14. Реляционная модель данных: классы отношений, типы связей между отношениями

Отношения реляционной базы данных в зависимости от содержания подразделяются на два класса: объектные отношения и связные отношения.

Объектные отношения хранят данные о группе однородных объектов, явлений или процессов, имеющих однотипные характеристики.

Объектное отношение в большинстве случаев содержит только первичный ключ, который при этом скорее всего является простым (состоит из одного атрибута). Связное отношение хранит данные о связях между объектными отношениями. Связное отношение содержит ключи связанных объектных отношений и данные, количественно или качественно характеризующие связь. Ключи связных отношений называют внешними ключами, поскольку они являются первичными ключами других ношений.

Реляционная модель накладывает на внешние ключи ограничение, называемое ссылочной целостностью. Это означает, что каждому значению внешнего ключа должен соответствовать кортеж объектного отношения. Поскольку не всякой таблице можно поставить в соответствие отношение, приведем условия, выполнение которых позволяет считать таблицу отношением.

1. Каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя. 2. Имена столбцов таблицы должны быть различны, а их значения простыми, т.е. недопустима группа значений в одном столбце одной строки. 3. Все строки таблицы должны быть уникальны, т.е. не может быть строк с одинаковыми первичными ключами. 4. Порядок размещения строк в таблице может быть произвольным... При выполнении операций с таблицей ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке безотносительно к их информационному содержанию.

Связь «один-ко-многим» означает, что одной записи в родительской таблице может соответствовать ноль, одна или более записей в дочерней таблице. Связь «один-ко-многим» является самой распространенной для реляционных баз данных. Связь «один-к-одному» имеет место, когда одной записи в родительской таблице. соответствует ноль или одна запись в дочерней таблице. Связь «многие-ко-многим» - данный вид связи означает, что несколько записей одной таблицы связаны с несколькими записями другой таблицы и наоборот.

15. Манипулирование реляционными данными: базовые теоретико-множественные операции реляционной алгебры (объединение, разность, пересечение, произведение).

В реляционной алгебре операнды и результаты всех операций 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.

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: 1. объединение, 2. разность, 3. пересечение, 4. произведение. Вторая группа представляет собой развитие обычных теоретико-множественных операций в направлении к реальным задачам манипулирования данными. В ее состав входят следующие операции: 1. проекция, 2. селекция, 3. деление, 4. 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).

Объединением двух совместимых отношений R1 и R2 одинаковой размерности (Rl U R2) является отношение R3, содержащее все элементы исходных отношений, повторяющиеся кортежи при этом исключаются.

Пересечением двух совместимых отношений R1 и R2 одинаковой размерности (R1 П R2) называется отношение R3, содержащее множество кортежей, принадлежащих одновременно и первому и второму отношениям.

Разностью двух совместимых называется R1 и R2 одинаковой размерности (R1 \ R2) называется отношение, содержащее множество кортежей, принадлежащих R1 и не принадлежащих R2.

Четвертой теоретико-множественной операцией является расширенное декартово произведение. Эта операция не накладывает никаких дополнительных условий на схемы исходных отношений, поэтому операция расширенного декартова произведения, обозначаемая Rl R2, допустима для любых двух отношений (1,2..1.1,1.2=1*1.1,1*1.2 и т.д.)

Расширенным декартовым произведением отношения R1 степени n со схемой SR1 = (А1, А2, ..., Аn) и отношения R2 степени m со схемой SR2 = (В1, В2, ... Вm) называется отношение R3 степени n+m со схемой SR3 = (А1, А2, ..., Аn, В1, В2, ... Вm), содержащее кортежи, полученные сцеплением каждого кортежа a отношения R1 с каждым кортежем b отношения R2.

Операцию декартова произведения с учетом возможности перестановки атрибутов в отношении можно считать симметричной. Очень часто операция расширенного декартова произведения используется для получения отношения, которое характеризует все возможные комбинации между элементами отдельных множеств.