17. Основы теории реляционных баз данных. Основные понятия: отношение, кортеж, ключ, внешний ключ, домен. Теория нормализации.

Реляционная база данных - совокупность взаимосвязанных плоских таблиц. (РБД хранит информацию в виде 2-х мерных таблиц, между которыми устанавливаются связи, отражающие зависимость принадлежности одних данных к другим.)

Информационные единицы.

• База дынных; • Отношение à таблица; • Запись (строка, ряд, запись,row, кортеж); • Атрибут (поле); • Домен

Особенности реляционной модели:

• Простая линейная структура записи

• Связи между таблицами устанавливаются динамически, в момент выполнения запроса по равенству значений полей связи

• Использование теоретико-множественных языковых средств: реляционной алгебры и реляционного исчисления.

Влияние особенностей модели на проектирование

• Должны быть устранены все составные единицы информации

• Поля связи должны иметь соответствующие друг другу типы данных, одинаковые длины. Совпадение имен не обязательно, но желательно

Таблица - основная структурная единица реляционной базы данных, представляющая собой подмножество декартова произведения доменов. В реляционной теории используется термин «отношение» Часто эти термины используются как синонимы. Иногда они различаются: таблица считается способом хранения (отображения) отношения.

Строки таблицы называются кортежами. Кортеж представляет собой совокупность атрибутов (а₁…а_i,a_n). В реляционных СУБД понятию «кортеж» чаще всего соответствует термин «запись».

Домен - множество значений данных какого-либо типа. Каждый атрибут может быть определен на каком-либо одном домене. На одном домене может быть определено несколько атрибутов.

Ключ - атрибут или совокупность атрибутов, однозначно определяющая кортеж. Ключ состоящий и нескольких атрбутов называется составным.

Ключ обладает следующими свойствами:

а) уникальность - не может быть повторяющихся значений ключа в таблице;

б) неизбыточность – удаление любого атрибута из составного ключа должно привести к потери его уникальности;

в) элементы ключа не могут иметь неопределенные значения

Атрибут (или совокпность атрибутов), кот. в данном отношении ключом не является (но может входить в состав составного ключа), а в другом отношении является первичным ключом, называется внешним ключом.

Связь в реляционных базах данных устанавливается от ключа к внешнему ключу.

Нормализация – это разбиение таблицы на две или более, обладающих лучшими свойствами при включении, изменении и удалении данных. Окончательная цель нормализации сводится к получению такого проекта базы данных, в котором каждый факт появляется лишь в одном месте, т.е. исключена избыточность информации. Это делается не столько с целью экономии памяти, сколько для исключения возможной противоречивости хранимых данных.

В теории реляционных баз данных обычно выделяется следующая последовательность нормальных форм:

• первая нормальная форма (1NF) - данные хранятся в плоской двухмерной таблице без неповторяющихся СЕИ, векторов и повторяющихся групп. (Все атрибуты записываются в одной таблце).

• вторая нормальная форма (2NF) - соответствует первой нормальной форме, и все неключевые атрибуты функционально полно зависят от первичного ключа. (Атрибут функционально полно зависит от ключа, если он функционально зависит от всего ключа, но не зависит от любой его части)

• третья нормальная форма (3NF) - оно соответствует второй нормальной форме, и в нем не существует транзитивных зависимостей. (Транзитивная зависимость – это зависимость одного атрибута от другого, не входящего в сложный ключ)

Отношение соответствует нормальной форме Бойса-Кодда, если оно соответствует третьей нормальной форме, и все определители являются кандидатами на использование в качестве ключа.

Отношение находится в четвертой нормальной форме, если оно соответствует нормальной форме Бойса-Кодда, и в ней нет многозначных зависимостей.

Основные свойства нормальных форм:

• каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей;

• при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных свойств сохраняются.