec je lahko funkcijsko odvisen od kombinacije večih stolpcev.
Primer: Solsko_leto, Predmet -> Predavatelj.
Funkcijske odvisnosti so pogojene tako s strukturo tabel kot z naravo podatkov.

Ključ: eden ali več stolpcev, ki enolično določajo vrstico.
Izbor ključev temelji na konkretni aplikaciji baze. Kaj je ključ, izvemo velikokrat iz konteksta in od uporabnikov.
Za ključ vedno velja: Ključ -> vsi ostali stolpci.
Obstajajo lahko funkcijske odvisnosti, ki na levi strani nimajo (samo) ključev.
Kaj z njimi?

Vsaka vrstica ima za določen stolpec samo eno vrednost.
Podatki v stolpcu so istega tipa.
Isto ime stolpca se lahko pojavi v tabeli le enkrat.
Vrstni red stolpcev ni pomemben.
Nobeni dve vrstici ne smeta biti enaki.
Vrstni red vrstic ni pomemben.
Primer: če se identični vrstici ponovita v neki tabeli, potem tabela že ni v 1NF.

Nadključ (ang. superkey): katera koli skupina stolpcev, za katere ne obstajata dve vrstici z istima vrednostma v teh stolpcih. Vsi drugi stolpci so funkcijsko odvisni od stolpcev, ki določajo ključ.
1NF - vsi stolpci skupaj določajo nek ključ.
(Minimalni) ključ (ang. candidate key): ključ, za katerega nobena stroga podmnožica ne predstavlja ključa.
Primarni ključ: izbrani minimalni ključ.
Neključni stolpec: stolpec, ki ni v nobenem minimalnem ključu.

1NF + nobena stroga podmnožica kakega minimalnega ključa funkcijsko ne določa kakega neključnega stolpca.

Boyce-Codd-ova normalna oblika.
Pogoj: relacija je v 3NF in za vsako funkcijsko odvisnost oblike A1, ..., An -> B velja, da stolpci A1, ..., An predstavljajo ključ.
Torej: ne obstajajo nobene druge funkcijske odvisnosti razen od ključev.
Običajno normaliziramo vsaj do te oblike.

Multifunkcijsko odvisnost zapišemo kot A ->> B.
Naj C predstavlja vse stolpce, razen stolpcev, določenih v A in B. Zapis (x, y, z) predstavlja “bločno” zapisano vrstico po skupinah stolpcev A, B, C.
Če se pojavita vrstici (a, b, c) in (a, d, e), potem morata obstajati vrstici (a, b, e) in (a, d, c).

Pogoj: relacija je v BCNF in nima multifunkcijskih odvisnosti.
Primer: vsak predmet (Course) ima predpisan nabor knjig (Book) in nabor predavateljev (Lecturer).
Izbira knjig za predmet je neodvisna od izbir predavatelja, zato dodajanje knjige (ali predavatelja) zahteva dodajanje ustreznih kombinacij.
Course ->> Book, Course ->> Lecturer

Ostalih višjih normalnih oblik si ne bomo ogledali.
Slike tabel v angleščini so pridobljene iz Wikipedie (licenca Creative Commons).

Ta stran je odprtokodna. Izboljšaj to stran.