Реляционные базы данных

Математическую основу реляционных БД составляет реляционная модель данных (relational model – модель отношения). В соответствии с принятой в теории реляционных баз данных терминологии каждой сущности соответствует таблица данных, называемая отношением. Столбцы в такой таблице соответствуют атрибутам сущности, а строки – экземплярам сущности.

Каждое отношение обладает рядом специфических свойств:

• каждый атрибут (поле) в отношении имеет уникальное имя;

• порядок следования атрибутов в отношении не имеет значения;

• значения атрибута для всех записей принадлежат одному и тому же домену (например, растворимость соединения в воде не может быть представлена числом для хорошо растворимых соединений и текстом «малорастворимое» для других);

• в таблице нет двух одинаковых строк (все экземпляры сущности различны);

• порядок строк (записей) произвольный.

Для описания структуры таблицы (схемы отношения) необходимо перечислить имена полей таблицы и указать их тип (перечислить атрибуты отношения с указанием доменов). Число столбцов (полей) в таблице фиксировано и определяется структурой таблицы, а число строк (записей) является произвольным и может как угодно меняться в процессе работы с базой данных. В современных СУБД число записей ограничено только объемом внешней памяти вычислительной системы.

Для того, чтобы отличить одну запись от другой (и, таким образом, идентифицировать конкретный объект как экземпляр сущности, описываемой данным отношением), каждая таблица должна иметь первичный ключ. В качестве первичного ключа (PRIMARY KEY) может выступать одно или несколько полей таблицы, содержащее уникальное значение для каждой записи. Например, в периодической таблице в качестве первичного ключа может выступать порядковый номер элемента.

Первичный ключ однозначно определяет значения остальных атрибутов отношения, не входящих в состав первичного ключа, которые называются неключевыми. В таком случае говорят о наличии функциональной зависимости неключевых атрибутов от первичного ключа. В таблице может быть несколько потенциальных ключей, но в качестве первичного ключа должен быть выбран только один из них. Например, если в таблицу изотопов включить такой атрибут, как число нейтронов в ядре, то в совокупности с числом протонов (порядковым номером химического элемента) он будет являться потенциальным ключом. Потенциальный ключ не должен быть избыточным, т.е. в состав ключа должно входить минимально необходимое для идентификации записи множество атрибутов. Например, в таблице изотопов совокупность атрибутов «порядковый номер», «массовое число», «число нейтронов» избыточна, так как для построения потенциального ключа достаточно любых двух из трех указанных атрибутов.

Реляционная база данных состоит из множества взаимосвязанных отношений (таблиц). Для обеспечения связи между таблицами в одной из связанных таблиц следует предусмотреть так называемый внешний ключ (FOREIGN KEY). Это поле (или совокупность полей) того же типа, что и первичный ключ в исходной таблице. Значения атрибутов, входящих в исходную и связанную таблицы, также должны совпадать для связанных записей. В то же время наименования связанных полей совпадать не обязаны.

В реляционных базах данных непосредственно моделируются два типа связей: «один-к-одному» и «один-ко-многим». Связи типа «один-к-одному» встречаются на практике довольно редко. В качестве примера можно привести наличие единственного высшего оксида у металлов главных подгрупп периодической системы, формула которого определяется максимальной валентностью элемента, а та, в свою очередь – номером группы. Такие связи между таблицами обозначаются на схемах как «1:1». Чаще всего они используются для разграничения доступа пользователей к определенной информации в базе данных и для создания различных внешних представлений для приложений БД. Например, в бухгалтерии имеется информация о зарплате сотрудника и его табельном номере, а в отделе кадров – только его табельный номер и должность.

Связь типа «один-ко-многим» обозначается как «1:n» и используется для создания иерархических связей между различными сущностями. Например, для справочника неорганических соединений такая связь будет между таблицей химических элементов и таблицей оксидов элементов

Соответствующую связь типа «1:n» можно интерпретировать таким образом: «одному химическому элементу соответствует (может соответствовать) много оксидов». Значения первичного ключа в исходной таблице должны быть уникальны для разных записей, в то время как значение внешнего ключа в связанной таблице может дублироваться многократно.

БИЛЕТ3