- •Введение
- •1. Основные понятия и определения
- •1.1. Информационные системы и банк данных
- •1.2. Назначение и основные компоненты банка данных
- •1.3. Архитектура базы данных. Физическая и логическая независимость данных
- •1.4. Системы управления базами данных
- •1.5. Оперативные и аналитические системы
- •1.6. Требования, предъявляемые к базам данных
- •2. Модели данных
- •2.1. Иерархическая модель данных
- •2.2. Сетевая модель
- •2.3. Реляционная модель
- •2.4. Постреляционная модель
- •2.5. Многомерная модель
- •2.6. Объектно-ориентированная модель
- •2.7. Объектно-реляционная модель данных
- •3. Реляционная модель данных
- •3.1. Основные определения
- •3.1.1. Определение отношения, домена, кортежа, реляционной базы данных, ключей
- •3.1.2. Классы отношений
- •Объектное отношение "Детали"
- •3.1.3. Индексирование
- •3.1.4. Связи между отношениями (таблицами) Обычно база данных представляет собой набор связанных таблиц. Связывание таблиц дает следующие преимущества:
- •3.1.5. Обеспечение целостности данных
- •3.2. Операции реляционной алгебры
- •3.2.1. Основные понятия
- •3.2.2. Базовые теоретико-множественные операции реляционной алгебры
- •3.2.3. Специальные операции реляционной алгебры
- •3.3. Реляционное исчисление
- •3.4. Язык запросов по образцу qbe
- •3.5. Структурированный язык запросов sql
- •3.5.1. История развития sql
- •3.5.2. Общая характеристика языка
- •3.5.3. Структура sql
- •3.5.4. Оператор выбора select
- •3.5.5. Применение агрегатных функций и группировки
- •3.5.6. Раздел order by и ключевое слово top
- •3.5.7. Вложенные запросы
- •3.5.8. Внутренние и внешние объединения
- •3.5.9. Перекрестные запросы
- •3.5.10. Операторы манипулирования данными
- •3.5.11. Запросы на создание таблиц
- •3.5.12. Использование языка определения данных
- •Строка данных
- •Числовые типы данных.
- •3. Дата и время.
- •4. Проектирование баз данных
- •4.1. Этапы проектирования бд
- •4.2. Проблемы проектирования реляционных баз данных
- •Сотрудники_Телефоны_Комнаты
- •Сотрудники_Телефоны_Комнаты
- •4.3. Нормализация отношений
- •4.4. Метод сущность-связь
- •Средства автоматизации проектирования
- •4.5.1. Основные определения
- •4.5.2. Модели жизненного цикла
- •4.5.3. Модели структурного проектирования
- •4.5.4. Объектно-ориентированные модели
- •4.5.5. Классификация case-средств
- •5. Физические модели баз данных
- •5.1. Файловые структуры, используемые в базах данных
- •5.2. Хешированные файлы
- •5.2.1. Стратегия разрешения коллизий с областью переполнения
- •5.2.2. Организация стратегии свободного замещения
- •5.3. Индексные файлы
- •5.3.1. Файлы с плотным индексом, или индексно-прямые файлы
- •5.3.2. Файлы с неплотным индексом, или индексно-последовательные файлы
- •5.3.3. Организация индексов в виде b-tree (в-деревьев)
- •5.4. Моделирование отношений «один-ко-многим» на файловых структурах
- •5.5. Инвертированные списки
- •5.6. Модели бесфайловой организации данных
- •6. Защита информации в базах данных
- •6.1. Общие подходы к обеспечению безопасности данных
- •6.2. Назначение и проверка полномочий, проверка подлинности
- •6.3. Средства защиты базы данных
- •7. Распределенные базы данных
- •7.1. Организация базы данных в локальной сети
- •7.2. Модели архитектуры клиент-сервер
- •Передача данных из бд
- •Удаленный доступ к данным
- •Распределенная бд
- •7.3. Управление распределенными данными
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Учебное издание
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.2. Операции реляционной алгебры
3.2.1. Основные понятия
В реляционных СУБД для выполнения операций над отношениями используются две группы языков, имеющие в качестве своей математической основы теоретические языки запросов, предложенные Э. Коддом:
- реляционная алгебра;
- реляционное исчисление.
В реляционной алгебре операнды и результаты всех действий являются отношениями. Языки реляционной алгебры являются процедурными, так как отношение, являющееся результатом запроса к реляционной базе данных, вычисляется при выполнении последовательности реляционных операторов, применяемых к отношениям. Операторы состоят из операндов, в роли которых выступают отношения, и реляционных операций. Результатом реляционной операции является отношение.
Языки исчислений, в отличие от реляционной алгебры, являются непроцедурными (описательными или декларативными) и позволяют выражать запросы с помощью предиката первого порядка (высказывания в виде функции), которому должны удовлетворять кортежи или домены отношений. Запрос к БД, выполненный с использованием подобного языка, содержит лишь информацию о желаемом результате. Для этих языков характерно наличие набора правил для записи запросов. В частности, к языкам этой группы относится SQL.
Реляционная алгебра, предложенная Коддом, включает в себя следующие основные операции: объединение, разность (вычитание), пересечение, декартово (прямое) произведение (или произведение), выборка (селекция, ограничение), проекция, деление и соединение.
По справедливому замечанию Дейта, реляционная алгебра Кодда обладает несколькими недостатками. Во-первых, восемь перечисленных операций по охвату своих функций, с одной стороны, избыточны, так как минимально необходимый набор составляют пять операций: объединение, вычитание, произведение, проекция и выборка. Три других операции (пересечение, соединение и деление) можно определить через пять минимально необходимых. Так, например, соединение – это проекция выборки произведения.
Во-вторых, этих восьми операций недостаточно для построения реальной СУБД на принципах реляционной алгебры. Требуются расширения, включающие операции: переименования атрибутов, образования новых вычисляемых атрибутов, вычисления итоговых функций, построения сложных алгебраических выражений, присвоения, сравнения и т.д.
Операции реляционной алгебры Кодда можно разделить на две группы: базовые теоретико-множественные и специальные реляционные. Первая группа операций включает в себя классические операции теории множеств: объединение, разность, пересечение и произведение. Вторая группа представляет собой развитие обычных теоретико-множественных операций в направлении к реальным задачам манипулирования данными. В ее состав входят следующие операции: проекция, селекция, деление и соединение.
Операции реляционной алгебры могут выполняться над одним отношением (например, проекция) или над двумя отношениями (например, объединение). В первом случае операция называется унарной, а во втором – бинарной. Отношения, участвующие в бинарной операции, должны быть совместимы по структуре.
Совместимость структур отношений означает совместимость имен атрибутов и типов соответствующих доменов. Частным случаем совместимости является идентичность (совпадение). Для устранения конфликтов имен атрибутов в исходных отношениях (когда совпадение имен недопустимо), а также для построения произвольных имен атрибутов результирующего отношения применяется операция переименования атрибутов. Структура результирующего отношения по определенным правилам наследует свойства структур исходных отношений. В рассматриваемых примерах будем считать, что заголовки исходных отношений идентичны.