26

Глава 3. Реляционная модель данных

Реляционная модель основана на математическом понятии отношения, физическим представлением которого является обычнаятаблица. Строка таблицы соответствует отдельной записи с данными, характеризующими некоторый экземпляр информационного объекта (ИО). Столбцы таблицы поименованы и соответствуют атрибутам ИО. При этом атрибуты могут располагаться в произвольном порядке.

Домены. Набор допустимых значений одного или нескольких атрибутов называютдоменом. Каждый домен имеет имя и область определения (тип данных и диапазон допустимых значений). Каждый атрибут реляционной БД определяется на некотором домене. Домены могут отличаться для каждого из атрибутов, но два и более атрибутов могут определяться на одном и том же домене.

Понятие домена имеет большое значение, поскольку благодаря этому пользователь получает возможность централизованно определять смысл и источник значений, которые могут получать атрибуты. В результате при выполнении операций с данными системе доступно больше информации, что помогает избежать некорректных действий с точки зрения семантики данных. Однако обеспечить полную реализацию понятия домена совсем непросто, поэтому в некоторых реляционных СУБД это понятие не поддерживается вообще, а в других поддерживается лишь частично.

Элементами отношения являются строки таблицы или кортежи. Кортежи могут располагаться в любом порядке, независимо от этого отношение всегда имеет один и тот же смысл.

Количество атрибутов в таблице называют степенью отношения. Отношение только с одним атрибутом имеет степень 1 и называетсяунарным. Отношение с двумя атрибутами называетсябинарным.

Количество кортежей, содержащихся в таблице, называется кардинальностью отношения. Эта характеристика меняется при каждом добавлении или удалении кортежей.

Свойства отношений:

• каждое отношение имеет имя, которое отличается от имен всех других отношений;

• каждая ячейка отношения содержит только одно элементарное (неделимое) значение;

• каждый атрибут имеет уникальное имя;

• каждый кортеж является уникальным, т.е. дублирование кортежей не допускается.

Реляционные ключи.Поскольку любое отношение не должно содержать повторяющихся записей, необходимо иметь возможность уникальной идентификации каждого отдельного кортежа. Минимальный набор атрибутов, который единственным образом идентифицирует кортеж данного отношения, называетсяпотенциальным ключом. Если ключ состоит из нескольких атрибутов, то его называютсоставным ключом.

Отношение может иметь несколько потенциальных ключей. Тот из них, который выбран для уникальной идентификации кортежей внутри отношения, называют первичным ключом. Отношение всегда имеет первичный ключ, поскольку в худшем случае для этой роли будет использоваться все множество атрибутов. Потенциальные ключи, которые не выбраны в качестве первичного ключа, называютсяальтернативными ключами.

Если некий атрибут присутствует сразу в нескольких отношениях, то его наличие, как правило, отражает определенную связь между записями этих отношений. Например, атрибут Код_кафспециально включен в таблицыКафедрыиПреподавателидля установления связи между сведениями об отдельных кафедрах и сведениями о преподавателях, которые работают на разных кафедрах. В таблицеКафедрыатрибутКод_кафявляется первичным ключом, а в таблицеПреподавателиэтот атрибут играет рольвнешнего ключа, чтобы обеспечивать соответствие между данными о преподавателях и кафедрах. В этом случае говорят, что внешний ключ подчиненной таблицы ссылается на первичный ключ главной (базовой) таблицы.

Схемы отношений.Общепринятое обозначение схемы отношения включает в себя имя отношения, за которым (в скобках) записывают имена атрибутов. При этом первичный ключ обычно подчеркивается. Например:Branch (branchNo, street, city, postcode). Концептуальной моделью (или схемой) называют множество схем для всех таблиц БД.

Схемы отношений характеризуют структурную частьреляционной модели данных. Две другие части: 1) управляющая часть, которая определяет типы допустимых операций с данными; 2) набор ограничений целостности, которые гарантируют корректность данных.

Реляционная целостность.Два основных правила целостности реляционной модели данных включают в себя: 1) целостность сущностей; 2) ссылочную целостность.

Целостность сущностейобеспечивается тем, что в базовом (главном) отношении ни один атрибут первичного ключа не может содержать пустых значений, обозначаемых как NULL. Если допустить присутствие NULL в любой части первичного ключа, то это равносильно утверждению, что не все его атрибуты необходимы для уникальной идентификации кортежей. Но это противоречит определению первичного ключа.

Ссылочная целостностьозначает следующее: если в таблице существует внешний ключ, то каждое значение внешнего ключа должно либо соответствовать значению потенциального ключа некоторой записи в базовой таблице, либо внешний ключ должен полностью состоять из значений NULL.

На примере таблиц КафедрыиПреподавателиэто означает, что система должна пресекать любые попытки создать запись с информацией о преподавателе кафедры ХХХ, пока соответствующая запись не появится в таблицеКафедры.