2.3. Реляционные бд, понятие сущности и связи

2.3.1. Общие определения

Реляционная БД (relational database) – БД, основанная на реляционной модели.

Реляционная модель данных (relational data model) – логическая модель данных, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в реляционных базах данных.

Структурный аспект (structure aspect) – данные в базе данных представляют собой набор отношений.

Аспект целостности (integrity aspect) – отношения отвечают определённым условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.

Аспект обработки (манипулирования) (manipulation aspect) – РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).

Кроме того, в состав реляционной модели данных обычно включают теорию нормализации.

Реляционная модель данных является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теория множеств и формальная логика.

Термин «реляционный» означает, что теория основана на математическом понятии отношение (relation).

2.3.2. Факты о реляционной модели данных

Для лучшего понимания РМД следует отметить следующие факты:

• модель является логической, т.е. отношения являются логическими (абстрактными), а не физическими (хранимыми) структурами;

• для реляционных баз данных верен информационный принцип «всё информационное наполнение базы данных представлено одним и только одним способом», а именно – явным заданием значений атрибутов в кортежах отношений (в частности, нет никаких указателей (адресов), связывающих одно значение с другим);

• наличие реляционной алгебры позволяет реализовать декларативное программирование и декларативное описаний ограничений целостности, в дополнение к навигационному (процедурному) программированию и процедурной проверке условий.

2.3.3. Достоинства реляционной модели данных

Достоинства реляционной модели

• Простота и доступность понимания конечным пользователем, т.к. единственной информационной конструкцией является отношение.

• При проектировании реляционной БД применяются строгие правила, базирующие на математическом аппарате.

• РМД обеспечивает полную независимость данных, т.е. при изменении структуры реляционной БД изменения, которые требуется произвести в прикладных программах, – минимальны.

• При построении запросов и написании прикладных программ отсутствует необходимость в знании конкретной организации БД во внешней памяти.

2.3.4. Недостатки реляционной модели данных

Недостатки реляционной модели

• Относительно низкая скорость доступа к данным и использование большого объёма внешней памяти.

• Трудность понимания структуры данных из-за появления большого количества таблиц в результате логического проектирования.

• Невозможность или крайне высокая сложность представления в виде таблиц некоторых предметных областей.

2.3.5. Целостность бд

Целостность базы данных (database integrity) – соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам.

Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением целостности (integrity constraint).

Примеры таких правил:

• вес детали должен быть положительным;

• количество знаков в телефонном номере на должно превышать N;

• возраст родителей не может быть меньше возраста их ребёнка (и, по логике вещей, не может быть «чуть-чуть больше возраста ребёнка»).

Задача аналитика и проектировщика базы данных – как можно более полно выявить все имеющиеся ограничения целостности и задать их в базе данных.

Целостность БД не гарантирует достоверности содержащейся в ней информации, но обеспечивает правдоподобность этой информации, отвергая заведомо невозможные значения.

Таким образом, не следует путать целостность БД с достоверностью БД.

Достоверность (истинность) БД (database reliability) – соответствие фактов, хранящихся в базе данных, реальному миру.

Очевидно, что для определения достоверности БД требуется обладание полными знаниями как о содержимом БД, так и о реальном мире.

Для определения целостности БД требуется лишь обладание знаниями о содержимом БД и о заданных правилах.

Поэтому СУБД может (и должна) контролировать целостность БД, но принципиально не в состоянии контролировать достоверность БД.

Итак, БД может быть целостной, но не достоверной. Возможно и обратное: БД может быть достоверной, но не целостной. Последнее имеет место, если правила (ограничения целостности) заданы неверно.