Глава 8. Основы построения реляционных баз данных

4. Вывести номера студентов, записанных на предмет 'BD445'.

ЗАПИСЬ WHERE НазваниеПредмета = 'BD445' [НомерСтудента]

Это выражение выделяет соответствующие кортежи и затем проектирует их на атрибут НомерСтудента. Результатом является следующая таблица:

250 350

5. Вывести имена студентов, записанных на предмет 'BD445'.

СТУДЕНТ JOIN (ЛичныйНомер = НомерСтудента) ЗАПИСЬ WHERE НазваниеПредмета = 'BD445' [СТУДЕНТ.Имя]

Чтобы дать ответ на этот запрос, требуются данные из обеих таблиц — и СТУДЕНТ, и ЗАПИСЬ. В частности, из таблицы СТУДЕНТ берутся имена сту­дентов, а условие «записан на предмет BD445» проверяется по таблице ЗАПИСЬ. Поскольку необходимы оба отношения, их нужно соединить. К ре­зультату соединения таблиц СТУДЕНТ и ЗАПИСЬ применяется операция вы­борки, за которой следует проектирование на имена студентов. Результатом является следующая таблица:

ДЖОНС БЕЙКЕР

Как уже отмечалось ранее, у двух или более отношений, входящих в выра­жение, могут оказаться атрибуты с одинаковыми именами. Поэтому для определенности перед именем атрибута может указываться имя отно­шения. Так, в нашем примере делается проекция на атрибут СТУДЕНТ.Имя. В данном случае префикс служит лишь для демонстрации, поскольку в рас­сматриваемое выражение не входят какие-либо другие отношения, имею­щие атрибут Имя. Однако когда имена атрибутов повторяются (например, атрибут НазваниеПредмета имеется в отношениях ЗАПИСЬ и ЗАНЯТИЯ), запись с префиксом оказывается необходимой. Рассмотрим следующую задачу.

6. Вывести названия предметов, на которые записан студент Парке, и распи­сание занятий по этим предметам.

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны свести воедино данные из трех отношений. Из таблицы СТУДЕНТ мы возьмем учетный номер студента Пар-кса, из таблицы ЗАПИСЬ — предметы, на которые записан этот студент, а из таблицы ЗАНЯТИЯ — расписание занятий по этим предметам.

СТУДЕНТ WHERE Имя = 'ПАРКС JOIN (ЛичныйНомер = НомерСтудента) ЗАПИСЬ JOIN (ЗАПИСЬ.НазваниеПредмета = ЗАНЯТИЯ.НазваниеПредмета) ЗАНЯТИЯ [ЗАНЯТИЯ.НазваниеПредмета, Время]

Это выражение выделяет кортеж студента по фамилии Парке из отноше­ния СТУДЕНТ и соединяет его с соответствующими кортежами отношения ЗАПИСЬ. Результат соединяется с соответствующими кортежами отноше­ния ЗАНЯТИЯ. Наконец, берется проекция, которая выделяет названия пред­метов и время проведения занятий. Результат имеет следующий вид:

ВА200

ВА20О

Есть другие способы представления этого запроса, эквивалентные этому. Один из них выглядит так:

СТУДЕНТ JOIN (ЛичныйНомер - НомерСтудента) ЗАПИСЬ JOIN

(ЗАПИСЬ.НазваниеПредмета = ЗАНЯТИЯ.НазваниеПредмета) PFY2NBZ WHERE

Имя = 'ПАРКС [ЗАНЯТИЯ.Название, Время]

Это выражение отличается от первого тем, что выборка данных о студенте с фамилией Парке не выполняется до тех пор, пока не будут выполнены все соединения. Если предположить, что компьютер будет выполнять опера­ции именно в таком порядке, это выражение будет вычисляться медленнее, чем предыдущее, так как придется соединять большее количество кортежей. Такие различия являются большим недостатком реляционной алгебры. С точки зрения пользователя, эквивалентные запросы должны занимать одинаковое количество времени (и, следовательно, стоить одинаково). Пред­ставьте себе недоумение пользователя, если один и тот же запрос в одной форме стоит $1.17, а в другой — $4 436. Для неискушенного пользователя такая разница в стоимости будет представляться просто чьей-то прихотью.

Для всех студентов (включая тех, кто не записан ни на один предмет) вы­вести номера курсов, на которых они учатся, и аудиторий, в которых они занимаются.

Поскольку результат должен содержать данные обо всех студентах, в дан­ном запросе необходимо использовать внешнее соединение. Синтаксис пря­молинеен:

СТУДЕНТ LEFT OUTER JOIN (ЛичныйНомер = НомерСтудента) ЗАПИСЬ (ЗАПИСЬ. НазваниеПредмета = ЗАНЯТИЯ.НазваниеПредмета) JOIN ЗАНЯТИЯ [Курс. Аудитория]

В результирующей таблице помимо прочего указано, на каких курсах учатся студенты Гласе и Рассел, не записанные ни на один предмет:

АС	SC213
С2	SC110
АС	ЕВ210
С4	Null
С4	ЕА304
СЗ	Null
С1	SC110
С1	SC213
С1	ЕВ210
С4	SC110

Резюме

При построении реляционной базы данных требуется решить несколько задач. Во-первых, необходимо описать структуру базы данных для СУБД. Затем нужно выделить файловое пространство и заполнить базу данных информацией.

В реляционной модели данные представляются и обрабатываются в форме таблиц, называемых отношениями. Столбцы таблиц называются атрибутами, а строки — кортежами. Термины таблица, столбец и строка, а также термины файл, поле и запись являются синонимами терминов отношение, атрибут и кор­теж соответственно.

Использование термина ключ может привести к неоднозначности, так как на стадии проектирования и реализации он употребляется в различных значениях. На стадии проектирования этим термином обозначается логический ключ, то есть один или несколько атрибутов, однозначно интерпретирующих строку. На ста­дии реализации этим термином обозначается физический ключ, то есть структу­ра данных, используемая для повышения производительности. Логический ключ может быть, а может и не быть физическим ключом; физический ключ также мо­жет, но не обязан быть логическим ключом. В этой книге под словом ключ мы подразумеваем логический ключ, а под словом индекс — физический ключ.

Поскольку для описания структуры базы данных мы используем реляцион­ную модель, нам нет необходимости осуществлять какие-либо преобразования на стадии реализации. Мы просто описываем имеющуюся структуру для СУБД. Есть два способа сделать это: представить описание в виде текстового DDL-фай­ла или воспользоваться графическими средствами описания данных. В обоих случаях для СУБД описываются таблицы, столбцы, индексы, ограничения, паро­ли и другие элементы управления.

Помимо описания структуры базы данных, разработчики должны выделить для базы данных пространство на физическом носителе. В многопользователь­ских системах это может быть важно для эффективной работы СУБД. Наконец, база данных заполняется информацией, для чего используются средства, предо­ставляемые производителем СУБД, или программы, разработанные производи­телем, или и то и другое.

Есть четыре категории языков манипулирования данными: реляционная алгеб­ра, реляционное исчисление, языки, ориентированные на преобразования, и за­просы по образцу. Реляционная алгебра состоит из набора реляционных операто­ров, с помощью которых можно манипулировать отношениями для получения желаемого результата. Реляционная алгебра является процедурной. Языки, ори­ентированные на преобразования, предоставляют непроцедурные способы для преобразования набора отношений в желаемый результат. Наиболее распростра­ненный пример — это язык SQL.

Существует три способа доступа к реляционной базе данных. Один из них со­стоит в том, чтобы использовать средства для генерации форм и отчетов, предо­ставляемые СУБД. Второй способ — использовать язык запросов и преобразова­ний; наиболее популярным языком такого рода является SQL. Третий способ предполагает доступ через прикладные программы.

Прикладные программы могут взаимодействовать с СУБД через вызовы функций, а также с помощью методов объектов или специальных команд базы

длимых, транслируемых предварительным компилятором. Реляционная модель ориентирована на обработку одного отношения за один прием, но большинство (инков программирования обрабатывают за один прием только одну строку. Не­обходимо предусмотреть какие-то способы компенсации этого несоответствия.

Назначение реляционной алгебры состоит в том, чтобы манипулировать от­ношениями для получения желаемого результата. Она включает в себя следую­щие операторы: объединение, разность, пересечение, произведение, проекция, пыборка, (внутреннее) соединение и внешнее соединение.