12. Реляционная модель

Реляционная модель была разработана Коддом в 60-70-х годах ХХ века. С ее созданием начался новый этап в эволюции СУБД. Простота и гибкость модели привлекли внимание программистов, появилось множество сторонников. Несмотря на некоторые недостатки (ограничения), реляционная модель стала доминирующей, а реляционные СУБД стали промышленным стандартом «де-факто».

В основе модели – понятие отношения, «реляции». Отношение интерпретируется как двумерная таблица, однако в обычном смысле таблицей не является. В строках таблицы располагаются экземпляры однотипных записей (кортежи). Отношение имеет структуру – набор атрибутов, определяемых именами и типами и форматами данных.

Реляционная модель опирается на систему понятий реляционной алгебры и анализа, важнейшие из которых: отношение, кортеж, домен, поле, атрибут, ключ отношения.

Все операции над реляционной базой данных сводятся к манипуляциям с отношениями.

Значения конкретного атрибута выбираются из домена - множества всех возможных значений атрибута объекта (область определения). Имя должно быть уникальным в отношении. Поля (столбцы) расположены в отношении (таблице) в соответствии с порядком следования их имен при ее создании. В отличие от столбцов, строки отношения (кортежи) не имеют имен. Порядок следования строк в таблице не определен, а количество логически не ограничено. Так как строки не упорядочены, невозможно выбрать строку по её позиции - среди них не существует "первой" и "последней". Любое отношение имеет одно или несколько полей, значения в которых однозначно идентифицируют каждую запись. Это ключ. В отношении не должно быть экземпляров записей, имеющих одно и то же значение ключа.

Взаимосвязь таблиц в реляционной модели поддерживается первичными и внешними ключами. Первичный ключ – поле, значения которого однозначно характеризуют экземпляры сущности. Внешний ключ - это столбец, значения которого однозначно характеризуют сущности, представленные строками некоторого другого отношения, то есть задают значения их первичного ключа. Говорят, что отношение, в котором определен внешний ключ, ссылается на соответствующее отношение, в котором такой же атрибут является первичным ключом.

Помимо отношений, в БД могут храниться и другие объекты, такие как экранные формы, шаблоны отчетов и прикладные программы, работающие с информацией базы данных. Для пользователей информационной системы важно, чтобы база данных отражала предметную область однозначно и непротиворечиво. Если она обладает такими свойствами, то говорят, что БД удовлетворяет условию целостности. Чтобы добиться выполнения условия целостности, на базу данных накладываются некоторые ограничения, которые называют ограничениями целостности.

Доминирование реляционной модели в современных СУБД обусловлено рядом причин, в числе которых:

1. наличие развитой теории реляционной модели данных, которая поддержана теоретическими исследованиями в большей степени по сравнению с другими моделями;

2. наличие аппарата сведения к реляционной других моделей данных;

3. поддержка реляционной моделью специальных средств ускоренного доступа к информации;

4. возможность манипулирования данными без необходимости знания конкретной физической организации БД во внешней памяти;

5. наличие стандартизованного высокоуровневого языка запросов к базам данных.