Раздел 4. Базовые элементы реляционных бд

Четвертый раздел курса включает две темы: “Проектирование реляционной базы данных”, “Нормализация отношений в БД”. После изучения каждой темы Вам следует ответить на вопросы для самопроверки.

По материалам раздела также выполняется курсовой проект по дисциплине.

Работа с разделом 4 завершается сдачей контрольного теста. Кроме того, по данному разделу выполняются практические задания 3 и 4, а также лабораторные работы № 1 и № 2.

Для того, чтобы Вы смогли успешно ответить на вопросы контрольного теста, Вам предоставляется возможность поработать с репетиционным тестом. Если Вы испытываете затруднения в ответе на какой-либо вопрос, обратитесь к главам 5-7, 11-13 учебника [1] или к материалам электронного учебного пособия [7] и пособия [8].

4.1. Проектирование реляционной базы данных

При изучении данной темы Вы должны познакомиться с математическим аппаратом, применяемым для проектирования реляционных баз данных.

По данной теме выполняется лабораторная работа № 3, а также раздел “Концептуальное проектирование” курсового проекта. Рекомендации по выполнению этих заданий приведены в методических указаниях 3.4.

Для проверки изучения материала темы Вам предстоит также ответить на вопросы для самопроверки.

Если Вы испытываете затруднения в ответе на какой-либо вопрос, обратитесь к главам 11, 12 учебника [1] или к материалам учебного пособия [8, 9].

4.1.1. Свойства и виды отношений

Отношения

Пусть имеется n множеств {D₁, D₂,...,D_n}.

R есть отношение на этих множествах, если оно представляет собой множество элементов вида < d₁, d₂, . . . , d_n > , где d_i  D_i (i = 1, . . n).

Более строго, R - это подмножество декартова произведения указанных множеств и формально записывается:

R  D₁  D₂  ...  D_n,

где  - математический символ нестрогого включения;

 - математический символ операции декартова произведения.

В исходные множества D_i принято называть доменами (областями определения) R, а элементы R < d₁, d₂, ..., d_n > - кортежами или выборками (на рис.3.5 раскрывается суть некоторых понятий, связанных с отношением R).

Будем считать, что элементы доменов элементарны, т.е. сами по себе они не есть множества. Элементарность подразумевает, что это некоторое неразделимое понятие предметной области, например идентификатор информационных объектов или число. Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену. Например, значения доменов "Номера телефонов" и "Возраст" относятся к типу целых чисел, но не являются сравнимыми. Заметим, что в большинстве реляционных СУБД понятие домена или не используется, или используется лишь частично.

Так как отношение есть множество, а все элементы множества должны быть попарно различны, то в отношении не может быть двух идентичных кортежей.

Отношение обладает следующими свойствами:

• Отношение имеет имя, отличающее его от других отношений.

• Каждый атрибут имеет уникальное имя.

• Значения атрибута берутся из одного и того же домена.

• Каждый кортеж является уникальным, т.е. в отношении не может быть дублированных строк.

• Атрибут (или набор атрибутов), уникально идентифицирующий каждый кортеж, является первичным (primary) ключом отношения.

• Атрибут (или множество атрибутов) называется внешним (foreign) ключом, если в другом отношении он является первичным.

Идентификатор отношения и множество имен атрибутов составляют схему отношения. Введенное понятие схемы будет формально определено при рассмотрении вопросов, касающихся теории нормализации.

Содержимое отношения (см. рис. 3.5) принято называть состоянием схемы и обозначать r. Совокупность схем отношений составляют схему базы данных. Соответственно состояние схемы базы данных (собственно сама база) - есть совокупность состояний схем отношений.

Примем следующие обозначения. Будем обозначать первыми заглавными латинскими буквами (A, B, ...) имена атрибутов, буквами R, Q – схемы атрибутов, строчными первыми (a, b, ...) – атрибуты, строчными r, q – состояние отношения. Схему R={A₁, A₂, ..., A_n} будем обозначать R[A₁, A₂, ..., A_n] или A₁A₂...A_n , отношение r со схемой R обозначим r(R) или r(A₁A₂...A_n).

Значение кортежа t на атрибуте A будем называть A-значением кортежа t. Если XR, будем называть t(X) X-значением кортежа t. Предполагается, что существует значение : t()= для каждого кортежа t, t₁()=t₂().

Ассоциации между отношениями и внутри отношений коротко рассмотрены в теме 3.1.1.