12.Реляционные базы данных. Принципы построения, модель данных, области применения. Преимущества и недостатки.

Реляционная модель использует представление данных в виде таблиц (реляций, связей). В ее основе лежит математическое понятие теоретико-множественного отношения: она базируется на реляционной алгебре и теории отношений.

Реляционная база данных содержит как структурную, так и семантическую информацию. Структура базы данных определяется числом и видом включенных в нее отношений, и связями типа "один ко многим. Семантическая часть описывает множество функциональных зависимостей, существующих между атрибутами этих отношений.

Некоторые функциональные зависимости могут быть нежелательны.

Избыточная функциональная зависимость - зависимость, заключающая в себе такую информацию, которая может быть получена на основе других зависимостей, имеющихся в базе данных. Корректной считается такая схема базы данных, в которой отсутствуют избыточные функциональные зависимости. В противном случае приходится прибегать к процедуре декомпозиции (разложения) имеющегося множества отношений.

Целостность данных - это механизм поддержания соответствия базы данных предметной области. В реляционной модели данных определены два базовых требования обеспечения целостности:

целостность ссылок – для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в дочернем отношении, в родительском отношении должен найтись котреж с таким же значением первичного ключа

целостность сущностей - любое отношение должно обладать первичным ключом.

Если данное требование не соблюдается, то в базе данных может хранится противоречивая информация об одном и том же объекте.

Поддержание целостности сущностей обеспечивается средствами системы управления базой данных (СУБД). Это осуществляется с помощью двух ограничений:

при добавлении записей в таблицу проверяется уникальность их первичных ключей

не позволяется изменение значений атрибутов, входящих в первичный ключ.

Преимущества реляционного подхода достаточно очевидны:

1.Предсказуемость результатов работы с данными.

2.Предметная область часто достаточно естественно описывается в терминах.

3. простота работы и отражение представлений пользователя

4. гибкость (соединение, разделение файлов)

5. простота внедрения плоских файлов

6. отделение от физической реализации (независимость)

7. произвольная структура запросов

8. хорошее теоретическое обоснование

Ряд недостатков реляционных систем.

1. реляционная модель ограничена в представлении данных: реляционная модель данных не допускает естественного представления данных со сложной (иерархической) структурой, поскольку в ее рамках возможно моделирование лишь с помощью плоских отношений (таблиц). Все отношения принадлежат одному уровню, многие значимые связи между данными либо теряются, либо их поддержку приходится осуществлять в рамках конкретной прикладной программы.

2. в реляционной модели поля кортежа могут содержать лишь атомарные значения. Однако, в таких приложениях как САПР (системы автоматизированного проектирования), ГИС (геоинформационные системы), искусственный интеллект системы оперируют со сложно - структурированными объектами.

3. низкая производительность

4. возможность логических ошибок и необходимость осторожной работы с моделью

5. линейность структуры таблиц