35) Реляційна модель даних

У реляційній моделі даних об'єкти і взаємозв'язки між ними представляються за допомогою таблиць. Взаємозв'язки також подаються як об'єкти. Кожна таблиця представляє один об'єкт і складається з рядків і стовпців. Таблиця повинна мати первинний ключ (ключовий елемент) — поле чи комбінацію полів, що єдиним способом ідентифікують кожний рядок у таблиці

Назва «реляційна» (relational) пов'язана з тим, що кожен запис у таблиці даних містить інформацію, яка стосується (related) якогось конкретного об'єкта. Крім того, зв'язані між собою (тобто такі, що знаходяться в певних відношеннях — relations) дані навіть різних типів в моделі можуть розглядатися як одне ціле.

Таблиця має такі властивості: - кожний елемент таблиці являє собою один елемент даних; - повторювані групи відсутні; - усі стовпці в таблиці однорідні; це означає, що елементи стовпця мають однакову природу; - стовпцям присвоєні унікальні імена; - у таблиці немає двох однакових рядків.

Порядок розміщення рядків і стовпців у таблиці довільний; таблиця такого типу називається відношенням. У сучасній практиці для рядка використовується термін «запис», а для стовпця термін «поле».

35. Реляційна модель даних (РМД) - логічна  модель даних, прикладна теорія побудови баз даних, яка є додатком до завдань обробки даних таких розділів математики як теорії множин  і  логіка першого порядку. На реляційної моделі даних будуються реляційні бази даних. Реляційна модель даних включає такі компоненти: 1) Структурний аспект - дані в базі даних є набором відносин. 2) Аспект цілісності - відносини (таблиці) відповідають певним умовам цілісності. 3) Аспект (складова) обробки (маніпулювання) - РМД підтримує оператори маніпулювання відносинами.

Модель є логічною, тобто відносини є логічними (абстрактними), а не фізичними (збереженими) структурами. Для реляційних баз даних вірний інформаційний принцип : все інформаційне наповнення бази даних представлено одним і тільки одним способом, а саме - явним завданням значень атрибутів у кортежі відносин.

36. Існують зв'язки з відношенням «один-до-одного», «один-до-багатьох» і «багато-до- багатьох». При відношенні «один-до-багатьох»  кожному запису в таблиці A можуть відповідати кілька записів у таблиці B, але запис у таблиці B не може мати більш одного відповідного йому запису в таблиці A. Є найбільше часто вживаним типом зв'язку між таблицями. Дозволяє уникнути повторень однотипної інформації.

При відношенні «один-до-одного» запис у таблиці A може мати не більш одного зв'язаного запису в таблиці B і навпаки. Зв’язок цього типу використовуються не дуже часто, оскільки велика частина даних, зв'язаних таким чином, може бути поміщена в одну таблицю. Відношення «один-до-одному» може використовуватися для поділу дуже широких таблиць, для відділення частини таблиці, яку треба захистити, а також для збереження даних, що відносяться до підмножини записів у головній таблиці.

37.Алгебра відношень будується над реляційною структурою даних. Її елементами є реляції (люди називають їх таблиці). Сигнатура реляційної алгебри містить вісім операцій, результатами виконання яких відповідно теж є реляції: Об'єднання, перетин, різниця, проекція, обмеження, декартів добуток, з'єднання, ділення. Першою виконується операція проекції, потім вибірка, а пріорітети решти слід явно задавати дужками. І хоча результатами виконання кожної з операцій є таблиці, та все ж, в реальності кожна система старається оптимізувати свою роботу, тому проміжні результати деяких операторів можуть зберігатись в іншому вигляді.

38. Нормалізація – це процес, у результаті якого можна позбавитися дефектів проектування бази даних. Процес нормалізації складається з розбиття таблиць на менші, внаслідок чого формується краща структура.

Виділяються шість нормальних форм: Згідно першої нормальної форми кожен атрибут повинен містити єдине значення, а не багато значень або інший рядок бази даних. Для 2НФ потрібно, щоб дані у всіх не ключових стовпцях повністю залежали від первинного ключа. 3НФ вимагає, щоб дані в таблиці залежали винятково від основного ключа. Четверта нормальна форма стосується відношень, в яких є повторювані набори даних. Відношення знаходиться в п'ятій нормальній формі тоді і тільки тоді, коли кожна нетривіальна залежність з'єднання в ньому визначається потенційним ключем цих відносини. А також нормальна форма Бойса-Кодда - вимагає, щоб в таблиці був тільки один потенційний первинний ключ.

39. Розподілена база даних - це набір файлів (відношень), які зберігаються в різних вузлах інформаційної мережі і логічно пов’язані таким чином, щоб створювати логічно єдину сукупність даних. Зв’язок між складовими цієї бази даних може бути функціональним або через копії одного і того ж файлу. Властивості розподіленої бази даних: 1. Локальна автономія. 2. Незалежність вузлів. 3. Неперервність операцій. Дані доступні завжди, а операції над ними проводяться неперервно. 4. Прозорість розміщення даних. Користувач не мусить знати де розміщені дані. 5. Прозора фрагментація. 6. Прозорість тиражування. Забезпечує тиражування об’єктів первинної бази даних в усі вузли її розміщення внутрішньо системними засобами. 7. Обробка розподілених запитів. Означає виконання операцій, сформованих, в рамках звичайного запиту на мові SQL. 8. Обробка розподілених транзакцій. 9. Незалежність від обладнання. 10. Незалежність від операційних систем. 11.Прозорість мережі. 12.Незалежність від типу баз даних. Допускає співіснування різних систем керування базами даних.

40. Систе́ма керування базами даних (СКБД) - комп'ютерна програма чи комплекс програм, що забезпечує користувачам можливість створення, збереження, оновлення, пошук інформації та контролю доступу в базах даних. Головним завданням БД є гарантоване збереження значних обсягів інформації та надання доступу до неї користувачеві або ж прикладній програмі. Таким чином БД складається з двох частин: збереженої інформації та системи управління нею.

Основні компоненти середовища СКБД: 1) апаратне забезпечення 2) програмне забезпечення 3) дані 4) процедури - інструкції та правила, які повинні враховуватись при проектуванні та використанні БД 5) користувачі: адміністратори даних та БД, розробники БД, прикладні програмісти, кінцеві користувачі.

Можливості СКБД: 1) Дозволяється створювати БД 2) Дозволяється додавання, оновлення, видалення та читання інформації з БД 3) Можна надавати контрольований доступ до БД за допомогою:

41. Систе́ма керування базами даних (СКБД) - комп'ютерна програма чи комплекс програм, що забезпечує користувачам можливість створення, збереження, оновлення, пошук інформації та контролю доступу в базах даних. Головним завданням БД є гарантоване збереження значних обсягів інформації та надання доступу до неї користувачеві або ж прикладній програмі. Таким чином БД складається з двох частин: збереженої інформації та системи управління нею.

Основні функції СУБД: 1) керування даними в зовнішньої пам'яті (на дисках); 2)керування даними в оперативній пам'яті з використанням дискового кешу; 3)журналювання змін, резервне копіювання і відновлення бази даних після збоїв; 4)підтримка мов БД (мова визначення даних, мова маніпулювання даними).

42. SQL - декларативна мова програмування для взаємодії користувача з базами даних, що застосовується для формування запитів, оновлення і керування реляційними БД, створення схеми бази даних і її модифікації, системи контролю за доступом до бази даних. Сам по собі SQL не є ні системою керування базами даних, ні окремим програмним продуктом. Не будучи мовою програмування в тому розумінні, як C або Pascal, SQL може формувати інтерактивні запити або, будучи вбудованою в прикладні програми, виступати в якості інструкцій для керування даними. Стандарт SQL, крім того, вміщує функції для визначення зміни, перевірки і захисту даних. Ядро SQL формує командна мова, яка дозволяє здійснювати пошук, вставку, обновлення, і вилучення даних, використовуючи систему управління і адміністративні функції.

43. Основні категорії команд мови SQL; 1) Визначення структур бази даних (DDL). Мова визначення даних дозволяє створювати і замінювати структуру об'єктів бази даних. 2) Маніпулювання даними (DML) Мова маніпулювання даними використовується для маніпулювання інформацією усередині об'єктів реляційної бази. 3) Вибірка даних (DQL). Мова запитів DQL найбільш відомий користувачам реляційної бази даних, не дивлячись на те, що він включає всього одну команду: SELECT. Ця команда використовується для формування запитів до реляційної бази даних. 4) Мова управління даними (DCL). Команди управління даними дозволяють управляти доступом до інформації, бази даних, що знаходиться у середині. 6) Команди адміністрування даних. За допомогою команд адміністрування даних користувач здійснює контроль за виконуваними діями і аналізує операції бази даних. 7) Команди управління транзакціями.

44. Основні переваги мови SQL полягають в наступному: 1) незалежність від конкретних СУБД; 2) можливість перенесення з однієї обчислювальної системи на іншу - СУБД може бути орієнтована на різні обчислювальні системи. 3) реляційна основа мови SQL є мовою реляційиих БД 4) можливість створення інтерактивних запитів - SQL забезпечує користувачам негайний доступ до даних 5) можливість програмного доступу до БД - мову SQL легко використовувати в додатках, яким необхідно звертатися до баз даних. Одні і ті ж оператори SQL вживаються як для інтерактивного, так і програмного доступу 6) забезпечення різного представлення знань — за допомогою SQL можна представити структуру даних, що той або інший користувач бачитиме різні їх вистави 7) можливість динамічної зміни і розширення структури БД - мова SQL дозволяє маніпулювати структурою БД, тим самим забезпечуючи гнучкість з точки зору пристосованості БД до вимог наочної області, що змінюються.

45. У SQL використовуються наступні основні типи даних, формати яких можуть декілька розрізнятися для різних СКБД: 1) NUMBER - числове значення. 2) INTEGER - ціле число (звичайні до 7 значущих цифр і знаку). 3) Varchar - символьний рядок змінної довжини. 4) DATE - значення дати і часу. 5) CHAR - і символьне значення постійної довжини "s". 6) LONG - символьні значення змінної довжини розміром до 2гб 7) RAW і LONG RAW еквіваленти Varchar і LONG для двійкових даних.

У мові SQL є шість скалярних типів даних, визначених стандартом: 1) Символьний: CHAR, VARCHAR 2) Бітовий: В1Т BIT, VARYING 3) Точні числа: NUMERIC , INTEGER SMALLINT 4) Закруглені числа: FLOAT, REAL, DOUBLE PRECISION 5) Дата/час: DATE, TIME, TIMESTAMP 6) Інтервал: INTERVAL.

46. Символьні дані складаються з послідовності символів, що входять у визначений творцями СУБД набір символів. Оскільки набори символів є специфічним для різних Діалектів мови SQL перелік символів, які можуть входити до складу значень даних символьного типу, також залежить від конкретної реалізації. Найчастіше використовуються набори символів: ASCII і EBCDIC. Для визначення даних символьного типу використовується наступний формат: <символьний_тип>:: = { CHARACTER [ VARYING][довжина] [ [CHAR |VARCHAR] [довжина]} При визначенні стовпця з символьним типом даних параметр довжина застосовується для вказівки максимальної кількості символів, які можуть бути поміщені в даний.

47. Бітовий тип даних використовується для визначення бітових рядків, тобто послідовності двійкових цифр, кожна з яких може мати значення або 0, або 1. Дані бітового типу визначаються за допомогою наступного формату: <бітовий_тип>:: = ВІТ [VARYГNG][дoвжинa]

Тип точних числових даних застосовується для визначення чисел, які мають точну виставу, тобто числа, складаються з цифр, необов'язкової десяткової крапки і необов’язкового символу знаку. Дані точного числового типу визначаються точністю і довжиною дробової частини. <фіксований_тип>:: = {NUMERIC [точність [,маштаб] | {DECIMAL|DEC}[точність[, масштаб] | {INTEGER |INT}| SMALLINT} Типи NUMERIC і DECIMAL призначені для зберігання чисел в десятковому форматі.

48. Тип закруглених чисел застосовується для опису даних, які не можна точно представити в компютері, зокрема дійсних чисел. Закруглені числа або числа з плаваючою крапкою представляються в науковій нотації, при якій число записується за допомогою мантис, помноженої на певну міру десяти (порядок). Для визначення даних речового типу використовується формат: <речовий_тип>: := І FLOAT [точність]) REAL | DOUBLE PRECISION} Параметр точність задає кількість значущих цифр мантиси. Точність типів REAL і DOUBLE PRECISION залежить від конкретної реалізації.

49. Тип даних «дата/час» використовується для визначення моментів часу з деякою встановленою точністю. Стандарт SQL підтримує наступний формат: <тип_дати/часу>:: = {DATE I TIME [точнічть][WITH TIME ZONE]} TIMESTAMP [точність] [WITH TIME ZONE]} Тип даних DATE використовується для зберігання календарних дат, що включають поля YEAR (рік), MONTH (місяць) і DAY (день). Тип дата TIME - для зберігання відміток часу, що включають поля HOUR (часи), MINUTE (хвилини) і SECOND (секунди). Тип даних TIMESTAMP - для спільного зберігання дати і часу. Параметр точність задає кількість дробових десяткових знаків, що визначають точність збереження значення в полі SECOND. Дані типу INTERVAL використовуються для представлення періодів часу.