3.3.4. Атомарность значений атрибутов, первая нормальная форма отношения

Значения всех атрибутов являются атомарными (вернее, скалярными). Это следует из определения домена как потенциального множества значений скалярного типа данных, т. е. среди значений домена не могут содержаться значения с видимой структурой, в том числе множества значений (отношения). Заметим, что это не противоречит тому, что говорилось в разделе 3.2 «Основные понятия реляционных баз данных»о потенциальной возможности использования при спецификации атрибутов типов данных, определяемых пользователями. Например, можно было бы добавить в схему отношенияСЛУЖАЩИЕатрибутСЛУ_ФОТО, определенный на домене (или типе данных)ФОТОГРАФИИ. Главное в атомарности значений атрибутов состоит в том, что реляционная СУБД не должна обеспечивать пользователям явной видимости внутренней структуры значения. Со всеми значениями можно обращаться только с помощью операций, определенных в соответствующем типе данных.

Принято говорить, что в реляционных базах данных допускаются только нормализованные отношения, или отношения, представленные в первой нормальной форме.

Пример ненормализованного отношения показан на рис. 3.2. Можно сказать, что здесь мы имеем бинарное отношение, в котором значениями атрибутаОТДЕЛЫявляются отношения. Заметим, что исходное отношениеСЛУЖАЩИЕявляется нормализованным вариантом отношенияОТДЕЛЫ-СЛУЖАЩИЕ. Нормализованный вариант показан нарис. 3.3.

Нормализованные отношения составляют основу классического реляционного подхода к организации баз данных. Они обладают некоторыми ограничениями¹⁰⁾(не всякую информацию удобно представлять в виде плоских таблиц), но существенно упрощают манипулирование данными. Рассмотрим, например, два идентичных оператора занесения кортежа:

• зачислить служащего Кузнецова (пропуск номер 3000, зарплата 25000.00) в отдел номер 320;

• зачислить служащего Кузнецова (пропуск номер 3000, зарплата 25000.00) в отдел номер 310.

Если информация о служащих представлена в виде отношения СЛУЖАЩИЕ, оба оператора будут выполняться одинаково (вставить кортеж в отношениеСЛУЖАЩИЕ). Если же работать с ненормализованным отношениемОТДЕЛЫ-СЛУЖАЩИЕ, то первый оператор приведет к простой вставке кортежа, а второй – к добавлению кортежа в значение-отношение атрибутаОТДЕЛкортежа с первичным ключом310.

При работе с ненормализованными отношениями аналогичные затруднения возникают при выполнении операций удаления и модификации кортежей.

10Этиограничения все более ослабляются в последовательности стандартов языка SQL.

Рис. 3.2.Ненормализованное отношение ОТДЕЛЫ-СЛУЖАЩИЕ

Рис. 3.3.Отношение СЛУЖАЩИЕ: нормализованный вариант отношения ОТДЕЛЫ-СЛУЖАЩИЕ

3.4. Реляционная модель данных

Когда в предыдущих разделах мы говорили об основных понятиях реляционных баз данных, мы не опирались на какую-либо конкретную реализацию. Эти рассуждения в равной степени относятся к любой системе, при построении которой использовался реляционный подход.

Другими словами, мы использовали понятия так называемой реляционной модели данных.Модель данных(в контексте области баз данных) описывает некий набор родовых понятий и признаков, которыми должны обладать все конкретные СУБД и управляемые ими базы данных, если они основываются на этой модели. Наличие модели данных позволяет сравнивать конкретные реализации, используя один общий язык.

Хотя понятие модели данных является общим (см. Лекцию 2), и можно говорить об иерархической, сетевой, семантической и других моделях данных, нужно отметить, что в области баз данных это понятие было введено Эдгаром Коддом [2.1]применительно к реляционным системам и наиболее эффективно используется именно в данном контексте.