1.3 Технологія створення реляційної бази даних(режим конструктора, встановлення зв’язків вне схеми даних, забезпечення цілісності даних).

 Математична модель реляційної бази даних

    Перш, ніж детально розглядати кожен з цих кроків, зупинимося на основних концепціях реляційних баз даних. У реляційній теорії одним з головних є поняття відношення. На мові математики відношення  означується так. 

Нехай задано n множин D₁,D₂,...,D_n. Тоді R є відношенням над цими мноинами, якщо R є множиною впорядкованих наборів вигляду   <d₁,d₂,...,d_n>, де d₁ – елемент з D₁, d₂ – елемент з D₂, ..., d_n - елемент з D_n. При цьому набори вигляду <d₁,d₂,...,d_n> називаються кортежами, а множини D₁,D₂,...,D_n – доменами.  Кожен кортеж складається з елементів, що вибираються із своїх доменів. Ці елементи називаються атрибутами, а їх значення – значеннями атрибутів. Малюнок представляє графічне зображення відношення з різних точок зору. 

 

Легко помітити, що відношення є відзеркаленням деякої сутності реального світу (в даному випадку – сутності “пацієнт”) і з точки зору обробки даних є таблицею. Оскільки в локальних базах даних кожна таблиця розміщується в окремому файлі, то з точки зору розміщення даних для локальних баз даних відношення можна ототожнювати з файлом. Кортеж є рядком в таблиці, або що те ж саме, записом. Атрибут же є стовпчиком таблиці, або – полем в запису. Домен в свою чергу є деяким узагальненим типом, який може бути джерелом для типів полів у запису. Отже, наступні трійки термінів є еквівалентними:

·      відношення, таблиця, файл (для локальних баз даних)

·      кортеж, рядок, запис

·      атрибут, стовпчик, поле. 

 

Реляційна база даних  є сукупністю відношень, що містять усю необхідну інформацію і об”єднані різними зв”язками. 

 

Атрибут (або набір атрибутів), що може бути використаний для однозначної ідентифікації конкретного кортежу (рядка, запису), називається первинним ключом. Первинний ключ не повинен мати додаткових атрибутів. Це означає, що якщо з первинного ключа виключити довільний атрибут, решти атрибутів  буде недостатньо для однозначної ідентифікації окремих кортежів. Для прискорення доступу за первинним ключем у всіх СУБД  є механізм, що називається індексуванням. Грубо кажучи, індекс є інвертований деревовидний список, що вказує на дійсне місцезнаходження запису для кожного первинного ключа. Природньо, що в різних СУБД індекси  реалізовані по-різному (в локальних СУБД – як правило, у вигляді окремих файлів), однак, принципи їх організації одинакові.

Можливе індекс ування відношення з використанням атрибутів, відмінних від первинного ключа. Даний тип індексу називається вторинним індексом і застосовується з метою зменшення часу доступу при знаходженні даних у відношенні, а також для сортування. Отже, якщо саме відношення не впорядковане якимось чином і в ньому можуть бути рядки, що залишилися після знищення деяких кортежів, то індекс (для локальних СУБД  – індексний файл), навпаки, відсортований.

Для підтримки посилальної цілісності даних в багатьох СУБД  є механізм так званих зовнішніх ключів. Суть цього механізму полягає в тому, що деякому атрибуту (або групі атрибутів) одного відношення призначається посилання на первинний ключ іншого відношення; тим самим закріпляються зв”язки підлеглості між цими відношеннями. При цьому відношення, на первинний ключ якого посилається зовнішній ключ іншого відношення, називається master-відношенням, або головним відношенням; а відношення, від якого виходить посилання, називається detail-відношенням. Після призначення такого посилання СУБД має змогу автоматично відслідковувати питання “непорушності” зв”язків між відношеннями, а саме:

·      якщо ви спробуєте вставити в підлеглу таблицю запис, для зовнішнього ключ а якої не  існує відповідності в головній таблиці  (наприклад, там немає ще запису з таким первинним ключом), СУБД  згенерує помилку;

·      якщо ви спробуєте знищити з головної таблиці запис, на первинний ключ  якого є хоча б одне посилання з підлеглої таблиці, СУБД також згенерує помилку;

·      якщо ви спробуєте змінити первинний ключ запису головної таблиці, на який є хоча б одне посилання з підлеглої таблиці, СУБД також згенерує помилку.

 

Зауваження. Існує два підходи до знищення і зміни записів головної таблиці

1.    Заборонити знищення усіх записів, а також зміну первинних ключ ів головної таблиці, на які є посилання підлеглої таблиці

2.    Розповсюдити будь-які зміни в первинному ключ і головної таблиці на підлеглу таблицю, а саме:

A.                 якщо в головній таблиці  знищено запис, то в підлеглій таблиці  повинні бути знищеними усі записи, що посилаються  на той, що знищується;

B.                 якщо в головній таблиці  змінено первинний ключ  запису, то в підлеглій таблиці повинні бути змінені усі зовнішні ключі записів, що посилаються на той, що змінюється.

Переваги технології побудови реляційної бази даних

    При правильній побудові реляційної  БД, коли вона доведена до нормалізованого вигляду, проявляються її переваги порівняно з іншими моделями даних:

n     простота за рахунок використання двовимірних таблиць;

n     гнучкість за рахунок використання відношень, які дозволяють отримувати проекції таблиць в різних площинах;

n     чіткий взаємозв”язок атрибутів з різних відношень і файлів;

n     незалежність даних від прикладної програми;

n     проста мова маніпулювання даними, що грунтується на реляційній алгебрі, яка може бути доступною для споживача.

   Вказавши дані, з якими буде працювати кожен споживач, і логіку їх змін, одержимо зовнішні інформаційні моделі.