5. Реляционная модель данных. Понятие домена, отношения, атрибута, кортежа, арности отношения реляционной базы данных.

Реляционная БД состоит из множества связанных таблиц. Схема данных образуется описаниями «шапок» таблиц. Запросы выполняются на множестве таблиц с учетом логических связей их строк.

Для построения запросов разработан язык SQL, основанный на операциях, выполняемых на множествах строк таблиц.

Схема РБД – описания структуры таблиц и свойств столбцов.

Нормализованные таблицы (правильные, прямоугольные) – с одинаковым количеством полей в каждом столбце.

Реляционная модель предложена Е.Коддом, полностью однородная структурой.

РБД состоит из множества элементов, называемых отношениями:

{D1,D1,…,D_n} D_i – домены

Домен можно рассматривать как подмножество значений некоторого типа данных имеющих определенный смысл, он имеет уникальное имя, определен на нек-ом типе данных или другом домене, может иметь некоторое логическое условие, несет определенную смысловую нагрузку. Домены ограничивают сравнения.

Отношение R – подмножество декартова произведения произвольных множеств(доменов): RєD₁×D₂×…×D_n

Часть возможных сочетаний элементов из доменов и образует отношение R. Отношение – множество кортежей, соответствующих одной схеме отношения.

Все элементы одного столбца принадлежат одному домену.

Атрибут – название колонки таблицы.

Кортеж – множество пар (имя атрибута, значение), которое содержит одно вхождение каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения. Кортеж – набор именованных значений заданного типа. (Фактически, строка таблицы).

Арность отношения (степень) – число атрибутов в отношении.

Последовательность вида <d_i,1, d_i,2, d_i,3, . . . . . . d_i,n,>, входящая в отношение, называется кортеж, n-ка (читается – энка), строка или запись. Набор значений из определенного домена, вошедших в отношение, называют атрибутом, столбцом или полем отношения. В программах обработки БД полем также называют значение, находящееся в клетке (ячейке) таблицы – отношения. Атрибутам (столбцам) отношения назначают уникальные имена. Число атрибутов в отношении (n) называют арностью отношения. Отдельные названия имеют отношения из одного атрибута − унарные, из двух − бинарные, трех – тернарные.

6. Структура данных в рбд. Свойства столбца и ограничения таблицы. Использование ключей для идентификации строк, ссылочной целостности и логической связи строк. Индексы таблиц.

Ключ отношения – подмножество атрибутов, значения которых однозначно определяют кортеж. Один из них первичный, остальные – вторичные. Схема отношения:

- имя отношения;

- перечень имен атрибутов.

Свойства РБД задаются через свойства тблиц и свойства(ограничения) столбцов.

Поскольку отношение – множество кортежей, взятых из произведения множеств, то оно по определению не может содержать повторений, а значит, в любом отношении существует такое подмножество атрибутов, значения которых уникальны, а значит, однозначно определяют кортеж. Такое подмножество атрибутов, значения которых однозначно определяют кортеж, называют ключом отношения. В отношении может существовать несколько ключей, их называют возможными ключами. Один из возможных ключей, как правило, самый короткий, называют первичным ключом. Для отношения, можно определить структуру в виде схемы. Схема отношения R состоит из имени отношения, перечня имен атрибутов и выделенного среди атрибутов первичного ключа. В общем виде схему отношения можно записать в виде C(A1, A₂, . . . . . , A_n), где С – имя отношения, A₁, A₂, . . ., A_n – имена его атрибутов.

Таблицы (отношения), образующие РБД, должны обеспечивать задание ряда свойств, отражающих специфику и ограничения данных в предметной области. Свойствами таблиц РБД являются:

• размещаемые в клетках таблицы данные, являющиеся неделимыми (атомарными) с точки зрения БД значениями;

• значения в каждом столбце таблицы должны принадлежать одному заранее определенному множеству – домену. Домен может задаваться типом, форматом данных и ограничениями на возможные значения в пределах типа. Например, целые значения от 1 до 1000;

• обязательность (NOT NULL) или необязательность (NULL) присутствия значения данного в определенном столбце;

• некоторые подмножества атрибутов не допускают повторяющихся в таблице значений, например фамилия, имя, отчество и дата рождения сотрудника. Контроль выполнения этого требования также возлагается на БД;

• умалчиваемое значение атрибута – данное, автоматически заносимое в таблицу, если в исходной добавляемой к таблице строке это значение отсутствует;

• логические условия, которым должны удовлетворять данные в строке таблицы. Например, дата рождения меньше даты поступления в УГТУ-УПИ;

• в таблице может быть определен, а часто бывает и необходим первичный ключ – Primary Key (PK), значения которого обязательны и уникальны. Первичный ключ однозначно идентифицирует строку. Например, атрибут Название в отношении ЛАБОРАТОРИЯ можно считать первичным ключом;

• в таблице могут быть определены внешние ключи – атрибуты, предназначенные для задания соответствия данных в строках из разных таблиц (ссылочной целостности). Набор атрибутов некоторой таблицы, значениями которых могут быть значения первичного ключа другой таблицы, называются внешними ключами – Foreign Key (FK). Внешние ключи обычно связывают строки вспомогательной (дочерней или детализирующей) таблицы со строками главной таблицы.

• Внешние ключи образуют ссылки на другие таблицы создавая связи между ними. Множество связанных таблиц составляет схему данных.

• Индексы – служебные, создаваемые СУБД таблицы для ускорения доступа к таблице БД. Индексы создаются из значений в указанных полях таблицы. Индексные значения в индексе отсортированы и поэтому ускоряют поиск данных по значению в индексе.

Таким образом, схема РБД состоит из множества схем отношений, дополненных свойствами для атрибутов, а сама база является множеством отношений – таблиц с фиксированной структурой.

Свойства столбцов: уникальное в пределах таблицы имя, алиас – дополнительное имя (подпись), Обязательность или необязательность присутствия значения, принадлежность значения определенному множеству (домену), умалчиваемое значение, подстановка при отображении поля списком значений