4.2.3 Реляционная модель данных

Базы данных, построенные на реляционной модели в настоящее время, наиболее востребованы. Популярность реляционной модели связана, прежде всего, с прозрачностью структурной организации данных. В реляционной модели, данные, отвечающие некоторой сущности, как “объекта имеющего независимое существование”, представлены в виде таблицы, именованные столбцы которой имеют смысл атрибутов сущности, её свойств.

Реляционная модель впервые была предложена доктором Коддом (Codd) в 1970 году в его основополагающей статье “Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных”. Цели создания реляционной модели формулировались следующим образом:

 Обеспечение более высокой степени независимости от данных. Прикладные программы не должны зависеть от изменений внутреннего представления данных, в частности от изменений организации файлов, переупорядочивания записей и путей доступа.

 Создание прочного фундамента для решения проблем непротиворечивости и избыточности данных. В частности в статье Кодда вводится понятие нормализованных отношений (таблиц).

 Расширение языков управления данными за счет включения операций над множествами.

Первый проект создания реляционной СУБД разрабатывался в конце 70-х годов в исследовательской лаборатории корпорации IBM в городе Сан-Хосе, штат Калифорния и носил название System-R. Выполнение данного проекта стимулировало публикацию многих научноисследовательских статей и создание других прототипов реляционных СУБД. В частности работа над проектом System-R дала толчок проведению таких важнейших разработок, как:

 создание языка структурированных запросов SQL, который с тех пор приобрел статус формального стандарта ISO (International Organization for Standardization) и в настоящее время является фактическим стандартом языка реляционных СУБД.

 создание различных коммерческих реляционных СУБД, которые впервые появились на рынке в начале 80-х годов, таких как DB/2 и SQL/DS корпорации IBM, а также ORACLE корпорации ORACLE Corporation.

Реляционная модель основана на математическом понятии отношения, физическим представлением которого является таблица. Дело в том, что Кодд, будучи опытным математиком широко использовал математическую терминологию, особенно из теории множеств и логики предикатов. Для работ Кодда характерна следующая терминология:

Отношение  плоская таблица, состоящая из столбцов и строк

Атрибут  именованный столбец отношения

Домен  набор допустимых значений для одного или нескольких атрибутов

Домены представляют собой чрезвычайно мощный компонент реляционной модели. Домены могут отличаться для каждого из атрибутов, но два и более атрибута могут определяться на одном и том же домене.

Понятие домена имеет большое значение, поскольку благодаря ему пользователь может централизованно определять смысл и источник значений, которые могут получать атрибуты. В результате при выполнении реляционной операции системе доступно больше информации, что позволяет ей избежать семантически некорректных операций. Например, бессмысленно сравнивать название улицы с номером телефона, даже если это символьные строки.

Кортеж  строка отношения

Степень  определяется количеством атрибутов, которое содержит отношение.

Отношения только с одним атрибутом называются унарными (unary) отношениями, с двумя  бинарными (binary), с тремя  тернарными ( ternary ), а для отношений с большим количеством атрибутов используется термин n  арный.

Кардинальность – оличество кортежей, которое содержит отношение.

В литературе, посвященной базам данных, для обозначения понятий реляционной модели зачастую используют либо официальные термины (введенные Коддом), либо альтернативные. Помимо этого иногда употребляют такие названия как файл для обозначения отношения, запись как синоним строки таблицы и поле, заменяющее термин атрибута отношения (столбца таблицы).

Данные реляционных баз удовлетворяют (или должны удовлетворять) правилам, задекларированным в своеобразном манифесте разработчиков реляционной концепции. Всего таких правил двенадцать, но в настоящее время сложно назвать какую-нибудь систему управления базами данных, которая бы в отношении организации и поддержки структуры данных, в полной мере соответствовала бы всем двенадцати правилам. Вообще говоря, декларация Кодда избыточна. Реализация в СУБД ограничений, предусмотренных некоторыми правилами декларации, мало способствует повышению “реляционности” (эффективности и управляемости) структуры данных. Для достаточной эффективности необходимо соблюдение лишь тех условий, которые обеспечивают такие свойства отношений, как перечисленные ниже. Для достаточной управляемости необходимо обеспечение условий связанности данных в отношениях, что в современных СУБД реализуется с помощью механизма реляционных ключей.