34. Понятие о реляционной модели данных. Структура данных в реляционной модели данных. (Тема 10, стр. 73-74).

10.3. Реляционная модель данных

Описание отображаемой предметной области средствами реляционной МД базируется на гипотезе о том, что моделируе­мую область можно рассматривать как совокупность нескольких множеств, между элементами которых существуют определен­ные отношения. Такие допущения о структуре ПО позволяют использовать для формулировки модели методы реляционной ал­гебры. МД, базирующаяся на отношениях и их представлениях таблицами, впервые была предложена Коддом.

10.3.1. Структура данных

Единственным средством структуризации данных в реляционной модели является отношение.

Пусть даны множества D₁, D₂,..., D_n. R - есть отношение, заданное на этих n множествах, если R - множество n-местных кортежей, в каждом из которых первый элемент принадлежит D₁, второй D₂ и т. д. Иными словами, R - подмножество декартова произведения указанных множеств. Исходные множества D₁... D_n принято называть доменами отношения R_i, а элементы отношения - кортежами. Итак отношением называют некоторое под­множество декартова произведения одного или более доменов.

Число элементов кортежей называется степенью отношения, или его арностью, а число кортежей в отношении - мощностью отношения.

Полное описание реляционной БД задается реляционной схемой, состоящей из одной или нескольких схем отношений. Схема отношений задается именем отношения и именами соответствующих доменов. Если отношение называется R, а имена доменов U₁,U₂,..., U_k, то схема отношения обозначается следующим образом:

R(U₁,U₂,...,U_k).

Реляционную схему БД, содержащую m отношений, можно представить в виде

R₁(U_1.1,U_1.2,...,U_1.k1),

R₂(U_2.1,U_2.2,...,U_2.k1),

………………………

R_m(U_m.1,U_m.2,...,U_m.km).

Реляционная БД представляет собой в этом случае сово­купность таблиц. Каждая таблица соответствует отношению в ре­ляционной схеме. Столбцы таблицы называют атрибутами и при­сваивают им имена. В этом случае можно говорить об отображе­нии имен атрибутов в значения, принадлежащие доменам атрибутов (рис. 10.8).

Рис. 10.8. Представление схемы отношения R(А₁,A₂,… A_n) в табличной форме.

Отношение используется для представления как типов на­боров объектов, так и связей между типами наборов объектов.

При представлении типов наборов объектов каждый кор­теж (строка таблицы) интерпретирует отдельный объект. Атри­буты объектов интерпретируются столбцами таблицы, а множе­ство допустимых значений каждого атрибута - соответствующим доменом. При представлении типов связей между типами объек­тов кортеж k_i в отношении R интерпретирует список связанных между собой объектов. Наличие кортежа в отношении R указыва­ет, что объекты данного списка ассоциируют между собой с помо­щью связи, представленной отношением R.

35. Язык манипулирования данными. (Тема 10, стр. 75, стр.78).

10.3.3. Язык манипулирования данными

Гибкость реляционной БД определяется легкостью, с которой можно манипулировать отношениями. Этой цели служит Язык манипулирования данными (ЯМД).

ЯМД для реляционной модели представлены двумя клас­сами языков - алгебраическими и языками исчислений.

Языки первого типа относятся к классу процедурных. За­прос описывается средствами реляционной алгебры. Примерами алгебраических языков являются ISDL, АСТРИД.

Множество операций над отношениями, реализуемых алге­браическими языками, можно разбить на два подмножества:

- стандартные теоретико-множественные операции - объе­динение, пересечение, разность, декартово произведение;

- специальные операции - проекция, соединение, селекция, частное.

Различают унарные операции (операции над одним отноше­нием) и бинарные операции (операции над двумя отношениями).

Основные операции реляционной алгебры представлены в табл. 10.1.

ЯМД, основанные на исчислении предикатов, относятся к классу декларативных языков. При декларативном подходе за­прос к БД соответствует формуле некоторой формально-логиче­ской теории, а ответом является множество объектов из области интерпретации, на котором истинна формула, соответствующая запросу.

Языки данного типа делятся на:

- языки, основанные на реляционном исчислении с перемен­ными кортежами, например QUEL, SQL;

- языки, основанные на реляционном исчислении с перемен­ными на доменах, например QBE.

По своей выразительности все приведенные в изложении ЯМД эквивалентны. Однако ЯМД, основанные на исчислении преди­катов, будучи декларативными, позволяют описать свойства же­лаемого результата и не требуют указания способа его получе­ния. Выражения же реляционной алгебры, напротив, специфици­руют конкретный порядок выполнения операций. Поэтому пользователь обычно сам должен оптимизировать свой запрос при его формулировке (в развитых системах оптимизацию запро­са проводит СУБД). При использовании ЯМД, основанных на исчислении предикатов, наиболее эффективный порядок вычис­ления для реализации запроса определяется транслятором или интерпретатором.