Базы данных (Кара-Ушанов в.Ю.)
Модель данных: тип структуры данных; ограничения целостности; действия с данными (проиллюстрировать на примере реляционной модели данных).
Модель данных – визуальное представление структур данных с точки зрения человека или СУБД компьютера.
Целостность –
Реляционная
модель данных
(Relation)
(R
A
×A
×…×A
)
– модель данных, базирующаяся на
отношениях и их представлении таблицами.
Впервые предложена Коддом. В реляционных
БД данные группируются по отношениям.
Тип структуры данных. Переменная отношения – поименованный объект, значение которого может измениться со временем. Значением переменной является отношение как множество кортежей.
Отношение имеет определённую структуру: заголовок и тело.
Заголовок представлен конечным множеством
атрибутов: R (A
,
A
,
…, A
),
каждый атрибут определён на своём
собственном домене: A
→
D
(
j = 1÷n ).
Тело отношения содержит множество кортежей.
i = 1÷m в каждом i-м кортеже (m – число кортежей).
Каждому j-му атрибуту соответствует элементарное скалярное неделимое данное.
Реляционная модель данных |
Таблица |
Access |
Отношение |
Таблица |
Таблица |
Домены (атрибуты) |
Столбцы |
Поле |
Кортежи |
Строки |
Запись |
Отношение имеет имя, структуру. Структура отношения задаётся схемой, включающей имя отношения и имена атрибутов:
R (A , A , …, A ), где R – имя отношения, A , A , …, A - имена атрибутов.
Например, Учёба (№ студента, ФИО, специальность, факультет, предмет, семестр, оценка).
Отношение представляет собой агрегат, используемый для моделирования типов сущностей, используемый для моделирования типов связей между типами сущностей.
Распространённые связи: бинарные (между двумя сущностями), связь 1 ко 1 моделируется с помощью 1 отношения, связь 1 ко ∞ моделируется с помощью 2 отношений (2 таблицы), внешнего ключа, связь ∞ ко ∞ (например, студенты с преподавателями) моделируются при помощи 3-х отношений.
Основной тип структуры БД является отношение.
Ограничения целостности реляционной модели -
Явные (семантические)
Внутренние.
Внутренние связаны с типом структуры данных для реляционной модели.
Порядок следования атрибутов в заголовке отношения значения не имеет (атрибуты в отношении не упорядочены).
У отношения не может быть одинаковых кортежей.
Все значения атрибутов неделимы (на пересечении строк и столбцов находятся только скалярные значения).
Порядок следования кортежей не имеет значения (отношения кортежей не упорядочены).
Реляционная БД воспринимается как совокупность нормализованных отношений.
Явные (семантические) проистекают из предметной области. Это свойства присущие конкретной предметной области.
Ограничения целостности объектов,
ссылок,
в приложениях.
Ограничения целостности объектов:
по типу (по домену (по обл. опр.)), например, строка,
по диапазону значений (пол м или ж),
в виде функциональных зависимостей между атрибутами.
Целостность ключей:
Не может быть двух равных кортежей с одинаковыми ключами (каждая строка уникальна)
Ключевые атрибут не могут быть пустыми (неопределёнными)
Детерминанты – группы атрибутов, от которых функционально зависят другие атрибуты. Ключи могут быть детерминантами, но не на оборот.
Ограничения целостности ссылок:
1
.основанные
на не идентифицирующих связях:
2.основанные на идентифицирующих связях:
Модель
данных (будущая БД) не должна содержать несогласованных внешних ключей. Проявляются в связях категоризации.
Приводят к ограничениям манипулирования данными: удалить, добавить, обновить. Существует некорректность ссылок.
Действия с данными.
Теоретико – множественные операции (операции над множ-вами или отн-ми):
Объединение: R = R1U R2
Пересечение: R = R1∩R2
Вычитание: R = R1 – R2
Декартово произведение (образуется в результате сцепления заголовков):R = R1×R2
Реляционные операции или операции реляционной алгебры:
Селекция: R = G
(R
),
R=Gb=k(R1)
Проекция: R =
(R
),
R =
(R
)
Соединение: R = R * R , R = G (R × R )
i Q j i Q j (q = отношение равенства)
Деление: R= R ÷ R
Естественное соединение – соединение по условию равенства одноименных столбцов с исключением дублей: R = R * R
R
.B
= R
.B
R
.C
= R
.C
R
=
(G
(R
× R
))