реляционный каркас

Заголовок Тип Анотація
Каркасное проектирование доменно-ключевой схемы реляционной базы данных Стаття

   При разработке приложений и синтезе схемы базы данных (БД), моделирующих разные предметные области (ПрО) в рамках классической реляционной модели (РМД), возникают структуры данных, которые принято упрощать. Известен список таких структур: связи типа , n-арные и рекурсивные связи сущностей-объектов, атрибуты связей, иерархические зависимости («слабость») сущностей-объектов, множественные атрибуты. Там же обсуждена еще одна немаловажная проблема, касающаяся не столько проектирования, сколько эксплуатации БД, – модифицируемость реляционной схемы.

     Предложен новый подход к синтезу ДКНФ для произвольной предметной области. Исследован частный случай многозначной зависимости – декартова зависимость. Доказана лемма о безаномальности особого реляционного отношения и теорема о безаномальности актуальной части реляционного каркаса. Дан новый критерий принадлежности схемы БД к ДКНФ. Делается вывод о возможности применения данного подхода к проектированию схем информационных хранилищ.    Предложен также алгоритм синтеза модифицируемых схем БД, показана значимость свойства модифицируемости схемы БД для сопровождения приложений.

Свойства реляционного каркаса на множестве семантически атомарных предикатов Стаття

 Схемой реляционной базы данных (БД) в традиционном представлении является некоторая фиксированная совокупность реляционных схем , т.е. именованных множеств атрибутов и ключей. Как правило, для построения такой схемы вводится совокупность атрибутов  и однозначно соотносимых с ними множеств значений – доменов. При этом совокупности самих атрибутов ассоциированы с объектами или сущностями, а совокупности значений атрибутов – с экземплярами объектов или сущностей. Это - первыйшаг к отображению семантики предметной области в схеме БД. Заметим, что множество  и совокупность множеств  общиедля схем  в том смысле, что отдельный атрибут может принадлежать нескольким схемам. Наконец, экземпляр каждой реляционной схемы  представляется в виде совокупности кортежей  – упорядоченных последовательностей значений атрибутов  схемы.

  Проанализированы свойства реляционного каркаса, синтезируемого на множестве семантически атомарных предикатов. Показано, что реляционный каркас устойчив относительно модификации базового множества предикатов. Наряду с единственностью и полнотой устойчивость позволяет рассматривать реляционный каркас в качестве универсального «носителя» данных для предметных областей с произвольно заданной семантикой.

О топологии путей нормализации в реляционном каркасе Стаття

  Получение безаномальных логических схем является одной из ключевых  задач проектирования логической структуры реляционных баз данных (БД). Известно, что аномалии вставки, модификации и удаления кортежей связаны с наличием зависимостей (функциональных, многозначных, а также зависимостей соединения) между подмножествами столбцов таблиц БД. Такие зависимости выражают ограничения, накладываемые на значения, хранимые в кортежах таблиц. В свою очередь, эти ограничения являются формальным отображением семантики, присущей конкретным предметным областям. Для предметных областей с нетривиальной семантикой, характеризуемых многообразными и сложными ограничениями на хранимые данные, избыточность представления данных в таблицах является типичным недостатком, обуславливающим аномалии логических схем БД.

  В работе исследованы пути нормализации в универсальном каркасе реляционных баз данных и топологии этих путей. Доказана теорема замкнутости путей нормализации в реляционном каркасе.Теорема позволяет применять реляционный каркас как уникальный носитель схем БД, нормализованных до высоких форм. А также анализировать существующие и внедренные БД на предмет их аномалий и влияния на приложение в процессе эксплуатации.

О полноте и единственности универсального каркаса в реляционной модели данных Стаття

  Методики конструирования схемыреляционных баз данных естественно ограничиваются классической парадигмой Кодда со всеми ее расширениями, уточнениями, модификациями и обобщениями, время от времени появляющимися вплоть до настоящего момента. Попытка Дейта и Дарвена создать формальную «надстройку» над реляционной моделью, отвечающую современным реалиям и требованиям, остается абстрактным решением, не выходящим в область практического применения. Уже традиционным стало построение либо модели «сущность-связь» (ER-модель) либо т.н. семантической объектной модели (SOM) и последующий «перевод» получаемых орграфов-схем или соответственно семантических структур в реляционные схемы.  Практика такой «трансляции» считается эффективной не только в методическом плане, но и по затратам времени и усилий на построение логической структуры баз данных. Вместе с тем эту практику отличает известная локальность построений, отсутствие универсальности, приводящее к сложностям при модификации структуры базы данных, вплоть до необходимости тотального редизайна структуры. Локальность ER/SOMпостроений заключается, прежде всего, в работе с фиксированным графом-схемой либо cзаданными множествами семантически определенных (или «четких») объектов. Это сказывается на гибкости и модифицируемости таких построений.

  В работе введено представление о путях нормализации в универсальном каркасе реляционных баз данных и о топологии этих путей. Сформулированаи доказана теорема о полноте и единственности реляционного каркаса.

О шунтировании многозначных зависимостей в реляционной модели данных Стаття

  Классическая логическая модель данных подразумевает такой  анализ предметных областей(ПрО), который приводит к постановочно-зависимым структурам хранилищ. Такие структуры существенно отличаются одна от другой в зависимости от специфики ПрО. Это приводит к большой зависимости управляющего программного обеспечения от всевозможных модификаций структуры хранилищ. Поэтому разработка новой концептуальной модели, позволяющей получить универсальную логическую модель данных, является актуальной задачей.

  Предложен новый подход к анализу многозначных зависимостей атрибутов реляционных отношений. Доказана теорема о шунтировании многозначной зависимости, позволяющая не декомпозировать отношение. Делается вывод о возможности моделирования N-арных связей степенью «многие ко многим» с помощью шунтированных отношений.

Об алгоритме синтеза реляционного каркаса. Постановка задачи и формализация Стаття

  Схема базы данных (БД), полученная в результате проектирования, должна удовлетворять в том числе двум критериям – кроссплатформности и интероперабельности. Эти свойства, прежде всего, сводятся к тому, что разные приложения БД, работающие на разных платформах, интегрируются в одно приложение, а БД при этом воспринимается как единое целое. Обеспечит эту потребность универсальность схемы БД для разных предметных областей (ПрО).

  Предложен алгоритм синтеза новой модели данных – реляционного каркаса - на основе многозначных зависимостей ключевых атрибутов. Использованы N-арные таблицы для моделирования связей степенью H:G. Решается проблема модифицируемости схемы реляционного хранилища данных.

Каркасная модель данных и ее применение для разработки и внедрения CASE-средств и приложений Автореферат

      Панченко Борис Евгеньевич, автореферат диссертации на соискание степени доктора физико-математических наук.    При работе с низко модифицируемыми схемами БД, основанными на низко нормализованных формах, не выше 3-й (3НФ), увеличивается число ошибок, повышается вероятность внесения некорректных данных – нарушается их целостность, появляются избыточные данные, увеличивается объем памяти, выделяемых под хранимые данные, неверно обрабатываются запросы, снижается итоговая производительность системы и т.д. Например, проблема модификации возникает при решении задач по развитию схемы БД в процессе эксплуатации, ведь обновление требует значительных затрат. Поэтому важной является разработка такого метода проектирования схем БД, которая обеспечивала бы выполнение большинства запросов пользователей с помощью операций индексного выбора, а не с использованием ресурсоемких соединений.   В обзоре использованной литературы по теме диссертации отмечены основные совпадения известных результатов и результатов диссертанта. Это модель «сущность-связь» Чена (1976 г.), реляционная модель высказываний Смитов (1977 г.), декартова зависимость Паридаенса (1979 г.), многоместные предикаты Белоногова (1983 г.), материализованные представления Блейкли-Ларсона (1986 г.), денормализация Малинса (1992 р.), пост-агрегация Грея (1995 р.), многомерная решетка отношений Харинарайяна (1996 г.), булеанные семантические запросы Абитбоула (1996 г.), многоарные ключи Кимбалла (1996 г.), реляционно-объектные БД Дейта (2000 г.), модифицируемость схем БД и эволюционирующие приложения Варламова (2001 г.), булеанная модель систем Степанова (2004 г.), алгебра и исчисление понятий Выхованца (2004 г.), семантически значимые отображения Бабанова (2004 г.), ER-подход к синтезу ДКНФ Алтайбек (2008 г.), фоновая агрегация Бадмаевой(2009 г.), динамический изоморфизм Зинченко (2010 г.), семантический шаблон Гришенкова (2010 г.).  Отмечено, что исходя из публикаций диссертанта 1992–1994 гг., а также соответствующих актов внедрения, которые подтверждают промышленную применимость инструментального средства, а значит и каркасной модели данных (КМД), которая лежит в его основе, диссертант обладает некоторым приоритетом в указанных результатах.