Вопрос 22. Основные понятия реляционной модели данных и их определения. Принципы поддержки целостности в реляционной модели данных.

Реляционная модель данных является удобной и наиболее привычной формой представления данных в виде таблицы. В отличие от иерархической и сетевой моделей, такой способ представления: 1) понятен пользователю-непрограммисту; 2) позволяет легко изменить схему – присоединять новые элементы данных и записи без изменения соответствующих подсхем; 3) обеспечивает необходимую гибкость при обработке непредвиденных запросов.

Одним из основных преимуществ реляционной модели является ее однородность.

Основными понятиями, с помощью которых определяется реляционная модель, являются следующие: домен, отношение, кортеж, кардинальность, атрибуты, степень, первичный ключ.

Домен – это совокупность значений, из которой берутся значения соответствующих атрибутов определенного отношения. С точки зрения программирования, домен – это тип данных, определяемый системой (стандартный) или пользователем.

Кортеж – таблица.

Кардинальность – количество строк в таблице.

Атрибут – поле, столбец таблицы.

Степень отношения – количество полей, столбцов.

Первичный ключ – это столбец или некоторое подмножество столбцов, которые уникально, т.е. единственным образом определяют строки.

Внешний ключ – это столбец или подмножество одной таблицы, который может служить в качестве первичного ключа для другой таблицы.

Модель предъявляет к таблицам следующие требования:

1.данные в ячейках таблицы должны быть структурно неделимыми;

2.данные в одном столбце должны быть одного типа;

3.каждый столбец должен быть уникальным (недопустимо дублирование столбцов);

4.столбцы размещаются в произвольном порядке;

5.строки размещаются в таблице также в произвольном порядке;

6.столбцы имеют уникальные наименования.Определение

Под целостностью будем понимать соответствие информационной модели предметной области, хранимой в базе данных, объектам реального мира и их взаимосвязям в каждый момент времени.

Любое изменение в предметной области, значимое для построенной модели, должно отражаться в базе данных, и при этом должна сохраняться однозначная интерпретация информационной модели в терминах предметной области.

• Поддержка целостности включает в себя 4 аспекта.

• поддержка структурной целостности

• поддержка языковой целостности

• поддержка ссылочной целостности

• поддержка семантической целостности.

Поддержка структурной целостности

Реляционная СУБД должна допускать работу только с однородными структурами данных типа «реляционное отношение» т.е.

• отсутствие дубликатов кортежей,

• соответственно обязательное наличие первичного ключа,

• отсутствие понятия упорядоченности кортежей.

• проблема неопределенных Null значений

При сравнении неопределенных значений не действуют стандартные правила сравнения: одно неопределенное значение никогда не считается равным другому неопределенному значению.

Для выявления равенства значения некоторого атрибута неопределенному применяют специальные стандартные предикаты:

<имя атрибута> IS NULL

<имя атрибута> IS NOT NULL.

Поддержка языковой целостности

Реляционная СУБД должна обеспечивать языки описания и манипулирования данными не ниже стандарта SQL.

He должны быть доступны иные низкоуровневые средства манипулирования данными, не соответствующие стандарту.

Поддержка ссылочной целостности

Означает обеспечение одного из заданных принципов взаимосвязи между экземплярами кортежей взаимосвязанных отношений:

• кортежи подчиненного отношения уничтожаются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ними.

• кортежи основного отношения модифицируются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ними, при этом на месте ключа родительского отношений ставится неопределенное Null значение.

Семантическая поддержка целостности.

Семантическая поддержка может быть обеспечена двумя путями: Декларативным и процедурным путем.

Декларативный путь связан с наличием механизмов в рамках СУБД, обеспечивающих проверку и выполнение ряда декларативно заданных правил-ограничений, называемых чаще всего «бизнес-правилами» (Business Rules)

Виды декларативных ограничений целостности:

1. Ограничения целостности атрибута:

• значение по умолчанию,

• задание обязательности или необязательности значений (Null),

• задание условий па значения атрибутов.

2. Ограничения целостности, задаваемые на уровне доменов (при поддержке доменной структуры).

Эти ограничения удобны, если в базе данных присутствуют несколько столбцов разных отношений, которые принимают значения из одного и того же множества допустимых значений.

Некоторые СУБД поддерживают подобную доменную структуру, то есть разрешают определять отдельно домены, задавать тип данных для каждого домена и задавать соответственно ограничения в виде бизнес-правил для доменов.

А для атрибутов задается не примитивный первичный тип данных, а их принадлежность тому или другому домену.

3. Ограничения целостности, задаваемые на уровне отношения.

Некоторые семантические правила невозможно преобразовать в выражения, которые будут применимы только к одному столбцу.

4. Ограничения целостности, задаваемые на уровне связи между отношениями:

• задание обязательности связи,

• принципов каскадного удаления и каскадного изменения данных,

• задание поддержки ограничений по мощности связи.

Эти виды ограничений могут быть выражены заданием обязательности или необязательности значений внешних ключей во взаимосвязанных отношениях.