7.6 Реляционная модель данных

7.6.1 Основные понятия реляционной модели данных

В основе реляционной модели данных лежат не графические, а табличные методы и средства представления данных и манипулирования ими (рис. 7.16). Для отображения информации о предметной области используется таблица, называемая «отношением». Реляционная модель данных является совокупностью отношений, из которых образуются новые производные отношения в результате выполнения запросов пользователей информационной системы.

Данная модель была предложена Э.Ф. Коддом (Е. F. Codd) в начале 70-х годов и вместе с иерархической и сетевой моделями составляет множество так называемых великих моделей. Множества, образующие область определения отношений в реляционной модели данных, могут содержать только значения атрибутов.

Реляционная модель данных (РМД) — множество нормализованных отношений (таблиц), к которым применимы операции реляционной алгебры. Строка таблицы (рис. 7.16) называется кортежем, столбец — атрибутом. Каждый атрибут может принимать некоторое подмножество значений из определенной области — домена. Домен является областью определения одного или нескольких атрибутов. Отношениям, атрибутам и доменам присваиваются имена.

Рис. 7.16 — Фрагмент реляционной модели данных

Отношение характеризуется числом кортежей т и числом атрибутов п, составляющим парность отношения. Различают унарные (n = l), бинарные (n = 2), тернарные (n = 3) и так далее парные отношения.

Математический аппарат, который позволяет записывать структуру отношений, а также производить преобразования отношений, называется реляционной алгеброй.

Основными элементами реляционной модели являются таблицы, представляющие сущности, в которых столбцы представляют атрибуты сущностей, а строки описывают экземпляры сущностей. Модель данных также подразумевает наличие операторов для генерации новых таблиц на основе существующих (называемых запросами), именно таким способом пользователи могут манипулировать данными и получать необходимую информацию.

Сущность — множество однотипных объектов (экземпляров). Каждый экземпляр характеризуется набором свойств, называемых атрибутами сущности.

Таблица — множество ячеек с данными, образующих строки и столбцы прямоугольной таблицы. Строки таблицы представляют экземпляры сущности и называются записями. Столбцы таблицы представляют атрибуты сущности и называются полями.

Атрибут представляет собой определенное свойство (характеристику) данной сущности.

Первичный ключ — атрибут или группа атрибутов (тогда это составной первичный ключ), однозначно идентифицирующие каждый экземпляр сущности.

Ключевое поле — поле, представляющее первичный ключ или являющееся частью составного первичного ключа.

Связь — это логическое отношение между сущностями, выражающее некоторое ограничение или правило. Реляционная связь в БД — это связь между записями, основанная на совпадении значений атрибутов, по которым устанавливается связь.

Внешний ключ — атрибут или комбинация атрибутов сущности, соответствующие первичному ключу другой сущности, связанной с данной.

Преимуществом хранения информации в нескольких связанных таблицах по сравнению с одной таблицей является устранение избыточности данных.

Схема данных — представление набора всех сущностей, входящих в данную модель, и связей между ними.

Пример РМД в составе двух отношений приведен в таблице 7.1.

Таблица 7.1 — Упрощенный пример реляционной модели данных

СОТРУДНИК ФИНАНСЫ

ФАМИЛИЯ	ГОД	ТЕЛЕФОН	ДОЛЖНОСТЬ		ДОЛЖНОСТЬ	ОКЛАД
Матвеев	1954	45-34-56	инженер		инженер	6500
Минин	1963	54-56-78	экономист		техник	3000
Петров	1958	21-45-80	программист		экономист	10700

Реляционная модель БД имеет дело с тремя аспектами данных: со структурой данных, с целостностью данных и с манипулированием данными. Под структурой понимается логическая организация данных в БД, под целостностью данных — безошибочность и точность информации, хранящейся в БД, под манипулированием данными — действия, совершаемые над данными в БД. Эти три аспекта отражают и основные процедуры процесса накопления данных (хранение, актуализацию и извлечение).