Вопрос 30 Реляционные базы данных

Реляционные базы данных в настоящее время являются наиболее рас­пространенными. К числу их достоинств следует отнести:

- наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют сравни­тельно просто моделировать большую часть распространённых предметных

областей;

- наличие простого и достаточно мощного математического аппарата, опирающегося главным образом на теорию множеств и математическую ло­гику и обеспечивающего теоретические основы реляционного подхода к ор­ганизации баз данных;

- возможность ненавигационного манипулирования данными без необ­ходимости знания конкретной физической организации баз данных во внеш­ней памяти.

Благодаря перечисленным выше свойствам реляционных баз данных достигнута значительная степень независимости данных от обрабатывающих программ.

Реляционной считается такая база данных, в которой все данные для пользователя представлены в виде совокупности прямоугольных таблиц зна­чений данных, и все операции над базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами, при этом используется так называемая реляционная алгебра или реляционное исчисление.

Для реляционных систем характерны:

- клиент-серверная архитектура;

- управление распределёнными базами данных;

- параллельная обработка запросов и многопотоковая архитектура;

- технология тиражирования данных и ряд других современных дос­тижений в области обработки данных.

Отмеченные выше достоинства реляционной модели баз данных при­вели к тому, что уже в середине восьмидесятых годов прошлого столетия ре­ляционные системы полностью вытеснили ранние СУБД и в настоящее вре­мя получили наибольшее распространение.

Базовые понятия реляционных баз данных

Основными понятиями реляционных баз данных являются: сущность, тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный и внешний ключи и отноше­ние.

Сущность - это объект, который может быть идентифицирован неким способом, отличающим его от других объектов. Традиционно объекты ре­ального мира, сведения о которых хранятся в базе данных, называются сущ­ностями. Каждая сущность (объект реального мира) описывается набором атрибутов, описывающих свойства всех членов данного набора сущностей.

Поскольку сущности в реляционной базе данных описываются набором таб­лиц, атрибут соответствует столбцу таблицы.

Тип данных. Понятие "тип данных" в реляционной модели полностью совпадает с простыми типами данных языков программирования. К ним от­носятся: целочисленный, вещественный, символьный, интервальный, пере­числяемый, логический типы данных.

Домен определяет множество допустимых значений атрибута. Напри­мер, возраст абитуриента может быть не менее 17 лет и не более 45-ти, его фамилия не может начинаться с букв Ь, Ъ, содержать цифры и т.д. В общем виде домен может быть задан некоторым типом данных, к которому относят­ся элементы домена, и логическим выражением, применяемым к элементу данного типа. Если логическое выражение при этом даёт результат "истина", то элемент является элементом домена. Следует отметить семантическую на­грузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, если они относятся к одному домену (нельзя сравнивать фамилию студента с обозначением группы, хотя они относятся к одному типу данных - строкам символов).

Схема отношений, схема базы данных. Как указывалось выше, база Данных представляет собой совокупность таблиц, каждая из которых содержит несколько столбцов (атрибутов) и строк (кортежей). Каждый атрибут имеет имя, которое должно быть уникальным в данной таблице, но разные таблицы могут иметь одинаковые имена атрибутов.

Таблицы описывают какие-то свойства сущности и реализуют некото­рую схему отношения. Степень или "арность" схемы отношений равна числу атрибутов (столбцов). Количество кортежей называется кардиналь­ным числом. В приведённом на рис. 1.1. случае степень отношения и карди­нальное число равны четырём. Таким образом, схема отношений есть множе­ство пар {имя атрибута, имя домена}. Кортеж, соответствующий данной схеме отношения, представляет собой множество пар {имя атрибута, значе­ние}.

Схема базы данных - это набор именованных схем отношений. ^

Отношение - это множество кортежей, соответствующих одной схеме отношений. При этом заголовок таблицы представляет собой схему отноше­ний, а набор кортежей - тело отношения. В классических реляционных БД после определения схемы базы данных может изменяться только тело отно­шений - добавляться, модифицироваться или удаляться отношения. Однако во многих реляционных базах данных предусматривается и изменение их схемы (добавление, модификация или удаление схемы отношений).

Первичный ключ является уникальным идентификатором отношения и представляет собой такой атрибут или такую комбинацию атрибутов, что не существует двух кортежей (строк), содержащих одинаковое значение это­го атрибута (или совокупности атрибутов). Например, таблицы "ПРЕПОДА­ВАТЕЛИ" и "СТУДЕНТЬГ могут иметь одинаковые наименования атрибутов "'Фамилия_К_0.:\ но объединённая таблица "ПРЕПОДАВАТЕ-ЛИ_СТУДЕНТЫ" должна иметь два различных атрибута "Фами-лия_И.__0._преподавателя " и "Фамилиями. J)._cmydeuma ".

Вторичный ключ используется для связи между собой нескольких от­ношений и необходим для сохранения целостности данных (более подробно внешний ключ будет описан ниже).