6.2.3. Реляционная модель данных
Учитывая отмеченные в предыдущих разделах недостатки сетевых и иерархических моделей, можно сформулировать желательные требования к модели данных:
модель должна быть понятна пользователю, не имеющему особых навыков в программировании;
появление новых аспектов использования данных и необходимость введения новых связей не должны приводить к реструктуризации всей модели данных и базы данных в целом.
Моделью данных, удовлетворяющей вышеуказанным требованиям, является реляционная модель, часто называемая также табличной.
Основным используемым понятиям здесь является понятие отношения, представляемого в виде таблицы, столбцы которой соответствуют атрибутам сущности (структура строки таблицы аналогична структуре записи). Каждый атрибут может принимать определенное множество значений, называемое доменом. Строка таблицы с конкретными значениями полей здесь называется кортежем (соответствует понятию «экземпляр записи»). Поля таблицы предполагаются элементарными (неделимыми). Таким образом, понятие «таблица» здесь соответствует понятию «файл» модели данных. Первичный ключ здесь –минимальный набор атрибутов, однозначно идентифицирующий кортеж в отношении.
Групповое отношение может представляться двумя способами. При первом способе в таблицы, соответствующие группам – членам отношения, добавляются столбцы ключевых полей (атрибутов) другого члена отношения (связь описывается через ключевые атрибуты). При втором способе групповое отношение определяется как дополнительная группа (дополнительная таблица). Столбцами этой дополнительной таблицы являются ключи групп – членов отношения. Таким образом, при любом способе соответствующая модель данных представляет собой совокупность структур таблиц.
Рассмотрим пример записи ER-диаграммы (см. рис. 5.2.) в терминах реляционных баз данных.
Сначала представим таблицы, соответствующие сущностям.
Таблица СТУДЕНТ
-
Код
Фамилия
Дата рождения
Место рождения
Таблица ФАКУЛЬТЕТ
-
Номер
Название
Таблица СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
-
Номер
Название
Представим таблицы, описывающие связи.
Таблица «Студент учится на факультете»
-
Код студента
Номер факультета
Таблица «Студент учится по специальности»
-
Код студента
Номер специальности
Таблица «На факультете имеются специальности»
-
Номер факультета
Номер специальности
Заметим, что здесь реализован вышеописанный второй способ представления групповых отношений. Очевидно, что можно построить много вариантов таблиц, представляющих соответствующую ER-диаграмму.
Для приведенных таблиц не указаны домены атрибутов. Отсутствие указания доменов приводит к неоднозначной интерпретации содержания таблицы. Например, две таблицы с одинаковыми атрибутами
-
Код студента
Фамилия
Дата рождения
Место рождения
могут иметь разное смысловое значение и, соответственно, разное содержание (в одной таблице содержатся сведения о всх студентах факультета, в другой таблице сведения только о старостах факультета). Для устранения неоднозначной интерпретации в случае отсутствия указания доменов используют имя таблицы (СТУДЕНТ; СТАРОСТА)
Для формального описания таблицы используется теоретико-множественное понятие отношения.
Схемой
отношения R называется перечень имен
атрибутов отношения (соответствующих
столбцам таблицы) с указанием доменов
этих атрибутов и обозначается R (A1,
A2, …, An);
{Ai}
Di
, где {Ai}
– множество значений, принимаемых
атрибутом Ai
(
).
Совокупность схем отношений, используемых для представления концептуальной модели, называется схемой реляционной базы данных, а текущие значения соответствующих отношений – реляционной базой данных.
В качестве основного недостатка реляционной модели можно указать дублирование информации при представлении связей.
Необходимо отметить, что большинство СУБД для персональных ЭВМ поддерживают именно реляционную модель данных. В качестве примеров таких наиболее распространенных СУБД можно указать все dBase-подобные системы, DB2, Paradox, Access, FoxPro, Oracle, MS SQL Server.
Более подробно реляционная модель данных будет рассмотрена в следующей лекции.