9.2 Қалыптасқан қатынас сипаты және қатынас сұлбасы

Жоғарыдаайтылғандай, реляционды модель қатынас деп аталатын екі өлшемді кесте түрінде деректер көрсетілімін сипаттайды. Бұл кестенің баған атаулары ретінде атрибуттар атауы қызмет етеді. Сәйкс түсініктердің қалыптасқан сипатын қарастырайық.

A₁, A₂, ..., A_nн атрибут атаулары болсын делік.Әрбір A_i атрибут атауына A_i. атрибутын қабылдай алатын жіберілетін жиын мәні сәйкес келеді. Бұл D_i жиын мәні A_i, i=1,n атрибутының домені болып табылады. Анықтама бойынша домендер бос емес соңғы немесе есептеуіш жиындар болып табылады. Реляционды деректер қорының теориясында домен бір деректер типінің жиынмәніретінде қарастырылады. D_i домен түсінігіне қарастырылатын кестенің A_i бағанында тұратын жиын мәнсәйкес келеді.

R {A₁, A₂, ..., A_n} қатынас сұлбасы {A₁, A₂, ..., A_n} атрибут атауының соңғы жиыны аталады, мұндағы A_i атрибуты D_i (i=1, 2, ..., n) жиын мәнін қабылдайды, n – қатынас.

«Қатынас сұлбасы» түсінігіне екі өлшемді кесте құрылымының сипаты сәйкес келеді (бағандар атауы және жіберілетін жиын мәндері).

болсын делік.

R сұлбалы r қатынасы сияқты жиынындағы R: {A₁, A₂, ..., A_n} жиынынан {t₁, t₂, ..., t_p} соңғы бейнелер жиыны деп аталады.

t_k сипаты k –кортежі деп аталады, n – кортеж өлшемі.

k –кортежінің түсінігіне растырылатын кестенің k – жолында тұрған жиын мәні сәйкес келеді.

R қатынасының түсінігіне қарастырылатын кестенің барлық жолдарында тұратын жиын мәндері сәйкес келеді.

R сұлбалы r қатынас кілті деп минималды ішкі жиын аталады, мұндағы K ={A_i1, A_i2, ..., A_im} жиын мәні бойынша сәйкес келмейтін кез келген екі тұрлі кортеж болып табылады.

R қатынасының бірнеше кілті болуы да мүмкін. Мұндай кілттер потенциалды (мүмкін) деп аталады. Олардың ішінен кортеж идентификциясы үшін таңдарған кілт бастапқы кілт деп аталады. Демек, бір мәнді идентификациялау үшін К жиынында кортеж мәнін білген жеткілікті. Кілт қатынастар арасындағы байланысты көрсету үшін қолданылады. Осы мақсатта бір қатынастың бастапқы кілті онымен байланысты қатынас құрылымына қосылады. Екінші қатынас үшін сәйкес кілт сыртқы кәлт деп аталады.

Концептуалды модельді көрсету үшін қолданылатын қатынас сұлбасының жиынтығы реляционды деректер қорының сұлбасы деп аталады. Сәйкес қатынастардың ағымдық мәндері релыционды деректер қоры деп аталады.

Алдыңғы дәріс мысалынан деректердің реляциялық моделін жазып алайық (сурет 6.3). Барлық сәйкес келетін негіздердің атрибуттар белгілеулерін енгізейік. A₁ – студент коды, A₂ – тегі, A₃ – туған мерзімі, A₄ – туған жері, A₅ – факультет номері, A₆ – факультет атауы, A₇ – мамандық номері, A₈ – мамандық атауы болсын делік. СТУДЕНТ қатынас сұлбасын R1 деп, ФАКУЛЬТЕТ сұлбасын R2 деп, СТУДЕНТ ФАКУЛЬТЕТТЕ ОҚИДЫ сұлбасын R4 деп, СТУДЕНТ МАМАНДЫҚ БОЙЫНША ОҚИДЫ сұлбасын R5 деп, ФАКУЛЬТЕТТЕ МАМАНДЫҚТАР БАР сұлбасын R6 деп белгілейік.

Сонда сәйкес мысалдың реляционды модель келесідей қатынас сұлбасының жиынтығымен сипатталады:

R1(A₁, A₂, A₃, A₄)

R2(A₅, A₆)

R3(A₇, A₈)

R4(A₁, A₅)

R5(A₁, A₇)

R6(A₅, A₇)

«Қатынас сұлбасы» түсінігі кесте құрылымының сипатына сәйкес келеді. Мәндері толтырылған кесте «қатынас» түсінігіне сәйкес келеді. Берілген қатынас мысалы үшін жоғарыда көрсетілген сұлбаларға сәйкес қатынастарды келесідей белгілейміз:

r1, r2, r3, r4, r5, r6,

Келесі қатынас қасиеттерін анықтайық:

• Барлық басқа қатынастар атауынан ерекшеленетін қатынас атауы болады.

• Кортеж элементтерінің әрбір мәні қарапайым деректер типәмен көрсетіледі.

• Әр атрибуттың ерекше атауы бар.

• Барлық атрибуттар мәні атомарлы (бөлінбейтін) болады. Қарапайым деректер типінің мәндер жиыны ретінде домен анықтамасынан қарастырылады, яғни домен мәндерінің арасында жиындар да болуымүмкін.

• Қатынас сұлбасында атрибуттарды қарастыру ретінің ешбір мәні жоқ, яғни қатынас кортежінде атрибут мәніне сілтеме жіберу үшін үнемі атрибут атауы қолданылады.

Қатынастағы кортежді қарастыру ретінің мәні жоқ, себебі қатынас кортеж жиындарынан тұрады, ал жиын элементтері жиындарды анықтау теориясы бойынша реттелмеген.

Кең таралған реляционды деректер моделінің трактовкасы Дейтке тиесілі. Дейттің пікіріне сәйкес реляционды модель реляциондық жақындаудың түрлі аспектілерін сипаттайтын үш бөлімнен тұрады: құрылымдық бөлім, манипуляциялық бөлім және біртұтас бөлім.

Құрылымдық бөлімде модель тіркеледі, реляционды ДҚ қолданылатын бір ғана деректер құрылымы қалыптасқан n-қатынасы болып табылады. Модельдің манипуляциялық бөлімінде реляционды ДҚ манипуляциялайтын екі фундаменттік механизмі бекітіледі – реляционды алгебра және реляционды есептеу.

Бастапқы механизм жиындардың классикалық теориясы негізінде, ал екіншісі бірінші қатардағы предикаттарды есептеудің логикалық аппаратына негізделген. Реляциялық модельдің манипуляциялық бөлігінің негізгі функциясы реляциялық ДҚ кез келген нақты тілінің реляциялық шараларын қамтамасыз ету болып табылады: тіл реляциялық деп аталады, егер ол реляциялық алгебра немесе реляциондық есептеуге қарағанда анықтылығы мен қуатты аз болса.

Реляционды деректер моделінің бүтін бөлігінде біртұтастықтың екі негізгі талабы тіркеледі, олар кез келген ДҚБЖ қолдау көрсету керек. Бастапқы талап негіз біртұтастығының талабы деп аталады. Нақты әлемнің реляциялық ДҚ объект немесе негіздер қатынас кортеждеріне сәйкес келеді. Талаптар кез келген қатынас кортежінің басқа қатынас кортежінен айырмашылығы, яғни басқаша айтқанда кез келген қатынастың бастапқы кілті болу керек. Екінші талап сілтеме бойынша біртұтастық талабы болып табылады және күрделі болады. Демек, нақты әлемнің күрделі негіздері реляционды ДҚ-да бірнеше қатынастардың бірнеше кортеждері түрінде көрсетіледі. Мысалы, реляционды деректер қорында БӨЛ_НОМЕРІ (бөлім номері) атрибуттары бар БӨЛІМ негізі түрінде, БӨЛ_САНЫ (қызметшілер саны) және БӨЛ_ҚЫЗМ (бөлім қызметшілерінің тізімі). Әрбір қызметші үшін ҚЫЗМ_НОМЕРІ (қызметші номері), ҚЫЗМ_АТЫ (қызметші аты) және ҚЫЗМ_ЖАЛ (қызметшінің жалақысы) сақталуы керек. Сәйкес ДҚ дұрыс жобалау үшін онда екі қатынас пайда болады: БӨЛІМДЕР ( БӨЛ_НОМЕР, БӨЛ_САН ) (бастапқы кілт - БӨЛ_НОМЕР) және ҚЫЗМЕТШІЛЕР (ҚЫЗМ_НОМЕР, ҚЫЗМ_АТЫ, ҚЫЗМ_ЖАЛ, ҚЫЗМ_БӨЛ_НОМ ) (бастапқы кілт - ҚЫЗМ_НОМЕР). Көрініп тұрғандай ҚЫЗМ_БӨЛ_НОМ атрибуттарында ҚЫЗМЕТШІЛЕР қатынасы пайда болады, бөлім номері қызметшінің жеке қасиетіне ие болғандықтан емес, қажет жағдайда БӨЛІМ негізін толық қалпына келтіру мүмкіндігіне байланысты. ҚЫЗМ_БӨЛ_НОМ атрибутының мәні кез келген ҚЫЗМЕТШІЛЕР қатынас кортежінде БӨЛІМ қатынасының кейбір кортежінде БӨЛ_НОМ атрибут мәніне сәйкес келу керек. Мұндай атрибуттар сыртқы кілт деп аталады, себебі оның мәні кейбір басқа қатынас кортеждерімен көрсетілген (бастапқы кілттің мәні беріледі) бірмәнді негізбен сипатталады. Сыртқы кілт анықталған қатынастар бастапқы кілт атрибуты болып табылатын сәйкес қатынастарға сілтенеді.

Реляционды деректер қорының негізгі түсініктері деректер типі, домендер, атрибут, кортеж, бастапқы кілт және қатынас болып табылады.

Алдымен осы түсініктерді кейбір ұйымның қызметшілері туралы ақпараттан тұратын (сурет.9.1) ҚЫЗМЕТШІЛЕР қатынасының мысалында қарастырып көрейік:

 

Сурет 9.1 «Қызметшілер» қатынасы

Деректер типі

Деректердің реляционды моделіндегі деректер типі түсінігі бағдарламалау тіліндегі деректер тпі түсінігіне адекватты. Әдетте заманауи реляционды ДҚ символды, сандық деректерді, биттік жолдарды, арнайыландырылған сандық деректерді, сонымен қатар «темпоральды» (мерзім, уақыт, уақыттық интервал) деректерді сақтауға болады. Абстрактілі деректер типі бар реляционды жүйе (сәйкес мүмкіндіктері мысалы, Ingres/Postgres жүйесі) мүмкіндіктерінің кеңейтілуіне жақындау қарқында даму үстінде. Біздің мысалда үштпті деректер қарастырылады: символдар жолы, бүтін сандар және «ақша».

Домен

Домен түсінігі кейбір бағдарламалау тілдерінде ішкі типтерге аналог болатын деректер қорына тән. Жалпы жағдайда домен кейбір деректер қоры типінің тапсырмасымен анықталады, оған домен элементтері және деректер типінің элементіне қолданылатын туынды логикалық өрнек жатады. Егер осы логикалық өрнектің есептелуі «ақиқат» нәтижесін берсе, онда деректер элементі домен элементі болып табылады.

Домен түсінігінің дұрыс трактовкасы берілген тип мәнінің жіберілетін потенциалды жиынын ретінде қарастырылады. Мысалы, «Атаулар» домені біздің мысалда символдар жолының базалық типінде анықталған, бірақ оның мәндерінің құрамына тек атауды бейнелей алатын жолдар ғана кіреді (көп жағдайда мұндай жолдар тек жіңішкелік белгісінен басталады).

Сондай-ақ, домен түсінігінің семантикалық жүктемесін де ерекшелеуге болады: деректер бірдоменге қатысты болғанда ғана салыстырмалы болып есептеледі. Біздің мысалда «Рұқсаттама номері» және «Топ номері» домендер мәні бүтін сандар типіне жатады, бірақ салыстырмалы болып табылмайды.

Қатынас сұлбасы, деректер қорының сұлбасы

Қатынас слбасы – бұл атаулы жиын жұптары {атрибут атауы, домен атауы (немесе типі, егер домен мәніне қолдау көрсетілмесе)}. Қатынас сұлбасының дәрежесі сол жиынның қуатын анықтайды. ҚЫЗМЕТШІЛЕР қатынасының дәрежесі төртке тең. Егер бір қатынастың барлық атрибуттары түрлі домендерде анықталса, сәйкес домендердің атауын атрибут атауы үшін қолдануға болады.

ДҚ сұлбасы (құрылымдық мағынада) – бұл қатынасссұлбасының атаулы тізімі.

Кортеж, қатынас

Берілген қатынас сұлбасына сәйкес келетін кортеж – бұл жұптар жиыны {атрибут атауы, мәні}, оның құрамында қатынас сұлбасына қатысты атрибут атына ену жүзеге асады. «Мәндер» берілген атрибутта жіберілген домен мәні болып табылады (немесе деректер типі, егер домен түсінігіне қолдау көрсетілмесе). Демек, кортеж дәрежесі, яғни ондағы элементтер саны сәйкес сұлбаның «арность»-на сәйкес келеді. Яғни, кортеж – бұл берілген типтің атаулымәндер тізімі.

Қатынас – бұл бірқатынас сұлбасына сәйкес келетін кортеждер жиыны. Кейде қатынас сұлбасын қатынас атауы деп те атйды, ал қатынас кортеж тізімі ретінде қатынас денесі болады.

Қарапайым қатынас көрінісі кесте болып табылады, ал оның атауы қатынас сұлбасы, жолдары – қатынас-нұсқа кортеждері; бұл жағдайда атрибуттар атауы сол кестенің бағандарын атап шығады. Сондықтан, кейде «қатынас атрибуты» түріндегі «кесте бағаны» деп атайды.

Реляционды деректер қоры – бұл атауы ДҚ сұлбасындағы қатынас сұлбасының атауымен сәйкес келетін қатынастар тізімі.