14. Связь между таблицами в реляционной модели данных. Первичный и внешний ключи, их отличия.

Между отношениями устанавливаются связи. Связи делают их более информативными, чем они являются по отдельности. Они позволяют минимизировать избыточность данных в БД.

Связь устанавливается посредством связи ключей, содержащих общую информацию для обоих отношений.

Внешний ключ - это поле или совокупность полей, чьи значения имеются в нескольких таблицах и которое является первичным ключом в одной из них.

Первичный ключ любой таблицы должен содержать уникальные (не повторяющиеся) непустые значения для данной таблицы. Система управления базой данных должна контролировать уникальность первичных ключей. При попытке присвоить первичному ключу значение, уже имеющееся в другой записи таблицы, выдается сообщение об ошибке первичного ключа.

Связь существует четырех типов:

1) один-к-одному (1:1);

2) один-ко-многим (1:М);

3) многие-к-одному (М:1);

4) многие-ко-многим (М:М).

В случае связи 1:1 одному значению первичного ключа соответствует одно и только одно значение вторичного ключа и наоборот. Например, студент 1:1 номер зачетки; университет 1:1 ректор.

В случае связи 1:М одному значению первичного ключа может соответствовать несколько значений вторичного ключа, но при этом, каждому значению вторичного ключа соответствует только одно значение первичного ключа. Например, университет 1:М факультеты; группа 1:М студенты.

В случае связи М:1 одному значению вторичного ключа может соответствовать несколько значений первичного, но каждому значению первичного ключа соответствует только одно значение вторичного.

В случае связи М:М одному значению первичного ключа может соответствовать несколько значений вторичного, и одному значению вторичного – несколько значений первичного. Например, каждый поставщик может поставлять несколько товаров; каждый товар может поставляться несколькими поставщиками.

13. Реляционная модель. Ее базовые понятия (отношение, домен, кортеж, схема, степень и мощность отношения), достоинства и недостатки.

На практике более распространена реляционная модель данных. Реляционная модель представляет собой совокупность данных, состоящую из набора простейших двумерных таблиц - отношений. При табличной организации данных отсутствует иерархия элементов. Строки и столбцы могут быть просмотрены в любом порядке, поэтому высока гибкость выбора любого подмножества элементов в строках и столбцах.

Структура таблицы-отношения в реляционной базе характеризуется следующим:

· она состоит из совокупности столбцов;

· каждый столбец имеет уникальное, то есть не повторяющееся в других столбцах, имя;

· последовательность столбцов в таблице не существенна;

· все строки таблицы организованы по одинаковой структуре, то есть имеют одно и то же количество реквизитов и имеют одинаковую длину;

· в таблице нет одинаковых строк;

· количество строк в таблице практически не ограничено;

· последовательность строк в таблице не существенна;

· при выполнении манипуляций с таблицей все строки и столбцы могут просматриваться в произвольном порядке безотносительно к их содержанию и смыслу.

Отношение описывает некоторый объект материального мира посредством множества атрибутов R(А1, А2, …,Аn), называемого схемой отношения. Группа связанных таблиц называется схемой данных.

Для этого типа модели имеется развитый математический аппарат – реляционная алгебра. В реляционной алгебре поименованный столбец отношения называется атрибутом, а множество всех возможных значений конкретного атрибута – доменом. Строки таблицы со значениями разных атрибутов называют кортежами. Количество атрибутов, содержащихся в отношении, определяет его степень, а количество кортежей – мощность (кардинальность) отношения.

Ключевые элементы данных:

- первичный ключ – атрибут (набор) отношения, который однозначно определяет каждый кортеж отношения.

- внешний ключ – атрибут (набор) отношения, который является первичным ключом другого отношения.

Реляционная БД – набор реляционных таблиц, между которыми могут устанавливаться саязи с помощью ключевых полей.

Отношение: атрибуты, кортежи. Таблицы: столбцы, строки. Таблицы в БД: поля, записи.

Условия реляционной целостности:

- условие целостности отношений: значения первичного ключа должны быть уникальными и непустыми.

- условие ссылочной целостности: каждое значение внешнего ключа должно совпадать с одним из значений первичного ключа.

Достоинства реляционных баз данных можно сформулировать так.

· Упрощенная схема представления данных – в виде таблицы.

· Простота инструментальных средств поддержки реляционной модели.

· Оптимизация доступа к базе данных, поскольку системы сами выбирают наиболее эффективную последовательность действий.

· Улучшение целостности и защиты, поскольку реляционная модель позволяет улучшить выражение требований целостности путем использования языка высокого уровня.

· Возможности различных применений, в том числе и рассчитанных на не специалистов в области программирования.

· Обеспечение пользователя языками высокого уровня при работе с базой данных.

· Обеспечение методологического подхода, поскольку главной целью модели базы данных является возможность описания реального мира, что проще всего осуществляется в реляционной модели.

Недостаток реляционной модели – в жесткости структуры данных, например, невозможно задать строку таблицы произвольной длины, а также сложность описания иерархических и сетевых связей.