Нормализация и декомпозиция отношений

Аномалии модификации данных

После составления концептуальной (логической) схемы БД крайне важно проверить её на отсутствие аномалий модификации данных. Дело в том, что при неправильно спроектированной схеме БД могут возникнуть аномалии выполнения операций модификации данных. Эти аномалии обусловлены ограниченностью структуры РМД (отсутствием агрегатов и проч.).

Рассмотрим эти аномалии на примере отношения со следующими атрибутами (атрибуты, входящие в ключ, выделœены подчёркиванием):

ПОСТАВКИ (Номер поставки, Название товара , Цена товара, Количество, Дата поставки, Название поставщика, Адрес поставщика)

Различают три вида аномалий: аномалии обновления, удаления и добавления. Аномалия обновления может возникнуть в том случае, когда информация дублируется. Другие аномалии возникают тогда, когда две и более сущности объединœены в одно отношение. К примеру:

1. Аномалия обновления : в отношении ПОСТАВКИ она может возникнуть, в случае если у какого-либо поставщика изменился адрес. Изменения должны быть внесены во всœе кортежи, соответствующие поставкам этого поставщика; в противном случае данные будут противоречивы.
2. Аномалия удаления : при удалении записей обо всœех поставках определённого поставщика всœе данные об этом поставщике будут утеряны.
3. Аномалия добавления : в нашем примере она возникнет, в случае если с поставщиком заключен договор, но поставок от него ещё не было. Сведения о таком поставщике нельзя внести в таблицу ПОСТАВКИ , т.к. для него не определён ключ (номер поставки и название товара) и другие обязательные атрибуты.

Для решения проблемы аномалии модификации данных при проектировании реляционной БД проводится нормализация отношений.

В рамках реляционной модели данных Э.Ф. Коддом был разработан аппарат нормализации отношений и предложен механизм, позволяющий любое отношение преобразовать к третьей нормальной форме. Нормализация схемы отношения выполняется путём декомпозиции схемы.

Декомпозицией схемы отношения R принято называть замена её совокупностью схем отношений А i таких, что

и не требуется, чтобы отношения Аi были непересекающимися. Декомпозиция отношения не должна приводить к потере зависимостей между атрибутами сущностей. Для декомпозиции должна существовать операция реляционной алгебры, применение которой позволит восстановить исходной отношение.

Покажем нормализацию на примере отношения КНИГИ (табл. 8.1):

Id	- идентификатор (первичный ключ),
Code	- шифр рубрики (по ББК – библиотечно-библиографической классификации),
Theme	- название рубрики (по ББК),
Title	- название книги,
Author	- автор(ы),
Editor	- редактор(ы),
Type	- тип издания (учебник, учебное пособие, сборник и.т.п.),
Year	- год издания
Pg	- количество страниц

Таблица 8.1. Исходное отношение КНИГИ

Нормализация и декомпозиция отношений - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Нормализация и декомпозиция отношений" 2017, 2018.

Декомпозиция схем отношений

Одним из способов приведения произвольного отношения к виду нормальных форм (кроме 1 НФ) является декомпозиция отношений.

· Декомпозицией схемы отношений R называется замена ее совокупностью схем r=(R 1 , R 2 , ... , R K), где R i Ì R и R i такие, что R 1 ÈR 2 È... ÈR K = R, при этом не требуется, чтобы R i Ç R j =Æ, хотя и допустимо.

Осуществление декомпозиции приводит к тому, что вновь получаемое отношение будет проекциями исходного отношения на новые схемы отношений из множества r.

Прежде чем выполнить декомпозицию необходимо убедиться, что соединение новых отношений даст исходное отношение.

Проектирование БД включает в себя построение концептуальной и логической схем, а также решение ряда проблем, наиболее важной из которых является проблема, связанная с отображением и корректным поддержанием семантической БД (проблема целостности).

Проблема целостности связана с обеспечением надежности данных в условиях возможных аварийных ситуаций и рационального использования вычислительных ресурсов для обеспечения высокой эффективности взаимодействия с БД.. Эффективность подразумевает обеспечение необходимого объема хранения информации и времени взаимодействия с БД.

Целостность в БД отражается путем построения логической схемы.

Логическая схема выражается в терминах объектов или сущностей и связей между ними. Связи также можно трактовать как объекты иной природы и в этом плане и сущности и связи в реляционных моделях выражаются одинаково в виде отношений. В этом случае говорят об объектах - сущностях и объектах - связей. Совокупность отношений, составляющих БД и зависящих друг от друга, отражает семантику (смысл) данных в предметной области.

· Если состояние БД не соответствует семантике связей между данными, то такое явление называют нарушением целостности данных или БД.

Для обеспечения целостности данных необходимо обеспечивать целостность объектов и целостность ссылок на эти объекты. Кроме того, объекты в БД должны быть уникальными (неповторяющимися) и распознаваемыми, а также ссылки на объекты не должны существовать без объектов.

Кроме естественных ограничений, не зависящих от конкретного приложения, целостность БД определяется ограничениями, связанными с конкретным приложением. ограничения такого рода называют ограничениями целостности приложений . Они выражаются в виде набора утверждений, фиксирующих способ использования данных в конкретной предметной области.

Ограничения приложений делятся на:

Статические ограничения и ограничения перехода;

Ограничения для кортежей и множеств;

Отложенные и безотлагательные ограничения целостности.

· Статические ограничения - те ограничения, которые выполняются независимо от состояния БД.

· Ограничения, устанавливаемые между старым и новым значением атрибута, называется ограничениями перехода.

Пример : при обновлении значения атрибута “давление” новое значение не должно отличаться от старого более чем на 20 %.

· Ограничения для кортежей - те ограничения, для которых проверку их выполнения осуществляют, используя только один кортеж отношения.

· Частным случаем такого ограничения является ограничение атрибута.

· Ограничение для множеств - если они представляют собой ограничение на некоторое итоговое значение, полученное в результате использования совокупности кортежей.

Пример : при измерении температуры очередное значение не должно отличаться от скользящего среднего Mx (текущего математического ожидания) на некоторую величину e. Все значения не попавшие в диапазон [ M x - e, M x + e] отбрасывают.

· Безотлагательными ограничениями называются те, которые допускают возможные проверки их выполнения одновременно с изменением значений данных в отношении.

· Отложенными ограничениями называют такие ограничения, для которых проверка их выполнения имеет смысл по окончании выполнения очередной совокупности операций.

Для отложенного ограничения имеет значение следующее понятие:

· Логический элемент работы - непрерывное управление данными, при котором БД из одного целостного состояния переводится в другое целостное состояние. Этот прием еще называют транзакцией.

Понятие транзакции тесно связано с надежностью данных. При выполнении транзакции могут происходить аппаратные или программные сбои. Если транзакция в результате сбоев не доведена до конца, то целостность БД нарушается. Для обеспечения целостности БД при отложенных ограничениях используют методы отката. Их суть состоит в том, что начатая, но незавершенная транзакция аннулируется, при этом БД переводится в исходное состояние, с которого начиналась транзакция (таким образом происходит откат).

Аксиома рефлективности . ЕслиY входит вX , аX входит вU , (Y X U ), тоX Y логически следует изF . Это правило дает тривиальные зависимости, так как в этих зависимостях правая часть содержится в левой части.

Аксиома пополнения . ЕслиX Y иZ есть подмножествоU , тоXZ YZ . В данном случае функциональная зависимостьX Y либо содержалась в исходном множествеF , либо может быть выведена изF с использованием описываемых аксиом.

Аксиома транзитивности. Если X Y и Y Z , то X Z .

Справедлива следующая теорема . Аксиомы Армстронга являются полными и надежными.

Это значит, что используя их, мы выведем все возможные функциональные зависимости, логически следующие из F , и не выведем никаких лишних зависимостей.

Существует несколько других правил вывода, которые следуют из

аксиом Армстронга.
Правило самоопределения. X
Правило объединения. Если X	Y и X	Z , тоX	Y Z.
Правило псевдотранзитивности. Если X			Y и		Z , то
X W Z.
Правило композиции. Если X	Y и Z	W , тоX W		Y W.
Правило декомпозиции. Если X	Y иZ входит вY , тоX

Надо отметить, что вычисление замыкания множества функциональных зависимостей является трудоемкой задачей при достаточно большом количестве атрибутов (за счет выписывания большого количества тривиальных зависимостей).

4.4.3. Декомпозиция схемы отношения

Последовательный переход от одной нормальной формы к другой при нормализации схем отношений осуществляется с помощью декомпозиции. Основной операцией, с помощью которой осуществляется декомпозиция, является проекция.

Декомпозицией схемы отношения R = {А 1 , А 2 ,…А n } называется замена ее совокупностью подмножествR , таких, что их объединение даетR . При этом допускается, чтобы подмножества были пересекающимися.

Декомпозиция должна обеспечить то, что запросы (выборка данных по условию) к исходному отношению и отношениям, получаемым в результате декомпозиции дадут одинаковый результат. Соот-

ветствующее условие будет выполняться, если каждый кортеж отношения R может быть представлен как естественное соединение его проекций на каждое из подмножеств. В этом случае говорят, что декомпозиция обладает свойством соединения без потерь.

Алгоритм декомпозиции основан на следующей теореме. Теорема Фейджина. ПустьR (A, B, C ) отношение,A, B, C – атри-

Если R удовлетворяет зависимостиA B , тоR равно соединению его проекцийA, B иA, C

R(A, B, C)	R(A, B)
	R(A, C)

При нормализации необходимо выбирать такие декомпозиции, которые обладают свойством соединения без потерь. Для проверки, обладает ли декомпозиция данным свойством используется специальный алгоритм проверки . Алгоритм состоит в следующем.

Пусть есть некоторая схема отношения R = A 1 …A n , множество функциональных зависимостейF и некоторая декомпозиция(R 1 ,…R k ) исходной схемы, состоящая изk подсхем.

Необходимо построить таблицу с n столбцами иk строками. Столбецj соответствует атрибутуA j , строкаk схеме отношенияR k . На пересечении строкиi и столбцаj поместим символa j , еслиА j принадлежитR i . В противном случае поместим туда символb ij .

Рассматриваем каждую зависимость из множества F до тех пор, пока в таблице невозможно сделать какие-либо изменения. Всякий раз, рассматривая зависимостьX Y , мы ищем строки, которые совпадают по всем столбцам, соответствующим атрибутам изX . При обнаружении таких строк, отождествляем символы в столбцах, соответствующих атрибутам изY . Если при этом один из отождествляемых символов равенa j , то приравниваем и другойa j . В том случае, когда они равныb ij иb lj , делаем их оба равнымиb ij илиb lj по своему усмотрению.

После модификации строк таблицы указанным выше способом может обнаружиться, что некоторая строка стала равной a 1 …a k . Тогда декомпозиция обладает свойством соединения без потерь. Если такой строки не получается, то декомпозиция не обладает таким свойством.

Декомпозиция схемы ABCD наAB иACD .

A B ,AC D (AC – сокращенная записьА С ).

Так как одна строка состоит из всех a, то мы наша декомпозиция обладает свойством соединения без потерь.

Вторым важнейшим желательным свойством декомпозиции является свойство сохранения функциональных зависимостей.

Стремление к тому, чтобы декомпозиция сохраняла зависимости, является естественным. Функциональные зависимости являются некоторыми ограничениями на данные. Если декомпозиция не обладает данным свойством, то для того чтобы проверить, не нарушают ли введенные данные условия целостности (функциональные зависимости), нам приходится соединять все проекции.

Таким образом, для правильно построенного проекта базы данных необходимо, чтобы декомпозиции обладали свойством соединения без потерь и желательно, чтобы они обладали свойством сохранения функциональных зависимостей.

4.4.4. Выбор рационального набора схем отношений путем нормализации

Вторая нормальная форма (2НФ)

Отношение находится в 2НФ, если оно находится в 1НФ и каждый неключевой атрибут зависит от первичного ключа (не зависит от части ключа).

Для перевода отношения в 2НФ необходимо, используя операцию проекции, разложить его на несколько отношений следующим образом:

1) построить проекцию без атрибутов, находящихся в частичной функциональной зависимости от первичного ключа;

2) построить проекции на части составного ключа и атрибуты, зависящие от этих частей.

Третья нормальная форма (3НФ)

Отношение находится в 3НФ если оно находится во 2НФ и каждый ключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

Отношение находится в 3НФ в том и только том случае, если все неключевые атрибуты отношения взаимно независимы и полностью зависят от первичного ключа.

Оказывается, что любая схема отношений может быть приведена к 3НФ декомпозицией, обладающей свойствами соединения без потерь и сохраняющей зависимости.

Мотивировка третьей нормальной формы

Третья нормальная форма исключает избыточность и аномалии включения и удаления. К сожалению, 3НФ не предотвращает все возможные аномалии.

Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК)

Если в R для каждой зависимостиX A , гдеА не принадлежитX ,X включает в себя некоторый ключ, то говорят, что данное отношение находится в нормальной форме Бойса-Кодда.

Детерминантом функциональной зависимости называется минимальная группа атрибутов, от которой зависит некоторый другой атрибут или группа атрибутов, причем эта зависимость нетривиальная.

Отношение находится в НФБК тогда и только тогда, когда каждый его детерминант является потенциальным ключом.

НФБК является более строгой версией 3НФ. Иными словами любое отношение, находящееся в НФБК, находится в 3НФ. Обратное неверно.

Пример. Расписание консультаций. Каждая группа может прийти на консультацию один раз в день. Для проведения консультации или консультаций преподавателю на определенный день предоставляется аудитория. В течение дня данная аудитория может использоваться разными преподавателями.

РАСПИСАНИЕ КОНСУЛЬТАЦИЙ (Группа, Дата, Время, Преподаватель, Аудитория)

В качестве первичного ключа выбрали «Группа, Дата». Потенциальные ключи:

«Группа, Дата». «Преподаватель, Дата, Время». «Аудитория, Дата, Время».

			Преподаватель	Аудитория
			Визгунов
			Визгунов
			Трифонов
			Визгунов

Декомпозиция отношений

Построение SADT-модели начинается с представления всей системы в виде простейшего компонента – одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок отражает систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг – они также соответствуют полному набору внешних интерфейсов системы в целом. Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки определяют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых показана как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом в целях большей детализации.

Во всех случаях каждая подфункция может содержать только те элементы, которые входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо элементы, т.е. родительский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить, из него не может быть ничего удалено.

Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части, которые изображены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из диаграммы предыдущего уровня. На каждом шаге декомпозиции диаграмма предыдущего уровня называется родительской для более детальной диаграммы.

Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, те же самые, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма изображают одну и ту же часть системы. Пример функциональной модели (3 уровня) представлен на рисунках 13-15.

Рисунок 13 - Функциональная модель предметной области «Мебельный салон». Диаграмма 0-го уровня

Рисунок 14 - Функциональная модель предметной области «Мебельный салон». Диаграмма 1-го уровня

Рисунок 15 - Функциональная модель предметной области «Мебельный салон». Диаграмма 2-го уровня

7.2.2 Проектирование с использованием метода «сущность-связь»

На этапе концептуального проектирования на основе разработанной функциональной модели строится инфологическая модель БД. Цель инфологического моделирования состоит в обеспечении разработчика экономических информационных систем концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отражены в любой системе баз данных.

Каждая информационная система в зависимости от ее назначения имеет дело с частью реального мира, которую принято называть предметной областью (ПО) системы. ПО может относиться к любому типу организаций: банк, университет, завод, магазин и т.д.

Базовыми понятиями проектирования с использованием метода «сущность-связь» являются: сущность, связь, атрибут.

Сущность (Entity) – реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие «тип сущности» относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть ГОРОД, а экземпляром – Москва, Киев и т.д. Предметная область информационной системы - это совокупность реальных объектов (сущностей), которые представляют интерес для пользователей.

Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами:

· иметь уникальное имя; к одному и тому же имени должна применяться одна и та же интерпретация; одна и та же интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами;

· обладать одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;

· обладать одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности.

Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.

Связь (Relationship) – поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Связь – это ассоциация между сущностями, при которой каждый экземпляр этой сущности ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, и наоборот.

Сущности, охваченные некоторой связью, называются участниками этой связи. Количество участников связи определяет степень типа связи. Типы связи по степени разделяют на:

· двухсторонние – связь, в которой участвуют две сущности;

· трехсторонние – относятся к сложным связям, в ней участвуют три сущности;

· четырехсторонние – относятся к сложным связям, в ней участвуют четыре сущности;

· рекурсивные – связь, в которой одни и те же сущности участвуют несколько раз в разных ролях. В этих случаях связям могут присваиваться ролевые имена.

Самой распространенной связью является двухсторонняя. Двухсторонние связи обычно обозначаются как «один к одному» (1:1), «один ко многим» (1:М), «многие ко многим» (М:М).

1:1 – взаимно однозначная связь, т.е. по обе стороны связи для любого значения в связующем аргументе имеется только одна запись. Например: один представитель администрации управляет одним отделением.

1:М – по одну сторону связи, для каких-то значений в связанном поле может быть несколько записей, по другую – только одна. Пример: студенческая группа в вузе включает в себя несколько представителей студентов.

М:М – значения в полях связи неоднократно встречаются в записях той или другой связанных сущностей. Пример: преподаватели обучают студентов.

Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или мощности связи (количества экземпляров сущности–потомка, которое может существовать для каждого экземпляра сущности–родителя). При проектировании с использованием метода «сущность-связь» могут быть выражены следующие мощности связей:

· каждый экземпляр сущности–родителя может иметь ноль, один или более одного связанного с ним экземпляра сущности – потомка;

· каждый экземпляр сущности–родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности–потомка;

· каждый экземпляр сущности–родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности–потомка;

· каждый экземпляр сущности–родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности–потомка.

Атрибут (Attribute) – любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражение состояния сущности. Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных с множеством реальных или абстрактных объектов (людей, мест, событий, состояний, идей, предметов и т.д.). Экземпляр атрибута – это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. На диаграмме «сущность – связь» атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземпляр сущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута.

Домен атрибута – набор допустимых значений одного или нескольких атрибутов. Например: домен адрес можно использовать для определения адреса сотрудника, поставщика, потребителя продукции.

Атрибуты можно разделить на:

· простой – атрибут, состоящий из одного компонента с независимым существованием. Простые или элементарные атрибуты не могут быть разделены на более мелкие компоненты. Например: оклад, фамилия, должность;

· составной – атрибут, состоящий из нескольких компонентов, каждый из которых характеризуется независимым существованием. Например: адрес;

· однозначный – атрибут, который содержит одно значение для каждого экземпляра сущности определенного типа. Например: дата рождения;

· многозначный – атрибут, который содержит несколько значений для каждого экземпляра сущности определенного типа. Например: телефоны, по которым можно связаться с сотрудником;

· производный – атрибут, который представляет значение, производное от значения связанного с ним атрибута или некоторого множества атрибутов, принадлежащих некоторому (не обязательно данному) типу сущности. Например: расчет по месяцам выплаты по ссуде.

Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором или ключом, который является характеристикой сущности или атрибутом. Ключи можно разделить на:

· потенциальный ключ – атрибут или минимальный набор атрибутов, который однозначно идентифицирует каждый экземпляр сущности. Потенциальный ключ должен содержать значения, которые уникальны для каждого отдельного экземпляра сущности данного типа и не может содержать NULL. Например: Код должности в сущности Должности;

· первичный ключ – потенциальный ключ, который выбран для однозначной идентификации каждого экземпляра сущности определенного типа. Например: каждый сотрудник имеет уникальный табельный номер, а так-же уникальный номер карточки государственного страхования (ИНН). Первичным ключом может быть выбран любой из этих атрибутов, оставшийся можно рассматривать альтернативным ключом;

· составной ключ – потенциальный ключ, который состоит из одного или нескольких атрибутов. Например: сущность Приход товара можно идентифицировать атрибутом Код товара и Дата прихода.

Сущность сильного типа, или независимые от идентификаторов, называется, если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями. Сущность слабого типа или зависимой от идентификаторов называется, если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности.

Сущности слабого типа называют дочерними зависимыми или подчиненными, а сущности сильного типа – родительскими, сущностями-владельцами или доминантными.

7.2.3 Переход от ER–модели к реляционной

В настоящее время два последних этапа проектирования существенно сокращаются за счет использования автоматизированных средств проектирования. Переход к инфологической модели БД, а затем к физической схеме БД позволяет осуществить различные программные средства: IDEF0, ERWin, UML.

Правила преобразования моделей:

1. Каждая простая сущность превращается в таблицу. Простая сущность - сущность, не являющаяся подтипом и не имеющая подтипов. Имя сущности становится именем таблицы.

2. Каждый атрибут становится возможным столбцом с тем же именем; может выбираться более точный формат. Столбцы, соответствующие необязательным атрибутам, могут содержать неопределенные значения; столбцы, соответствующие обязательным атрибутам, - не могут.

3. Компоненты уникального идентификатора сущности превращаются в первичный ключ таблицы. Если имеется несколько возможных уникальных идентификаторов, выбирается наиболее используемый. Если в состав уникального идентификатора входят связи, к числу столбцов первичного ключа добавляется копия уникального идентификатора сущности, находящейся на дальнем конце связи (этот процесс может продолжаться рекурсивно). Для именования этих столбцов используются имена концов связей и/или имена сущностей.

4. Связи многие-к-одному (и один-к-одному) становятся внешними ключами, то есть делается копия уникального идентификатора с конца связи "один", и соответствующие столбцы составляют внешний ключ. Необязательные связи соответствуют столбцам, допускающим неопределенные значения; обязательные связи - столбцам, не допускающим неопределенные значения.

5. Индексы создаются для первичного ключа (уникальный индекс), внешних ключей и тех атрибутов, на которых предполагается в основном базировать запросы.

6. Если в концептуальной схеме присутствовали подтипы, то возможны два способа преобразования модели в физическую таблицу: все подтипы в одной таблице (а) или для каждого подтипа - отдельная таблица (б). При применении способа (а) таблица создается для наиболее внешнего супертипа, а для подтипов могут создаваться представления. В таблицу добавляется по крайней мере один столбец, содержащий код типа; он становится частью первичного ключа. При использовании метода (б) для каждого подтипа первого уровня (для более нижних - представления) супертип воссоздается с помощью представления UNION (из всех таблиц подтипов выбираются общие столбцы - столбцы супертипа).

7. Имеется два способа работы при наличии исключающих связей: общий домен (а) и явные внешние ключи (б). Если остающиеся внешние ключи все в одном домене, т.е. имеют общий формат (а), то создаются два столбца: идентификатор связи и идентификатор сущности. Столбец идентификатора связи используется для различения связей, покрываемых дугой исключения. Столбец идентификатора сущности используется для хранения значений уникального идентификатора сущности на дальнем конце соответствующей связи. Если результирующие внешние ключи не относятся к одному домену, то для каждой связи, покрываемой дугой исключения, создаются явные столбцы внешних ключей; все эти столбцы могут содержать неопределенные значения.

Сегодня, в эпоху быстро меняющегося цифрового мира оставаться в темпе событий сложно. Чтобы успеть все, необходимо правильно ставить задачи, цели, распределять и делегировать полномочия. Логика и анализ - лучшие помощники в решении сложных задач. Одним из инструментов логического построения является декомпозиция. Рассмотрим ее подробно.

Определение

В общем значении декомпозиция - это расчленение целого на составляющие. Это довольно простой и понятный прием, который помогает ежедневно решать сложные задачи, представляя их в виде суммы частей. В системе логических построений декомпозиция - это научный прием, решающий крупную задачу путем замены её несколькими маленькими и более простыми задачами.

Как правило, декомпозиция проводится при помощи «дерева проблем», «дерева целей», «дерева решений», «дерева работ», при построении которых образуется четкая иерархичная структура, включающая вертикальное и горизонтальное подчинения и обратные связи.

Особенности

Основа любой декомпозиции - это структурное подчинение всем правилам метода. Из основополагающих и регулирующих всю систему правил можно выделить следующие:

1) Всегда должна быть соблюдена уровневая система.

Метод декомпозиции основан на подчинении более низкого уровня более высокому. Это достигается путем построения иерархической структуры с помощью так называемых «деревьев».

Первыми принято строить дерево проблем и дерево целей, чтобы четко и наглядно представлять все задачи, которые имеются на данный момент. При этом подчинение должно выглядеть таким образом, чтобы задачи более низкого уровня раскрывали суть задач более высокого уровня, а все подзадачи представляли собой проект целиком. Понимание точной и полной картины процентного выполнения декомпозиционного проекта приходит только тогда, когда дерево целей заполнено на 100 %.

Руководствуясь простой формальной алгеброй и логикой можно также строить «деревья И» и «деревья ИЛИ».

2) Расчленение целого на части должно происходить только по одному признаку.

Данный принцип подразумевает, что все подзадачи будут подчинены единой идее и цели. В качестве примера декомпозиции может выступать проект строительства. В качестве главного признака разбиения принят функциональный признак, то проект разбивается на разделы. К примеру, это могут быть следующие основные разделы: конструкции железобетонные (КЖ), архитектурные решения (АР), конструкции металлические (КМ), отопление и вентиляция (ОВ) и т.д. В свою очередь эти разделы тоже должны быть разбиты по функциональному признаку, то есть в подцелях следующего уровня должна быть представлена суть основных целей. Например, раздел отопление и вентиляция (ОВ) делится на пояснительную записку, чертежи, оформление, прохождение нормоконтроля и технического контроля, выпуск документации, авторский надзора, корректировки согласно замечаниям и пр.

В качестве признака можно использовать также временные рамки (сроки), предметные характеристики, структурные признаки, технологические характеристики и другие.

3) Все подсистемы декомпозиции должны раскрывать суть системы.

Если представить главную задачу в качестве 100 %, то все подзадачи должны составить эти же 100% в сумме. При этом, каждая подзадача первого уровня содержит свой процентаж, представляя собой сумму подзадач второго уровня.

Важно понимать, что все разделённые подзадачи одного уровня должны быть независимы друг от друга, в то время как иерархия задач по одной ветке должна основываться на принципе зависимости и обратной связи: задача более высокого уровня зависит от своей подзадачи, и наоборот.

4) Глубина декомпозиционной проработки должна быть определена на начальном этапе.

Перед тем как создавать иерархическую структуру, необходимо определиться, какой будет последний уровень подзадач. В некоторых случаях не обязательно создавать много уровней, так как целью декомпозиции является наглядность. В случае же, когда иерархия создается для точных калькуляций, число уровней должно быть таким, чтобы максимально подробно раскрыть тему.

Классификация

На сегодняшний день известно несколько видов декомпозиции. Можно создавать и свои приемы для конкретного проекта. Однако в той или иной мере они будут относиться к основным видам, а именно: декомпозиция целей (первый и фундаментальный вид), систем (процесс разбивания системы на подсистемы с целью проработки и получения лучшего результата), процесса, работ (составление иерархии работ для обозначение слабых точек и выделения главного и первостепенного).

Как правило, все перечисленные процессы взаимосвязаны и в целом представляют полную декомпозиционную структуру.

Для начала работы составляется дерево проблем и дерево целей. Дерево проблем - это главное проблемы, разбитая на проблемы второго и третьего уровня. В таком виде их становится куда проще решать. После подробного анализа проблем составляется дерево целей, которое представляет собой разрешенное дерево проблем. То есть на каждую проблему предлагается решение. При этом сохраняется уже готовая структура и взаимозависимости подзадач.

Анализ действий

Декомпозиция работ - это логическое построение, которое начинается, когда обозначены все цели и проблемы и представляет собой иерархическую структуру всех действий, которые необходимо провести для решения той или иной задачи.

Такая логическая схема позволяет выявить те этапы работ, на которых возникли проблемы. Так как подзадачи зависят от задач высокого уровня, то дерево работ позволяет увидеть, где есть проблемы и недоработки. Часто из-за слабых мест в первом уровне декомпозиции страдают работы на более низких уровнях.

Например, если закупщик не подал заявку на саморезы, то бухгалтерия не провела счета и не закупила их. На стройке все стоит, потому что монтажникам не хватает для работы саморезов.

Классический прием

Для проведения более подробного анализа структур, выявления их слабых мест, основных целей и направлений, задач, проектов и работ выполняется декомпозиция систем.

Система разбивается как горизонтально, так и вертикально на уровни. Они должны формировать общую картину структуры. Декомпозиция систем - это общий пример иерархии для любого вида декомпозиции.

Применение в бизнесе

Для описания и анализа деятельности компаний, как правило, используется декомпозиция процесса. С помощью иерархии можно определить болевые точки компании, участки, на которых происходят сбои.

Процессы сводятся в общую схему и анализируются, после чего составляется подробный отчет о деятельности компании.

В качестве примера рассмотрим проект строительства объекта капстроительства. Разработка осуществляется в 2 стадии: рабочая документация и проектная документация. Это будут подзадачи первого уровня. На работы будут представлены сметными проработками и проектами. На рабочей стадии так же. Это подзадачи второго уровня. К примеру, проект обычно представлен в виде следующих частей:

• общая пояснительная записка;
• архитектурные решения;
• конструктивные и объемно-планировочные решения.

• система электроснабжения;
• система водоснабжения;
• система водоотведения;
• отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, тепловые сети;
• сети связи;
• система газоснабжения;
• технологические решения.

Разделы и подразделы проектной и рабочей документации - это подзадачи третьего уровня.

Каждый раздел состоит из определенных этапов и должен содержать информацию согласно государственным стандартам. Например, раздел решения обязательно включает текстовую часть с подробным описанием технологической схемы и принятого оборудования, графическую часть (планы, разрезы, схемы), ведомость оборудования, выезды на объект, прохождение нормоконтроля и технического контроля, выпуск документации.

На каждом уровне назначаются ответственные исполнители, с которых потом требуется результат. В данном примере декомпозиции исполнители первого уровня - это руководитель проектного отдела, второго - третьего - инженеры-проектировщики.

Коротко о главном

Декомпозиция - это метод формальной практической логики предполагающий качественную проработку главной задачи согласно основной Такой подход обеспечивает вовлечение персонала всех уровней для решения многоуровневых задач. Это позволяет вести проект наиболее эффективно, с наименьшими финансовыми вложениями и трудозатратами.