Введение к работе
Актуальность проблемы. Сегодня трудно переоценить значение информации и информационных систем Особое место в составе информационных систем принадлежит базам данных (БД) В настоящее время во многих областях человеческой деятельности используются БД При этом потребность в них и в системах управления базами данных (СУБД) постоянно растет
К числу наиболее распространенных моделей построения БД относятся реляционные модели данных (РМД) Достоинства реляционной модели обусловили проведение теоретических и практических разработок в области теории проектирования реляционных БД (РБД), в области разработки инструментальных средств, ориентированных на их создание Среди них можно назвать работы Е Ф Кодда, К Дж Дейта, Мейера Д , Г Хансена, Дж Хансена, Ульмана Дж , Чена Р Р, Райана Стивенса, Рональда Плю, Дэйва Энсора, Харитоновой И А., Михеевой В Д, Тихомирова Ю В , Григорьева Ю А , Ревункова Г И , Дрибаса В П , Карповой Т С и других
РБД проектируются в соответствии с предложенными теоретиками реляционного подхода этапами проектирования, модели РБД строятся в соответствии с требованиями к реляционным моделям данных, реляционные таблицы проектируются с учетом требований нормализации Существующая методология проектирования РБД позволяют разработчику обоснованно назначить ключевые и индексные поля, сформировать связи между таблицами, обеспечить безопасность данных и выполнить много полезных мероприятий, обеспечивающих разработку высококачественных программных систем
Однако, даже основоположники РМД, в частности Дейт К Дж, признают, что традиционная теория проектирования РБД пока далека от совершенства, а "проектирование БД - это скорее искусство, чем наука" Это связано с тем, что проектные решения принимаются исходя из анализа предполагаемых схем отношений без учета реальных данных
Нередко данные табличного вида (ДТВ), которые нуждаются в автоматизированной обработке, находятся вне БД и даже вне ЭВМ Применение методов и автоматизированных средств проектирования РБД с использованием существующих ДТВ, с одной стороны, позволит свести к минимуму недостатки современной теории, которая вынуждена отталкиваться
от гипотетических данных, а, с другой стороны, в случае необходимости позволит выполнить эффективное преобразование ДТВ в РБД
Проблема заключается в отсутствии методологии и инструментальных средств проектирования РБД на основе существующих ДТВ
Предметом исследования являются модели, методы, алгоритмы и методики принятия решений в ходе выполнения проектных процедур при разработке РБД на основе ДТВ
Цель и основные задачи исследования. Цель исследования — повышение оперативности и эффективности проектирования целостных, непротиворечивых, неизбыточных РБД путем разработки методологии проектирования РБД с использованием ДТВ
В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи
Системный анализ традиционных методов и моделей, используемых при проектировании РБД в условиях использования ДТВ
Разработка моделей ДТВ и РБД, моделей таблиц ДТВ и реляционных таблиц
Определение состава методов для обеспечения эффективного решения проблем проектирования РБД на основе ДТВ
Разработка операторной и сетевой моделей преобразования ДТВ в РБД
Исследование методологии преобразования ДТВ в РБД на основе использования сетевой модели
Разработка метода преобразования таблиц ДТВ в реляционные таблицы
Разработка метода назначения ключевых полей в заполненных таблицах ДТВ.
Разработка метода приведения заполненных реляционных таблиц к четырем нормальным формам
Разработка метода выявления и формирования всех типов связей между заполненными реляционными таблицами
Программная реализация компонентов системы и ее исследование
Методы исследования.
При разработке формальных моделей, методов и методик в диссертации использовались реляционная алгебра, реляционное исчисление, ис-
числение предикатов, теория множеств, алгебра логики, теория операторов, теория алгоритмов, аппарат сетей Петри
Научную новизну работы определяет концепция и теоретические основы проектирования РБД на основе ДТВ
Научные результаты, выносимые на защиту:
Впервые исследована проблема проектирования реляционных БД с использованием данных табличного вида
Построены модели данных табличного вида и реляционных таблиц
Впервые предложен метод преобразования данных табличного вида в реляционные таблицы
Предложен оригинальный метод приведения заполненных таблиц ДТВ к нормальным формам
Впервые разработан метод назначения первичных ключей в заполненных таблицах ДТВ
Предложен оригинальный метод выявления и формирования всех видов связей между заполненными реляционными таблицами
Предложена новая методология проектирования РБД с использованием ДТВ на основе комплексного применения разработанных моделей, методов и методик
Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определена корректным использованием современного математического аппарата, проверкой адекватности аналитических моделей Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения на предприятиях, организациях и в учебном процессе
Практическая ценность и реализация результатов работы Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования Они представляют непосредственный интерес в области проектирования РБД на базе ДТВ Методы, алгоритмы и программные средства могут быть использованы при решении задач проектировании РБД государственными и коммерческими предприятиями и организациями
Кроме того, каждый из разработанных методов может быть использован для решения частных задач при проектировании БД на основе ДТВ, а также для улучшения характеристик существующих БД К этим задачам относятся назначение ключевых полей, исключение сложных атрибутов, избыточности и противоречий в таблицах, приведение значений атрибутов
к одному типу, исключение транзитивных и многозначных зависимостей, формирование связей между таблицами
Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения на предприятиях ОАО МосОТИС при преобразовании электронных таблиц в форматы неизбыточных, непротиворечивых и целостных реляционных БД, ФГУП НИИ Автоэлектроника при преобразовании текстовых таблиц каталогов в форматы неизбыточных, непротиворечивых и целостных реляционных БД, ООО "Центрстрой" при автоматизированной обработке текущей информации, Союзе кинологических организаций России при сборе и обработке информации из регионов, МГТУ им Н Э Баумана в учебном процессе
Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение
на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях и семинарах (1985 - 2006 г г ),
на заседании кафедры "Компьютерные системы и сети" МГТУ им НЭ Баумана,
на научном семинаре кафедры "'Информатизация структур государственной службы" Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации
Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области информатизации составляет новое направление в области теоретических и практических методов проектирования РБД
Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей, алгоритмов и методик
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, опубликованных на 382 страницах машинописного текста, содержит 188 рисунков, 65 таблиц, список литературы из 214 наименований и 3 приложения
