2. Представление данных в виде таблиц

2.1. Основные понятия реляционной модели данных

Модель данных определяет, каким образом происходит объединение данных в структуры разной сложности, какие существуют ограничения на значения данных и какие операции можно осуществлять с этими данными. Важнейшая сфера применения моделей данных – это системы БД. В большинстве современных СУБД поддерживается реляционная модель данных, в основу которой положена математическое понятие отношения (relation). Отношение удобно изображать в виде двумерной таблицы. На рис. 2.1 изображено отношение КОМПЬЮТЕРЫ. Этот объект может принадлежать, например, к предметной области КОМПЬЮТЕРНЫЙ МАГАЗИН.

Строка таблицы (запись) является изображением кортежа отношения, а столбец (поле) является изображением атрибута. Набор имен полей (атрибутов) отношения называется его схемой. Для отношения, изображенного на рис. 2.1, схема записывается так:

КОМПЬЮТЕРЫ(Код, Название, Дата, Стоимость).

Количество полей (атрибутов) отношения называется его степенью, а количество кортежей (записей) – кардинальностью, или мощностью. Степень отношения КОМПЬЮТЕРЫ равняется 4, а мощность – 5.

Значение каждого атрибута принадлежат определенному домену. Неформальным эквивалентом домена является тип данных. Примерами доменов могут быть множество целых чисел, множество строк текста, которые имеют длину не больше 256 символов, множество дней недели и т.д.

В одной записи обычно хранятся все данные о каком-либо объекте, а в поле — информация, относящаяся к некоторой категории.

Ключом отношения называется набор полей, который позволяет однозначно идентифицировать каждую запись (кортеж), т.е. значения ключа должны быть различными для всех записей отношения. Если ключ содержит один атрибут (поле), то его называют простым, а в противном случае – составным. В отношении КОМПЬЮТЕРЫ простой ключ состоит из атрибута Код. Отношение может содержать несколько ключей, но используется, как правило, лишь один из них, называемый первичным.

В табл. 2.1 приведено соответствие между терминами, употребляемыми в теории реляционной модели, и на практике, во время использования конкретных СУБД.

Таблице можно сопоставить отношение только тогда, когда выполняются следующие условия:

• таблица не содержит одинаковых строк;

• все столбцы (поля) таблицы имеют разные названия;

• в каждой ячейке записаны лишь простые данные (например, нельзя указывать в одной ячейке почтовый адрес и телефон);

• в каждом столбцы таблицы содержатся лишь однотипные данные.

Таблица 2.1. Соответствие формальных и неформальных терминов в реляционных моделях данных

Термин, применяемый в теории реляционной модели данных	Термин, употребляемый на практике
Отношение	Таблица
Атрибут	Столбец таблицы, поле
Значение атрибута	Значение в ячейке таблицы
Схема отношения	Заголовок таблицы
Ключ	Столбцы таблицы с уникальными значениями
Кортеж	Строка таблицы
Домен	Тип данных

Таким образом, реляционная база данных – это совокупность отношений, или таблиц, между которыми установлены определенные связи.

Следует иметь в виду, что в реляционной модели связи между отношениями устанавливаются неявно, т.е. БД не содержит никаких указателей, которые бы связывали таблицы. Связи определяются содержимым отношений, т.е. данными, записанными в таблицах.

Над отношениями (таблицами) могут выполняться различные операции, позволяющие получать из существующих отношений новые. Для выполнения операций над отношениями используются специальные языки: реляционная алгебра и реляционное исчисление.