- •Системы управления базами данных введение
- •1. Компоненты субд
- •1.1. Типы и структуры данных
- •1.1.1. Основные типы данных.
- •1.1.2. Обобщенные структуры или модели данных.
- •1.2. Методы доступа к данным.
- •1.2.1.Методы поиска по дереву.
- •1.2.2.Хеширование.
- •2. Представление данных
- •2.1. Представление данных с помощью модели "сущность-связь".
- •2.1.1.Назначение модели.
- •2.1.2.Элементы модели.
- •2.2.Диаграмма "сущность-связь".
- •2.3. Целостность данных.
- •3. Дореляционные модели представления данных.
- •3.1.Иерархическая модель данных.
- •3.1.1.Структура данных.
- •3.1.2.Операции над данными, определенные в иерархической модели:
- •3.1.3.Ограничения целостности.
- •3.2.Сетевая модель данных
- •3.2.1.Структура данных.
- •3.2.2.Операции над данными.
- •3.2.3.Ограничения целостности.
- •4. Реляционный подход к представлению данных
- •4.1.Реляционная модель данных
- •4.1.1.Структура данных.
- •4.1.2.Свойства отношений.
- •4.2.Теория нормальных форм.
- •4.2.1.Функциональные зависимости.
- •4.2.5. Bcnf - нормальная форма Бойса-Кодда.
- •4.2.6. Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма (4nf).
- •4.2.7. Зависимости по соединению и пятая нормальная форма (5nf).
- •4.3.Ограничения целостности
- •4.3.1.Целостность сущностей.
- •4.3.2.Целостность ссылок
- •4.4. Реляционная алгебра
- •4.4.1. Операции обработки кортежей.
- •4.4.2. Операции обработки отношений.
- •4.5. Реляционное исчисление.
- •4.6.Язык sql
- •4.7. Вопросы практического программирования.
- •4.8.Навигационный подход к манипулированию данными и персональные субд.
- •4.9.Транзакции, блокировки и многопользовательский доступ к данным.
- •4.10. Определение степени соответствия субд реляционной модели.
- •5. Проектирование реляционных баз данных.
- •5.1. Этапы проектирования данных
- •5.2.Инструментальные средства проектирования информационных систем.
- •5.4.Концептуальное моделирование.
- •5.5.Правила порождения реляционных отношений из модели "сущность-связь"
- •5.5.1. Бинарные связи
- •5.5.3. Иерархические связи.
- •5.6. Проектирование реляционной базы данных на основе декомпозиции универсального отношения.
- •5.7.Обзор некоторых case-систем.
- •5.7.1. Power Designer компании Sybase.
- •5.7.2. Silverrun компании Silverrun Technologies Ltd.
- •5.7.3. BpWin и erWin компании LogicWorks.
- •5.7.4. Designer/2000 компании Oracle.
- •6. Классификация субд.
- •6.1.Ограничения реляционных баз данных.
- •6.2.Постреляционные субд.
- •6.3.Объектно-ориентированные субд.
- •6.3.1. Объектно-ориентированная парадигма.
- •6.3.2. Объектно-ориентированные субд.
- •6.3.3. Стандарт odmg.
- •6.3.4. Объектные расширения реляционных субд. Язык sql-3.
- •6.4. Объектно-реляционные субд.
- •6.5.Нечисловая обработка и ассоциативные процессоры.
- •7. Представление данных по принципу технологии "клиент-сервер".
- •7.1.Архитектура "клиент-сервер".
- •7.1.1. Основные понятия.
- •7.1.2. Модели взаимодействия клиент-сервер.
- •7.1.3. Мониторы транзакций.
- •7.2.Обработка распределенных данных.
- •7.3.Структура сервера базы данных.
- •8.Базы знаний.
- •8.1. Понятие системы баз знаний.
- •8.2.Структура и функции системы баз знаний.
- •8.3.Инструментальные средства построения систем баз знаний.
4.3.Ограничения целостности
Целостность данных - это механизм поддержания соответствия базы данных предметной области. В реляционной модели данных определены два базовых требования обеспечения целостности:
целостность ссылок
целостность сущностей.
4.3.1.Целостность сущностей.
Объект реального мира представляется в реляционной базе данных как кортеж некоторого отношения. Требование целостности сущностей заключается в следующем:
каждый кортеж любого отношения должен отличатся от любого другого кортежа этого отношения, т.е. любое отношение должно обладать первичным ключом.
Вполне очевидно, что если данное требование не соблюдается, т.е. кортежи в рамках одного отношения не уникальны, то в базе данных может хранится противоречивая информация об одном и том же объекте. Поддержание целостности сущностей обеспечивается средствами СУБД. Это осуществляется с помощью двух ограничений:
при добавлении записей в таблицу проверяется уникальность их первичных ключей
не позволяется изменение значений атрибутов, входящих в первичный ключ.
4.3.2.Целостность ссылок
Сложные объекты реального мира представляются в реляционной базе данных в виде кортежей нескольких нормализованных отношений, связанных между собой. При этом:
Связи между данными отношениями описываются в терминах функциональных зависимостей.
Для отражения функциональных зависимостей между кортежами разных отношений используется дублирование первичного ключа одного отношения (родительского) в другое (дочернее). Атрибуты, представляющие собой копии ключей родительских отношений, называются внешними ключами.
Требование целостности по ссылкам состоит в следующем:
для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в дочернем отношении, в родительском отношении должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа.
Как правило, поддержание целостности ссылок также возлагается на СУБД. Например, она может не позволить пользователю добавить запись, содержащую внешний ключ с несуществующим (неопределенным) значением.
В заключение этого раздела отметим, что часто вместо выражения "целостность по ссылкам" употребляют его синонимы "ссылочная целостность", "целостность связей" или "требование внешнего ключа".
4.4. Реляционная алгебра
4.4.1. Операции обработки кортежей.
Эти операции связаны с изменением состава кортежей в каком-либо отношении.
ДОБАВИТЬ - необходимо задать имя отношения и ключ кортежа.
УДАЛИТЬ - необходимо указать имя отношения, а также идентифицировать кортеж или группу кортежей, подлежащих удалению.
ИЗМЕНИТЬ - выполняется для названного отношения и может корректировать как один, так и несколько кортежей.
4.4.2. Операции обработки отношений.
На входе каждой такой операции используется одно или несколько отношений, результатом выполнения операции всегда является новое отношение.
В реляционной алгебре определены следующие операций обработки отношений:
ПРОЕКЦИЯ (ВЕРТИКАЛЬНОЕ ПОДМНОЖЕСТВО).
Операция проекции представляет из себя выборку из каждого кортежа отношения значений атрибутов, входящих в список A, и удаление из полученного отношения повторяющихся строк.
ВЫБОРКА (ОГРАНИЧЕНИЕ, ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ПОДМНОЖЕСТВО).
На входе используется одно отношение, результат - новое отношение, построенное по той же схеме, содержащее подмножество кортежей исходного отношения, удовлетворяющих условию выборки.
ОБЪЕДИНЕНИЕ.
Отношения-операнды в этом случае должны быть определены по одной схеме. Результирующее отношение содержит все строки операндов за исключением повторяющихся.
ПЕРЕСЕЧЕНИЕ.
На входе операции два отношения, определенные по одной схеме. На выходе - отношение, содержащие кортежи, которые присутствуют в обоих исходных отношениях.
РАЗНОСТЬ.
Операция во многом похожая на ПЕРЕСЕЧЕНИЕ, за исключением того, что в результирующем отношении содержатся кортежи, присутствующие в первом и отсутствующие во втором исходных отношениях.
ДЕКАРТОВО ПРОИЗВЕДЕНИЕ
Входные отношения могут быть определены по разным схемам. Схема результирующего отношения включает все атрибуты исходных. Кроме того:
степень результирующего отношения равна сумме степеней исходных отношений
мощность результирующего отношения равна произведению мощностей исходных отношений.
СОЕДИНЕНИЕ
Данная операция имеет сходство с ДЕКАРТОВЫМ ПРОИЗВЕДЕНИЕМ. Однако, здесь добавлено условие, согласно которому вместо полного произведения всех строк в результирующее отношение включаются только строки, удовлетворяющие определенному соотношению между атрибутами соединения (А1,A2) соответствующих отношений.
ДЕЛЕНИЕ
Пусть отношение R , называемое делимым, содержит атрибуты (A1,A2,...,An). Отношение S - делитель содержит подмножество атрибутов A: (A1,A2,...,Ak) (k<n). Результирующее отношение C определено на атрибутах отношения R, которых нет в S, т.е. Ak+1,Ak+2,...,An. Кортежи включаются в результирующее отношение C только в том случае, если его декартово произведение с отношением S содержится в делимом R.