4. Види зв’язків реляційних баз даних

Зв’язок в даному випадку – це асоціювання двох або більше відношень. БД, що не має зв’язків між відношеннями, має дуже просту структуру і повною мірою реляційною називатися не може. Проте одна з основних вимог до організації реляційної БД – це забезпечення можливості пошуку одних кортежів за значеннями інших, для чого необхідно встановити між ними зв’язки. А оскільки в реальних інформаційних системах часто містяться тисячі кортежів, то теоретично між ними може бути встановлено більше мільйона зв’язків. Наявність такої безлічі зв'язків і визначає складність реляційних моделей БД.

Існують наступні основні види зв'язків:

• «один до одного»;

• «один до багатьох»;

• «багато до одного»;

• «багато до багатьох».

Зв’язок "один до одного" припускає, що в кожен момент часу кожному елементу (кортежу) А відповідає 0 або 1 елементів (кортежів) B. Наприклад, працівник отримує зарплату, і лише одну.

Зв’язок "один до багатьох" полягає в тому, що в кожен момент часу кожному елементу (кортежу) А відповідає декілька елементів (кортежів) B. Наприклад, в будинку проживає багато мешканців.

Зв’язок "багато до одного" припускає, що в кожен момент часу безлічі елементів А відповідає 1 елемент В. Наприклад, декілька студентів являють собою студентську учбову групу.

Нарешті, зв’язок "багато до багатьох" полягає в тому. що в кожен момент часу безлічі елементів А відповідає безліч елементів В. На жаль, цей тип зв’язку в реляційних БД безпосередньо не підтримується. Прикладом такого зв’язку може служити той факт, що у студентів учбові заняття з дисциплін ведуть безліч викладачів.

Крім вищеперелічених, ще можуть існувати множинні зв'язки між одними і тими ж елементами, так звані, тренарні зв'язки, які, втім, можуть бути виражені через вже розглянуті.

5. Основи реляційної алгебри

Формальною основою реляційної моделі БД є реляційна алгебра, яка заснована на теорії множин і розглядає спеціальні оператори над відношеннями, і реляційне числення, що базується на математичній логіці.

Основних операторів в реляційній алгебрі вісім. Треба відзначити, що реляційна алгебра є достатньо потужною – складні запити до БД можуть бути виражені за допомогою одного виразу. Саме з цієї причини ці механізми включені в реляційну модель даних. Конкретна мова маніпулювання реляційними БД називається реляційно-повним, якщо будь-який запит, що виражається за допомогою одного виразу реляційної алгебри або однієї формули реляційного числення, може бути виражений за допомогою одного оператора цієї мови.

Реляційна алгебра має важливу властивістю – вона замкнута щодо поняття відношення. Це означає, що вирази реляційної алгебри виконуються над відношеннями реляційних БД і результати їх обчислення також є відношеннями. Тому будь-який вираз може бути представлене як відношення, що дозволяє використовувати його в інших виразах реляційної алгебри.

Основна ідея реляційної алгебри полягає в тому, що засоби маніпулювання відношеннями, які розглядаються як множини, засновані на традиційних множинних операціях, доповнених деякими специфічними операціями для БД.

Існує багато підходів до визначення реляційної алгебри, які розрізняються набором операцій і способами їх інтерпретації, але в принципі всі вони більш менш рівносильні. Розглянемо варіант алгебри, який був запропонований Е.Ф. Коддом. У цьому варіанті, як вже зазначено раніше, набір операцій реляційної алгебри складається з восьми основних:

• вибірка відношення;

• проекція відношення;

• об'єднання відношень;

• перетин відношень;

• віднімання відношень;

• добуток відношень;

• з’єднання відношень;

• ділення відношень.

Ці операції можна пояснити таким чином:

• результатом вибірки відношення по деякій умові є відношення, яке включає тільки ті кортежі первинного відношення, які задовольняють цій умові;

• при здійсненні проекції відношення на заданий набір його атрибутів буде отримано відношення, кортежі якого узяті з відповідних кортежів первинного відношення:

• при виконанні операції об’єднання двох відношень буде отримано відношення, що включає всі кортежі, що входять хоч би в одне з відношень, що беруть участь в операції;

• як результат операції перетину двох відношень отримуємо відношення, що включає всі кортежі, що входять в обидва первинні відношення;

• відношення, що є різницею двох відношень, включає всі кортежі, що входять в перше відношення і одночасно такі, що жоден з них не входить у відношення, що є другим;

• при виконанні прямого добутку двох відношень виходить відношення, кортежі якого є сполученням кортежів першого і другого відношення;

• при з’єднанні двох відношень по деякій умові утворюється результуюче відношення, кортежі якого є сполученням кортежів першого і другого відношень, що задовольняють цій умові;

• операція реляційного ділення має два операнди – бінарне (тобто, таке, що складається з двох атрибутів) і унарне (містить один атрибут) відношення. Результат операції – відношення, що складається з кортежів, що включають значення першого атрибуту кортежів першого відношення, причому таких, що множина значень другого атрибуту співпадає з множиною значень другого відношення.

Крім вищеперелічених, є ряд особливих операцій, характерних для роботи з БД:

• як результат операції перейменування виходить відношення, набір кортежів якого співпадає з тілом первинного відношення, але імена атрибутів змінені;

• операція присвоювання дозволяє зберегти результат обчислення реляційного виразу в існуючому відношенні БД.

Звідси витікає, що якщо результатом реляційної операції є деяке відношення, то є можливість утворювати реляційні вирази, в яких замість первинного відношення (відношення-операнду) буде використовуватись вкладений реляційний вираз. Це відбувається завдяки тому, що операції реляційної алгебри замкнуті відносно поняття відношення.