07 Projektowanie bazy danych - freeshell.demaciek/studia/7/par/wyklady/07...Indeksowanie...

1

[email protected]

[email protected]

Projektowanie Projektowanie

struktury danychstruktury danych

JarosJarosłław Kuchtaaw Kuchta

Projektowanie Aplikacji RozproszonychProjektowanie Aplikacji Rozproszonych

Projektowanie Aplikacji Rozproszonych 2/30Projektowanie struktury danych

ZagadnieniaZagadnienia

�� Sposoby zapisu danych zewnSposoby zapisu danych zewnęętrznychtrznych

�� Odwzorowanie dziedziny problemu w dziedzinOdwzorowanie dziedziny problemu w dziedzinęędanychdanych

�� Normalizacja relacyjnej bazy danychNormalizacja relacyjnej bazy danych

�� Optymalizacja relacyjnej bazy danych dla Optymalizacja relacyjnej bazy danych dla przechowywania obiektprzechowywania obiektóóww

�� Wykorzystanie indeksWykorzystanie indeksóów w relacyjnej bazie danychw w relacyjnej bazie danych

�� Szacowanie rozmiaru relacyjnej bazy danychSzacowanie rozmiaru relacyjnej bazy danych

�� Problemy synchronizacji w rozproszonej bazie danychProblemy synchronizacji w rozproszonej bazie danych


Sposoby zapisu danychSposoby zapisu danych

�� PlikiPliki�� Pliki sekwencyjnePliki sekwencyjne

�� NieuporzNieuporząądkowanedkowane�� UporzUporząądkowanedkowane

�� Pliki swobodnego dostPliki swobodnego dostęępupu

�� Bazy danychBazy danych�� RelacyjneRelacyjne�� RelacyjnoRelacyjno--ObiektoweObiektowe�� ObiektoweObiektowe

2


Zalety i wady zapisu w plikachZalety i wady zapisu w plikach

ZaletyZalety

�� ElastycznoElastycznośćść zwizwiąązana z zana z zastosowaniem obiektowego zastosowaniem obiektowego jjęęzyka programowaniazyka programowania

�� DowolnoDowolnośćść typtypóów i w i formatformatóów danychw danych

�� DuDuŜŜa wydajnoa wydajnośćśćodczytu/zapisuodczytu/zapisu

�� Brak koniecznoBrak koniecznośści zakupu ci zakupu systemu bazy danychsystemu bazy danych

WadyWady

�� Redundancja danychRedundancja danych

�� Brak zewnBrak zewnęętrznego trznego mechanizmu modyfikacji mechanizmu modyfikacji struktury danych struktury danych (konieczno(koniecznośćść pisania pisania specjalnych programspecjalnych programóów)w)

�� Brak mechanizmu kontroli Brak mechanizmu kontroli dostdostęępu do danychpu do danych


Zastosowanie plikZastosowanie plikóóww

�� Pliki gPliki głłóówne (wne (master master filesfiles))

�� Pliki przeglPliki przegląądowe (dowe (looklook--upup filesfiles))

�� Pliki transakcyjnePliki transakcyjne

�� Pliki kontrolne (Pliki kontrolne (audit audit filesfiles))

�� Pliki archiwalne (Pliki archiwalne (historyhistory filesfiles, , archivearchive filesfiles))


Zastosowanie systemu bazy Zastosowanie systemu bazy

danych (DBMS)danych (DBMS)

�� Systemy transakcyjneSystemy transakcyjne

�� Systemy wspierania decyzjiSystemy wspierania decyzji

�� Systemy informowania kierownictwaSystemy informowania kierownictwa

�� Systemy eksperckieSystemy eksperckie

3


Rodzaje systemRodzaje systemóów baz danychw baz danych

�� RDBMS RDBMS -- RelationalRelational DatabaseDatabase ManagementManagementSystemSystem

�� ORDBMS ORDBMS -- ObjectObject--relationalrelational DatabaseDatabaseManagementManagement SystemSystem

�� OODBMS OODBMS -- Object Object OrientedOriented DatabaseDatabaseManagemendManagemend SystemSystem


Zalety i wady RDBMSZalety i wady RDBMS

ZaletyZalety

�� Szybkie wyszukiwanie danychSzybkie wyszukiwanie danych�� Standardowy jStandardowy jęęzyk dostzyk dostęępu pu

do danych (SQL)do danych (SQL)�� Kontrola spKontrola spóójnojnośści danychci danych�� ŁŁatwoatwośćść modyfikacji modyfikacji

struktury danychstruktury danych�� Dobrze sprawdzone systemy Dobrze sprawdzone systemy

na rynkuna rynku�� Kontrola dostKontrola dostęępu do danychpu do danych�� ŁŁatwoatwośćść wspwspóółłdzielenia dzielenia


WadyWady

�� Brak moBrak moŜŜliwoliwośści obsci obsłługi ugi zzłłooŜŜonych typonych typóów danych w danych (dodawane w niekt(dodawane w niektóórych rych RDBMS)RDBMS)

�� NiecaNiecałłkowita zgodnokowita zgodnośćśćpodstawowych typpodstawowych typóów danych w danych z OOPLz OOPL

�� Brak wsparcia dla zapisu Brak wsparcia dla zapisu danych obiektowychdanych obiektowych


Zalety i wady ORDBMSZalety i wady ORDBMS

ZaletyZalety

�� MoMoŜŜliwoliwośści obsci obsłługi ugi zzłłooŜŜonych typonych typóów danychw danych

�� Zbudowane na SQLZbudowane na SQL

�� Kontrola spKontrola spóójnojnośści danychci danych

�� ŁŁatwoatwośćść modyfikacji modyfikacji struktury danychstruktury danych

�� Kontrola dostKontrola dostęępu do danychpu do danych

�� ŁŁatwoatwośćść wspwspóółłdzielenia dzielenia struktury danychstruktury danych

WadyWady

�� NiecaNiecałłkowita zgodnokowita zgodnośćśćpodstawowych typpodstawowych typóów danych w danych z OOPLz OOPL

�� Ograniczone wsparcie dla Ograniczone wsparcie dla zapisu danych obiektowychzapisu danych obiektowych

4


Zalety i wady OODBMSZalety i wady OODBMS

ZaletyZalety

�� MoMoŜŜliwoliwośści obsci obsłługi ugi zzłłooŜŜonych typonych typóów danychw danych

�� BezpoBezpośśrednie wsparcie dla rednie wsparcie dla zapisu danych obiektowychzapisu danych obiektowych

�� Kontrola spKontrola spóójnojnośści danychci danych�� ŁŁatwoatwośćść modyfikacji modyfikacji

struktury danychstruktury danych�� Kontrola dostKontrola dostęępu do danychpu do danych�� ŁŁatwoatwośćść wspwspóółłdzielenia dzielenia


WadyWady

�� Brak uznanego standarduBrak uznanego standardu�� KoniecznoKoniecznośćść dopasowania dopasowania

OODBMS do OOPLOODBMS do OOPL�� NiedojrzaNiedojrzałłoośćść narznarzęędzidzi


Odwzorowanie klas PD w DM Odwzorowanie klas PD w DM

w OODBMSw OODBMSWarstwa PD

Warstwa DM

Klient Zamówienie

DMKlient DMZamówienie


Problem dziedziczenia Problem dziedziczenia

wielokrotnegowielokrotnegoNadklasaA

-atrybutA1-atrybutA2

NadklasaB

-atrybutB1-atrybutB2

KlasaC

-atrybutC1-atrybutC2

5


RozwiRozwiąązanie a)zanie a)NadklasaA


NadklasaB-atrybutB1-atrybutB2

KlasaC-atrybutC1-atrybutC2-NadklasaB

1 1

UtworzyUtworzyćć instancjinstancjęędodatkowej nadklasy w dodatkowej nadklasy w warstwie DM i dodawarstwie DM i dodaććatrybut, ktatrybut, któóry pory połąłączy czy instancjinstancjęę nadklasy z instancjnadklasy z instancjąąpodklasy.podklasy.


RozwiRozwiąązanie b)zanie b)

NadklasaA


KlasaC-atrybutB1-atrybutB2-atrybutC1-atrybutC2

SpSpłłaszczyaszczyćć hierarchihierarchięę dziedziczenia w dziedziczenia w warstwie DM przez skopiowanie atrybutwarstwie DM przez skopiowanie atrybutóów w i metod nadklas do podklas.i metod nadklas do podklas.



w ORDBMS (zaw ORDBMS (załłooŜŜenia)enia)

�� ORDBMS obsORDBMS obsłługuje:uguje:�� identyfikator obiektu (OID)identyfikator obiektu (OID)

�� kolumny wielowartokolumny wielowartośściowe (np. ciowe (np. teltel[*]: [*]: stringstring))

�� procedury przechowywaneprocedury przechowywane

�� ORDBMS nie obsORDBMS nie obsłługuje:uguje:�� ŜŜadnego rodzaju dziedziczeniaadnego rodzaju dziedziczenia

�� kolumn zkolumn złłooŜŜonychonych

6



w ORDBMSw ORDBMS

kolumna typu OIDkolumna typu OIDmetody dostmetody dostęępupu��asocjacja pojedynczaasocjacja pojedyncza

kolumna wielowartokolumna wielowartośściowaciowametody dostmetody dostęępupu��atrybut wielowartoatrybut wielowartośściowyciowy

nowa tabela + relacja jedennowa tabela + relacja jeden--wielewiele

metody dostmetody dostęępupu��atrybut zatrybut złłooŜŜonyony

kolumna wielowartokolumna wielowartośściowa ciowa typu OID po katypu OID po kaŜŜdej ze strondej ze stron

metody dostmetody dostęępupu��asocjacja wielostronnaasocjacja wielostronna

kolumna wielowartokolumna wielowartośściowa ciowa typu OIDtypu OID

metody dostmetody dostęępupu��asocjacja jedenasocjacja jeden--wielewiele

procedura przechowywanaprocedura przechowywanametoda dostmetoda dostęępupu��atrybut pochodnyatrybut pochodny

kolumnakolumnametody dostmetody dostęępupu��atrybut jednowartoatrybut jednowartośściowyciowy

tabelatabelaklasaklasa��klasaklasa

ORDBMSORDBMSDMDMPDPD


RozwiRozwiąązanie problemu zanie problemu

dziedziczenia dziedziczenia

w ORDBMSw ORDBMS

�� Kolumna zawierajKolumna zawierająąca OID instancji ca OID instancji przechowywanej w tablicy reprezentujprzechowywanej w tablicy reprezentująącej cej nadklasnadklasęę..

�� SpSpłłaszczenie hierarchii dziedziczeniaaszczenie hierarchii dziedziczenia



w ORDBMS przykw ORDBMS przykłładadWarstwa PD

Warstwa DM

KlientAdres: (Kod, Miejscowość, Ulica)Tel[*]: stringNIP: string

«table»DTKlient

«table»DTAdres

DMKlient

OsobaImię: stringNazwisko: string

«table»DTOsoba

DMOsoba

7


Struktura klas DM Struktura klas DM

w ORDBMS w ORDBMS -- przykprzykłładad

«table»DTKlient

Adres: OIDTel[*]: stringNIP: stringOsoba: OID

DMKlient

Get Klient()Set Klient()

«table»DTOsoba

Imię: stringNazwisko: string

DMOsoba

Get Osoba()Set Osoba()

«table»DTAdres

Kod: stringMiejscowość: stringUlica: string

Osoba Adres

*



w RDBMS (zaw RDBMS (załłooŜŜenia)enia)�� RDBMS obsRDBMS obsłługuje:uguje:

�� automatyczny identyfikator rekordu (ID) automatyczny identyfikator rekordu (ID) �� procedury przechowywaneprocedury przechowywane

�� RDBMS nie obsRDBMS nie obsłługuje:uguje:�� ŜŜadnego rodzaju dziedziczeniaadnego rodzaju dziedziczenia�� kolumn wielowartokolumn wielowartośściowychciowych�� kolumn zkolumn złłooŜŜonychonych

�� ZaZałłooŜŜenia dodatkowe:enia dodatkowe:�� kolumny kolumny -- klucze sklucze sąą typu typu integerinteger (32(32--bitowe)bitowe)�� kolumna automatycznie ustawiana przez RDBMS jest oznaczana kolumna automatycznie ustawiana przez RDBMS jest oznaczana

zastrzezastrzeŜŜeniem {eniem {autosetautoset}}�� kolumna z kluczem wkolumna z kluczem włłasnym jest oznaczana zastrzeasnym jest oznaczana zastrzeŜŜeniem {PK}eniem {PK}�� kolumna z kluczem obcym jest oznaczana zastrzekolumna z kluczem obcym jest oznaczana zastrzeŜŜeniem {FK}eniem {FK}



w RDBMSw RDBMS

kolumna typu kolumna typu integerinteger {FK} + {FK} + relacja jedenrelacja jeden--jedenjeden

metody dostmetody dostęępupu��asocjacja pojedynczaasocjacja pojedyncza

nowa tabela + relacja jedennowa tabela + relacja jeden--wielewielemetody dostmetody dostęępupu��atrybut wielowartoatrybut wielowartośściowyciowy

nowa tabela + relacja jedennowa tabela + relacja jeden--wielewielemetody dostmetody dostęępupu��atrybut zatrybut złłooŜŜonyony

nowa tabela z kolumnami typu nowa tabela z kolumnami typu integerinteger {FK} + relacje jeden{FK} + relacje jeden--wielewiele

metody dostmetody dostęępupu��asocjacja wielostronnaasocjacja wielostronna

kolumna typu kolumna typu integerinteger {FK} + {FK} + relacja jedenrelacja jeden--wielewiele

metody dostmetody dostęępupu��asocjacja jedenasocjacja jeden--wielewiele

procedura przechowywanaprocedura przechowywanametoda dostmetoda dostęępupu��atrybut pochodnyatrybut pochodny

kolumnakolumnametody dostmetody dostęępupu��atrybut jednowartoatrybut jednowartośściowyciowy

tabela + kolumna tabela + kolumna ID: ID: integerinteger {{autosetautoset, PK}, PK}

klasaklasa��klasaklasa

RDBMSRDBMSDMDMPDPD

8


Struktura klas DM Struktura klas DM

w RDBMS w RDBMS -- przykprzykłładad

«table»DTKlient

ID: integer {autoset, PK}NIP: stringOsoba: integer {FK}

DMKlient

Get Klient()Set Klient()

«table»DTOsoba

ID: integer {autoset, PK}Imię: stringNazwisko: string

DMOsoba

Get Osoba()Set Osoba()

«table»DTAdres

ID: integer {autoset, PK}Klient: integer {FK}Kod: stringMiejscowość: stringUlica: string

Osoba Klient

«table»DTTel

ID: integer {autoset, PK}Klient: integer {FK}Tel: string

Klient

*

1

1

1

1

1


Optymalizacja obiektu w RDBMSOptymalizacja obiektu w RDBMS

�� Optymalizacja wydajnoOptymalizacja wydajnośści (normalizacja)ci (normalizacja)

�� Optymalizacja szybkoOptymalizacja szybkośści (ci (denormalizacjadenormalizacja, , indeksowanie)indeksowanie)


NormalizacjaNormalizacja

Usuń powtarzające się lub nadmiarowe pola. Stwórz nową tablicę, która będzie przechowywała usunięte dane. Skopiuj PK nowej tablicy do poprzedniej tablicy jako FK

Czy któraś tablica zawiera powtarzające się pola? Czy pewne rekordy mają róŜną liczbę kolumn od innych rekordów?

0NF

Usuń częściową zaleŜność. Dodaj nową tablicę, która będzie zawierała pola, które były częściowo zaleŜne. Skopiuj PK nowej tablicy do poprzedniej tablicy jako FK.

Czy PK jest tworzony z więcej niŜ jednego pola? Jeśli tak, to czy są pola zaleŜne tylko od części PK?

1NF

2NF

Usuń zaleŜnośc przechodnią Dodaj nową tablicę, która będzie zawierała usunięte pola. Skopiuj PK nowej tablicy do poprzedniej tablicy jako FK

Czy są pola zaleŜne od innego drugoplanowego pola kluczowego?

3NF

9


DenormalizacjaDenormalizacja

�� Tablice przeglTablice przegląądowe (dowe (looklook--upup tablestables))

�� Relacje jedenRelacje jeden--jedenjeden

�� Relacje jedenRelacje jeden--wielewiele


Indeksowanie Indeksowanie -- zasadyzasady

�� Dla kaDla kaŜŜdej tablicy tworzy sidej tablicy tworzy sięę indeks unikalny w oparciu o PK.indeks unikalny w oparciu o PK.

�� Dla kaDla kaŜŜdej tablicy tworzy sidej tablicy tworzy sięę indeksy w oparciu o FK.indeksy w oparciu o FK.

�� Dodatkowe indeksy tworzy siDodatkowe indeksy tworzy sięę dla pdla póól czl częęsto wykorzystywanych sto wykorzystywanych przy grupowaniu, sortowaniu lub wyszukiwaniu rekordprzy grupowaniu, sortowaniu lub wyszukiwaniu rekordóów.w.

�� W systemie transakcyjnym rzadko stosuje siW systemie transakcyjnym rzadko stosuje sięę dodatkowe indeksy.dodatkowe indeksy.

�� W systemach decyzyjnych tworzy siW systemach decyzyjnych tworzy sięę wiele indekswiele indeksóów.w.


Indeksowanie Indeksowanie -- prezentacjaprezentacja

�� ZastrzeZastrzeŜŜeniaenia�� {{indexindex} } –– indeks nie zapewniajindeks nie zapewniająący unikatowocy unikatowośścici

�� {{uniqueunique} } –– indeks zapewniajindeks zapewniająący unikatowocy unikatowośćść

�� {not {not nullnull} } –– kolumna nie dopuszcza wartokolumna nie dopuszcza wartośści pustejci pustej

�� PrzedziaPrzedziałł indexesindexes�� nazwiskonazwisko--ii--imiimięę = nazwisko + imi= nazwisko + imięę {{uniqueunique, not , not nullnull}}

10


Szacowanie rozmiaru bazy Szacowanie rozmiaru bazy

danychdanych

�� ŚŚredni rozmiar rekordu = Suma redni rozmiar rekordu = Suma śśredniego redniego rozmiaru prozmiaru póól.l.�� ŚŚredni rozmiar predni rozmiar póól tekstowych l tekstowych -- szacowanieszacowanie

�� Szacowanie liczby rekordSzacowanie liczby rekordóóww

�� Narzut DBMSNarzut DBMS

�� Przyrost miesiPrzyrost miesięęczny/rocznyczny/roczny


Problemy z rozproszonProblemy z rozproszonąą bazbaząą

danychdanych

�� Centralna baza danych Centralna baza danych –– lokalne repliki bazy danychlokalne repliki bazy danych

�� Synchronizacja okresowaSynchronizacja okresowa

�� Konflikty synchronizacji:Konflikty synchronizacji:�� konflikt blokowaniakonflikt blokowania

�� konflikt klucza unikatowegokonflikt klucza unikatowego

�� konflikt klucza obcegokonflikt klucza obcego

�� konflikt poprawnokonflikt poprawnośści na poziomie tabelici na poziomie tabeli

�� konflikt naruszenia wikonflikt naruszenia więęzzóów integralnow integralnośścici

�� konflikt wielkokonflikt wielkośści liter i porzci liter i porząądkdkóów sortowaniaw sortowania


LiteraturaLiteratura

�� DennisDennis A., A., WixomWixom B.H., B.H., TegardenTegarden D., D., SystemsSystems

AnalysisAnalysis & Design. & Design. AnAn ObjectObject--OrientedOriented ApproachApproach

withwith UMLUML, John , John WileyWiley andand SonsSons, USA, 2002, USA, 2002

07 Projektowanie bazy danych - freeshell.demaciek/studia/7/par/wyklady/07...Indeksowanie...

Documents

Transcript of 07 Projektowanie bazy danych - freeshell.demaciek/studia/7/par/wyklady/07...Indeksowanie...