پایان نامه بررسی مفاهیم پایگاه داده های رابطه ای و نرمال سازی در210 صفحه ورد قابل ویرایش  

                                                            فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                   صفحه

فصل پنجم -  دیگر زبانهای رابطه ای  ...............................................................................................................................    1

5-1- حساب رابطه ای چند تایی  .........................................................................................................................................    3

5-1-1- طرح مثال   .............................................................................................................................................................    4

5-1-2- تعاریف رسمی  .......................................................................................................................................................   9

5-1-3- اطمینان در بیان  ......................................................................................................................................................   11

5-1-4- زبان های توانای پر معنی  .......................................................................................................................................   12

5-2-  قلمرو حساب رابطه ای  .............................................................................................................................................   13

5-2-1- تعریف رسمی   .....................................................................................................................................................   13

5-2-2- پرس وجوهای نمونه  .............................................................................................................................................   14

5-2-3- ایمنی عبارات  .......................................................................................................................................................   16

5-2-4- قدرت بیانی زبان  ..................................................................................................................................................   18

5-3- پرس وجو از طریق مثال  ............................................................................................................................................   19

5-3-1-جدول های ساختمان  .............................................................................................................................................   20

5-3-2- پرس وجو هایی روی یک رابطه  ...........................................................................................................................   20

5-3-3- پرس وجو روی رابطه های جداگانه  .....................................................................................................................    25

5-3-4- جعبه وضعیت   ......................................................................................................................................................   27

5-3-5- رابطه نتیجه   ..........................................................................................................................................................   30

5-3-6- QBEدر مایکروسافت اکسس  .............................................................................................................................   32 

5-4- دیتالوگ   .................................................................................................................................................................   35

5-4-1- ساختار اساسی  .....................................................................................................................................................    35

5-4-2- ترکیب دستورات دیتالوگ  ..................................................................................................................................    38

5-4-3- ترکیب های معنایی دیتالوگ غیر بازگشتی  ..........................................................................................................     42

عنوان                                                                                                                                                  صفحه

5-4-3-1- ترکیب های معنایی یک دستور  ........................................................................................................................    42

5-4-3-2- ترکیب معنایی برنامه  ........................................................................................................................................     44

5-4-4- ایمنی   ..................................................................................................................................................................     47

5-4-5- عملیاتهای رابطه ای در دیتالوگ  ..........................................................................................................................     49

5-4-6- بازگشتی در دیتالوگ  ..........................................................................................................................................     51

5-4-7- قدرت بازگشتی   ..................................................................................................................................................     56

5-5- خلاصه   ...................................................................................................................................................................     59

مرور  اصطلاحات   ............................................................................................................................................................      60

تمرین مهارت   ..................................................................................................................................................................      61

تمرین ها    .........................................................................................................................................................................     63

نکاتی مربوط به فهرست کتاب  ..........................................................................................................................................     66

ابزارها   .............................................................................................................................................................................      67

بخش دوم :طراحی پایگاه داده  .......................................................................................................................................     68

فصل ششم: طراحی پایگاه داده مدل E-R     ..................................................................................................................     70

6-1- مفهوم کلی فرایند طراحی  .......................................................................................................................................     71

6-1-1-  مراحل طراحی   .................................................................................................................................................     72

6-1-2- طراحی جایگزین ها   ..........................................................................................................................................     74

6-2- مدل موجودیت رابطه    ...........................................................................................................................................     75

6-2-1- گروه موجودیت     .............................................................................................................................................     76

6-2-2- گروه رابطه ها    ..................................................................................................................................................     78

6-2-3- صفات    .............................................................................................................................................................     83

6-3- محدودیت ها   ........................................................................................................................................................     87

6-3-1- ترسیم کاردینالیتی    ............................................................................................................................................    87

6-3-2- کلیدها    .............................................................................................................................................................    89

6-3-2-1- گروه موجودیت ها   ......................................................................................................................................     90

6-3-2-2- گروه رابطه ها   ..............................................................................................................................................     91

6-3-3- مشارکت محدودیت  ها    ..................................................................................................................................     93

6-4- نمودارهای موجودیت – رابطه    ............................................................................................................................      93

6-5- نتایج طراحی موجودیت – رابطه    .........................................................................................................................     102

6-5-1- استفاده از گروه موجودیت ها در مقابل صفات    ...............................................................................................     102

6-5-2- استفاده از گروه موجودیت ها به جای گروه رابطه ها    ......................................................................................     105

6-5-3- گروه رابطه های n-ary در مقایل دوگانه    ......................................................................................................     106

عنوان                                                                                                                                                   صفحه

 6-5-4-  جایگاه صفات رابطه   .....................................................................................................................................      109

6-6- گروه موجودیت ضعیف    ....................................................................................................................................      111

6-7- ویژگیهای E-R  گسترده    ..................................................................................................................................      114

6-7-1- ویژه کاری    ....................................................................................................................................................      115

6-7-2 – عمومی سازی    ..............................................................................................................................................      118

6-7-3- صفات وراثتی    ...............................................................................................................................................      120

6-7-4- محدودیت ها در عمومی سازی    .....................................................................................................................      121

6-7-5- ترکیب    .........................................................................................................................................................      125

6-7-6- نمادهای E-R جایگزین    ...............................................................................................................................      128

6-8- طراحی پایگاه داده برای پروژه بانکداری    ...........................................................................................................      130

6-8-1- جایگزین های طرح E-R   ..............................................................................................................................      131

6-8-2- الزامات داده برای پایگاه داده بانک   ................................................................................................................      132

6-8-3- گروه های موجودیت برای پایگاه داده بانک    .................................................................................................      134

6-8-4- گروه های رابطه برای پایگاه داده بانک   ..........................................................................................................      135

6-8-5- نمودار E-R برای پایگاه داده بانک    ..............................................................................................................      136

6-9- تبدیل شدن به الگوی رابطه ای    ..........................................................................................................................       136

6-9-1- ارائه گروه های موجودیت قوی   .....................................................................................................................       138

6-9-2- ارائه گروه های موجودیت ضعیف    ................................................................................................................       139

6-9-3 – ارائه گروه های رابطه    ..................................................................................................................................       140

6-9-3-1- الگوهای زائد   ............................................................................................................................................       142

6-9-3-2- ترکیب الگوها   ...........................................................................................................................................       142

6-9-4- صفات ترکیبی و چند مقداری    .......................................................................................................................       144

6-9-5- ارائه روش عمومی سازی     .............................................................................................................................       145

6-9-6- ارائه دادن ترکیب    .........................................................................................................................................       147

6-9-7- الگوی رابطه برای پروژه بانکداری    ................................................................................................................       148

6-10- جنبه های دیگر طراحی پایگاه داده    .................................................................................................................       149

6-10-1- محدودیت داده ها وطراحی پایگاه داده رابطه ای    ........................................................................................       150

6-10-2- الزامات کاربردی : پرس وجوها ، کارایی   ....................................................................................................       151

6-10-3- الزامات کنترل    ...........................................................................................................................................       153

6-10-4- جریان داده ها   ............................................................................................................................................        153

6-10-5- موضوعات دیگر در طراحی پایگاه داده    .....................................................................................................       154

6-11- زبان مدل سازی یکپارچه UML    ..................................................................................................................        156

عنوان                                                                                                                                                   صفحه

6-12- خلاصه    ...........................................................................................................................................................      160

مروری بر اصطلاحات   .................................................................................................................................................       163

تمرین مهارت    .............................................................................................................................................................       165

تمرینات   ......................................................................................................................................................................       170

منابع    ...........................................................................................................................................................................       173

ابزارها    .........................................................................................................................................................................      173

فصل هفتم: طراحی پایگاه داده رابطه ای     ..........................................................................................      175

7-1- ویژگی های طراحی های رابطه ای خوب     .........................................................................................................       176

7-1-1- طراحی جایگزین : الگوهای بزرگتر    ..............................................................................................................       177

7-1-2- طراحی جایگزین : الگوهای کوچکتر    ...........................................................................................................       181

7-2- محدوده های غیر قابل تجزیه واولین شکل نرمال    ...............................................................................................       185

7-3-  تجزیه با استفاده از وابستگی های عملیاتی     .......................................................................................................       188

7-3-1- کلیدها و وابستگی های عملیاتی    ...................................................................................................................       188

7-3-2- شکل نرمال Boyce-codd     ......................................................................................................................       192

7-3-3- BCNF و حفاظت وابستگی      .....................................................................................................................      193

7-3-4- سومین شکل نرمال      ....................................................................................................................................       197

7-3-5- شکل های نرمال بیشتر     .................................................................................................................................      200

7-4- تئوری وابستگی عملیاتی     ..................................................................................................................................      201

7-4-1- بستار مجموعه وابستگی های عملیاتی     ..........................................................................................................      201

7-4-2- بستار گروه های صفات      .............................................................................................................................       205

7-4-3- پوشش استاندارد      .......................................................................................................................................       208

7-4-4- تجزیه بی نقص      ..........................................................................................................................................      213

7-4-5- حفاظت وابستگی     ........................................................................................................................................      214

7-5- تجزیه با استفاده از وابستگی های عملیاتی     ........................................................................................................       217

7-5-1- تجزیه BCNF     ..........................................................................................................................................       217

7-5-1-1- آزمون BCNF     ....................................................................................................................................        218

7-5-1-2- الگوریتم تجزیه BCNF   .........................................................................................................................       220

7-5-2- تجزیه 3NF      ..............................................................................................................................................       222

7-5-3- مقایسه BCNF و 3NF    .............................................................................................................................       225

7-6- تجزیه با استفاده از وابستگی های چند مقداری     .................................................................................................      226

7-6-1- وابستگی های چند مقداری     .........................................................................................................................       227

7-6-2- شکل نرمال چهارم      .....................................................................................................................................       230

عنوان                                                                                                                                                  صفحه

7-6-3- تجزیه 4NF     ...............................................................................................................................................      232

7-7- دیگر شکل های نرمال     .....................................................................................................................................      234 

7-8- فرایند طراحی پایگاه داده      ...............................................................................................................................       234

7-8-1- مدل E-R و نرمال سازی     ............................................................................................................................       235

7-8-2- نام گذاری صفات و رابطه ها    ........................................................................................................................       237

7-8-3- از نرمال درآوردن برای کارایی     ...................................................................................................................       239

7-8-4- دیگر مباحث طراحی    ...................................................................................................................................        240

7-9- مدل سازی داده های موقتی     .............................................................................................................................       241

7-10- خلاصه    ..........................................................................................................................................................       245

مرور اصطلاحات    ........................................................................................................................................................      246

تمرین مهارت     ............................................................................................................................................................      248

تمرین      ......................................................................................................................................................................       250

واژه نامه    .....................................................................................................................................................................       254

ما در فصل2 جبر رابطه ای را ارائه كردیم كه اشكال پایه ای در بسیاری از مواردی هستند كه در زبان SQL Query استفاده می شوند . جزئیات بیشتر در فصل های 3 و 4 ارائه شد . در این فصل ابتدا دوزبانی را كه بیشتر رسمیت دارند را مطالعه می كنیم یكی حساب رابطه ای چندتایی و یكی حساب رابطه ای حوزه . كه این دو زبان رسمی زبان هایی هستند بر پایة پرس و جو[1] و مبتنی بر منطق ریاضی ، و این دو زبان رسمی شكل پایه ای برای دو یا بیشتر زبان های دوستانه هستند ، كه بعداً در این فصل QBE[2] و Datalog را مطالعه می كنیم .

بر خلاف SQL و QBE یك زبان گرافیكی به گونه ای به شكل جداول می باشد .QBE و جایگزینش خیلی مورد استفاده قرار می گیرند در سیستمهای پایگاه داده در كامپیوترهای شخصی . Datalog یك نمونه تركیبی بعد از زبان Prolog دارد . هر چند در حال حاضر به صورت تجاری از این دست آورد استفاده نمی شود . Datalog بیشتر در جستجوی سیستم های پایگاه داده ای مورد استفاده قرار می گیرد .

برای QBE و Datalog ، ما ساختارها و مفاهیم بنیادی را سریع تر از یك كتاب راهنمای جامع كاربران برای این زبان ها به دست می آوریم ، عقیده بر این است كه شخص یكی از این زبان ها را  انتخاب كند ، ممكن است در جزئیات متفاوت باشند یا ممكن است تنها یك زیر مجموعه از تمام زبان ها را تأیید كند .

5-1  حساب رابطه ای چندتایی

وقتی كه ما یك عبارت جبری رابطه ای را می نویسم . ما یك روالی را كه جوابهایی برای پرس و جو به وجود می آورند را مهیا می كنیم . در مقام مقایسه حساب رابطه ای چندتایی یك زبان تحقیقی غیر رویه ای اطلاعات خوبی را بدون دادن یك روال ویژه برای به دست آوردن آن اطلاعات ارائه می دهد . یك پرس و جو در حساب رابطه ای چندتایی که مثل { t | p (t ) } بیان می شود منظور این است كه آن یك مجموعه ای از همه متغییرهائی  چون t می باشد به گونه ای كه p ( t )  مبتنی بر آن درست باشد به ازاء همه t ها. در دنباله مطالبمان ، ما از t [A] برای مشخص كردن مقدار متغییر t بر روی صفت A استفاده می كنیم و ما از   r  t برای مشخص كردن یك متغییر t كه در رابطه با r می باشد ، استفاده می نماییم.

قبل از این كه ما یك تعریف رسمی از حساب رابطه ای چندتایی ارائه بدهیم ، ما به بعضی از پرس و جو ها که در جملات جبری رابطه ای  در بخش 2-2 نوشته ایم برمی گردیم . به یاد آورید كه پرس و جو ها از الگوی های زیر پیروی می كنند :

شاخه ( نام شاخه ـ شهر شاخه ـ موجودی (  دارائی ) )

خریدار ـ مشتری ( نام مشتری و جبر مشتری ، شهر مشتری )

وام ( شماره وام ـ نام شاخه ـ مقدار )

وام گیرنده ( نام مشتری ـ شماره وام )

حساب ( شماره حساب ـ نام شاخه ـ موجودی )

سپرده گذار ( نام مشتری ـ شماره حساب )

5- 1- 1- طرح مثال

پیدا كردن نام شاخه ، شماره وام ، مبلغ وام برای وام های بیشتر از 1200 دلار :

{loam ^ t [ amount ]> 1200     t½ t }

فرض كنید كه ما خواسته باشیم فقط صفت ( شماره وام ) ، بیشتر از همه صفات رابطه وام باشد . برای نوشتن این پرس و جو در حساب رابطه ای چندتایی ما به نوشتن یك توضیح نیاز داریم . برای یك رابطه در این طرح یا مدل ( شماره وام ) ما به چندتایی ها بر روی  شماره وام  نیاز داریم هم چنانكه یك چندتایی در وام به وسیله یك صفت, مقداری بزرگتر از 1200 وجود دارد . برای بیان این تقاضا ما به ساختار وجود داشتن  از مطلق ریاضی نیاز داریم . نكته : 

r ( Q (t) ) t

 وجود یك متغییر t متعلق به r به گونه ای که  Q (t) درست باشد . از این نكات استفاده می كنیم ، تا بتوانیم پرس و جو را بنویسیم همچون ، پیدا كردن شماره وام برای هر یك از وام ها به گونه ای كه مبلغ بزرگ تر از 1200 دلار باشد . همچون :

loan ( t [ loan - number] = S [loan-number]^S [amount]>1200}S t½}

در انگلیسی ، ما می خوانیم جمله یا توضیحی قبلی به عنوان ” دسته ای از همه متغیرهایی همچون t كه وجود دارد یك متغیر ( چندتایی) S متعلق به loan برای هر مقدار t و s متعلق به loan-number كه مساوی هستند و مقدار S برای صفت amount بزرگ تر از 1200 دلار هستند .

متغیر چندتایی t تنها در نشانه های loan-number تعریف می شود از این كه تنها صفتی از بودن یك حالت ویژه برای t وجود دارد . نتیجه این است كه یك ارتباط روی loan – number وجود دارد .

نتیجه  پرس و جو  پیدا كردن اسامی همه مشتری ها كه یك وام از شاخة Perryridge دارند . این  پرس و جو  اندكی پیچیده تر از تحقیقات قبلی است. بعد از درگیر كردن دو رابطه : قرض كننده و وام . ما باید همه درخواست ها را مشاهده كنیم . بنابراین ، ما دو شرط « وجود داشتن » در عبارت حساب رابطه ای چندتایی داریم كه به وسیله ( ^ ) and متصل شده اند . ما  پرس و جو را به شكل زیر می نویسیم:

{ t½ s borrower ( t [ customer-name] = S [Customer-name]^ u loan
( u [ loan – number] = S [ loan- number] ^ u [ branch –name ] = “ perryridge” )) }

شكل 5-1 اسامی همه مشتری هایی كه یك وام در شاخه Perryridge دارند .

در انگلیسی ، این مطلب به صورت همه متغیرهائی ( customer – name ) برای هر مشتری كه یك وام از یك شاخه Perryridge دارد ، بیان می گردد . متغیرهای چندتایی u این اطمینان را می دهند كه مشتری یك قرض كنند از شاخه Perryridge می باشد . متغیرهای چندتایی S در شماره وام یكسان مثل S محصور شده اند . شكل 1- 5 نتیجه این  پرس و جو  را نشان می دهد .

برای یافتن همه مشتری هایی كه یك وام دارند و یك موجودی و یا هر دو را در بانك دارند ، ما عملوند مشترك در روابط جبری به كار می بریم . در جبر رابطه ای چندتایی ما به دو شرط « وجود داشتن » نیاز داریم كه به وسیله ( v ) یا متصل می شوند :

{ t½ s borrower ( t [ customer-name] = S [Customer-name] ) v u depositor ( t [ customer – name] = u [ customer- name] ) }

این توضیح  جمله  همه اسامی مشتری های چندتایی را برای نگهداری آن به یكی از روشهای زیر را می دهد .

                l  نام مشتری در بعضی چندتایی ها از رابطه قرض كننده نوشته می شود همچون قرض كننده از بانك

                l  نام مشتری در بعضی چندتایی ها از رابطه امانت گذار نوشته می شود همچون امانت گذار در بانك .

اگر بعضی از مشتری ها هر دو ، یك وام و یك حساب در بانك را داشته باشند، مشتری فقط یكبار در نتیجه ظاهر می شود . چرا كه در تعریف ریاضی در یك مجموعه اجازه داده نمی شود كه از عناصر نسخه برداری شود .

نتیجه این تحقیق در شكل 11-2 نشان داده شده است.

اکنون اگر تنها آن مشتری هایی را كه هر دو یك حساب و یك وام بانك دارند را خواسته باشیم، نیاز داریم به اینكه ( v ) or را به ( ^ ) and در جمله قبلی تغییر دهیم.

{ t½ S borrower ( t [ customer-name] = S [Customer-name] ) ^ u depositor ( t [ customer – name] = u [ customer- name] ) }

نتیجه این پرس و جو  در شكل 19- 2 نشان داده شده ا ست .

حال پرس و جوی  یافتن همه مشتری هایی كه یك حساب بانكی دارند اما یك وام از بانك ندارند را ملاحظه کنید. بیان ریاضی رابطه ای برای این پرس و جو مانند بیان هایی كه ما ارائه كردیم می باشد . بجز آنهایی كه ما از علامت  ~))  not استفاده كردیم . 

{ t½ u depositor ( t [ customer-name] = u [Customer-name] ) ^ ~S borrower ( t [ customer – name] = S [ customer- name] ) }

این بیان ریاضی رابطه ای چندتایی از depositor ( ...)u  استفاده می كند . با شرط آن كه نیاز است به این كه مشتری یك حساب در بانك داشته باشد و از
 borrower ( ...)   S ~ استفاده می شود با شرط این كه آن مشتری ها كه پیدا می شوند متعلق به بعضی از متغیر رابطه ای وام گیرنده ای كه یك وام از بانك دارند ,نباشد .

نتایج این پرس و جو در شكل 12 – 2 نشان داده شده است .

در پرس و جو ما بایستی از  جهت نشان دادن نتیجه و دلالت استفاده كنیم . شكلQ p  به معنی p " آن گاه "Q است . كه آن « اگر p درست باشد آن گاه Q باید درست باشد » می باشد . نكته این كه Q  P منطقاً مساوی است با ~ PVQ . استفاده از استدلال  سریع تر از not و or اغلب به یك بیان بیشتر یك پرس و جو در انگلیسی اشاره می كند .

پرس و جویی را كه ما در بخش 3-3-2 استفاده كرده ایم ملاحظه نمائید. برای توضیح بخش عمل : « یافتن همه مشتری هائی كه یك حساب در همه شاخه های كه معلوم شده در Brooklyn دارند . نوشتن این پرس و جو در حساب رابطه ای چندتایی ، « برای همه » ساختار مشخص شده ای را به وسیله   ایجاد می كنیم .