22. Реляционная модель данных

Реляционная модель данных – логическая модель данных. Впервые была предложена британским учёным сотрудником компании IBM Эдгаром Франком Коддом (E. F. Codd) в 1970 году в статье "A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks" (русский перевод статьи, в которой она впервые описана, опубликован в журнале "СУБД" N 1 за 1995 г.). В настоящее время эта модель является фактическим стандартом, на который ориентируются практически все современные коммерческие СУБД.

В реляционной модели достигается гораздо более высокий уровень абстракции данных, чем в иерархической или сетевой. В упомянутой статье Е.Ф. Кодда утверждается, что "реляционная модель предоставляет средства описания данных на основе только их естественной структуры, т.е. без потребности введения какой-либо дополнительной структуры для целей машинного представления". Другими словами, представление данных не зависит от способа их физической организации. Это обеспечивается за счет использования математической теории отношений (само название "реляционная" происходит от английского relation – "отношение").

Кристофер Дейт определил три составные части реляционной модели данных:

• структурная

• манипуляционная

• целостная

Структурная часть модели определяет, что единственной структурой данных является нормализованное n-арное отношение. Отношения удобно представлять в форме таблиц, где каждая строка есть кортеж, а каждый столбец – атрибут, определенный на некотором домене. Данный неформальный подход к понятию отношения дает более привычную для разработчиков и пользователей форму представления, где реляционная база данных представляет собой конечный набор таблиц.

Манипуляционная часть модели определяет два фундаментальных механизма манипулирования данными – реляционная алгебра и реляционное исчисление. Основной функцией манипуляционной части реляционной модели является обеспечение меры реляционности любого конкретного языка реляционных БД: язык называется реляционным, если он обладает не меньшей выразительностью и мощностью, чем реляционная алгебра или реляционное исчисление.

Целостная часть модели определяет требования целостности сущностей и целостности ссылок. Первое требование состоит в том, что любой кортеж любого отношения отличим от любого другого кортежа этого отношения, т.е. другими словами, любое отношение должно обладать первичным ключом. Требование целостности по ссылкам, или требование внешнего ключа состоит в том, что для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в ссылающемся отношении, в отношении, на которое ведет ссылка, должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа, либо значение внешнего ключа должно быть неопределенным (т.е. ни на что не указывать).

23.

24. Операции реляционной модели данных

В реляционной модели считается, что все данные ИС представлены в виде таблиц. В рамках реляционной теории имеется список операций, которые можно осуществлять над таблицами таким образом, чтобы в результате выполнения операции снова получить реляционную базу данных. Обычно это следующие операции: базовые операции - ограничение - исключение из таблицы некоторых строк; проекция - исключение из таблицы некоторых столбцов; декартово произведение - из двух таблиц получается третья по принципу декартова произведения двух множеств строк; объединение - объединение множеств строк двух таблиц; разность - разность множеств строк двух таблиц; присвоение - именованной таблице присваивается значение выражения над таблицами; производные операции - группа операций соединения; пересечение - пересечение множеств строк двух таблиц; деление - позволяет отвечать на вопросы типа: "какие студенты посещают все курсы ?"; разбиение - позволяет отвечать на вопросы типа: "какие пять служащих в отделе наиболее оплачиваемы ?"; расширение - добавление новых столбцов в таблицу; суммирование - в новой таблице с меньшим, чем в исходной, числом строк, строки получены как агрегирование (например, суммирование по какому-то столбцу) строк исходной. Помимо "основных" таблиц, "изначально" присутствующих в БД, приведенные операции позволяют получать выводимые таблицы -"представления", получаемые в результате применения операций.