Реляционная модель данных

Реляционная модель данных была предложена уже упоминавшимся Э. Коддом, известным американским специалистом в области баз данных. Основные концепции этой модели были впервые опубликованы в 1970 г. в статье «A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks» (CACM, 1970, Vol. 13 № 6). Реляционная модель позволила решить одну из важнейших задач в управлении базами данных – обеспечить независимость представления и описания данных от прикладных программ, следствием чего стало бы существенное упрощение проектирования и программирования баз данных. Поэтому после опубликования работ Кодда начались активные исследования по созданию реляционной системы управления базами данных. В результате этих исследований во второй половине 70‑х годов был создан ряд коммерческих и некоммерческих реляционных СУБД.

К основным достоинствам реляционного подхода к управлению базой данных следует отнести:

• наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют сравнительно просто моделировать большую часть распространенных предметных областей и допускают точные формальные определения, оставаясь интуитивно понятными;

• наличие простого и в то же время мощного математического аппарата, опирающегося главным образом на теорию множеств и математическую логику и обеспечивающего теоретический базис реляционного подхода к организации баз данных;

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

Несмотря на все свои достоинства, реляционные системы далеко не сразу получили широкое признание. Хотя уже во второй половине 70‑х годов появились первые прототипы реляционных СУБД, долгое время считалось невозможным добиться эффективной реализации таких систем. Однако постепенное накопление методов и алгоритмов организации реляционных баз данных и управления ими привели к тому, что уже в середине 80‑х годов реляционные системы практически вытеснили с мирового рынка ранние СУБД.

В настоящее время реляционные СУБД остаются одними из наиболее распространенных, несмотря на некоторые присущие им недостатки. Сейчас основным предметом критики реляционных СУБД является не их недостаточная эффективность, а также некоторая ограниченность таких систем при использовании в так называемых нетрадиционных областях (наиболее распространенными примерами являются системы автоматизации проектирования), в которых требуются предельно сложные структуры данных. Причем эта ограниченность реляционных СУБД является прямым следствием их простоты и проявляется лишь в отдельных предметных областях. Вторым часто отмечаемым недостатком реляционных баз данных является невозможность адекватного отражения семантики предметной области – средства представления знаний о семантической специфике предметной области в реляционных системах очень ограничены.

На устранение именно этих недостатков в основном и направлены исследования по созданию объектно‑ориентированных баз данных.

Базовые понятия реляционной модели данных

Термин «реляционный» указывает, прежде всего, на то, что такая модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей, которые удобно представлять в виде двухмерной таблицы. Как показал Кодд, набор отношений (таблиц) может быть использован для хранения данных об объектах реального мира и моделирования связей между ними. Таким образом, реляционная модель данных представляет информацию в виде совокупности взаимосвязанных таблиц, которые принято называть отношениями, или реляциями.

Основными понятиями реляционной модели данных являются:

• тип данных;

• домен;

• атрибут;

• кортеж;

• ключ.

Рассмотрим смысл этих понятий на примере отношения (таблицы) СТУДЕНТЫ, содержащего информацию о студентах некоторого вуза (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Пример отношения СТУДЕНТЫ реляционной базы данных