Лекция№8 Модели данных на основе записей. Реляционная модель.

Структуру БД можно представить в виде графа. Каждая вершина графа отображает группу однотипных записей (группы взаимосвязанных элементов данных), то есть каждой вершине можно поставить в соответствие таблицу, содержащую конкретные значения (экземпляры) записей.

БД, для логического представления которых используются графы, называют сетевыми. Обычно в сетевых БД в графах, изображающих структуру, можно указать те или иные циклы.

В частном случае сетевых БД граф может представлять собой дерево. В частности, если устранить из БД все сведения, кроме одного номинального, то структура представляется деревом. Такую структуру называют древовидной или иерархической. Реализация древовидной структуры проще, чем сетевой структуры общего вида, однако чаще реальные данные имеют сложные сетевые структуры.

Наряду с сетевым подходом к представлению БД существует другой подход, основанный на операции нормализации структуры. Этот подход приводит к логическому представлению БД в виде совокупности таблиц. Такие базы данных называют реляционными БД.

Реляционная модель впервые была предложена Э.Ф.Коддом в 1970 году и она сразу же завоевала большую популярность среди разработчиков

Структура реляционных данных

Реляционная модель основана на математическом понятии отношения, физическим представлением которого является таблица.

Отношение - это плоская таблица, состоящая из столбцов и строк.

В любой реляционной СУБД предполагается, что пользователь воспринимает базу данных как набор таблиц. Однако следует подчеркнуть, что это восприятие относит­ся только к логической структуре базы данных, т.е. к внешнему и концептуальному уровням архитектуры ANSI-SPARC.

Атрибут - это поименованный столбец отношения.

В реляционной модели отношения используются для хранения информации об объ­ектах, представленных в базе данных. Отношение обычно имеет вид двумерной табли­цы, в которой строки соответствуют отдельным записям, а столбцы — атрибутам. При этом атрибуты могут располагаться в любом порядке — независимо от их переупорядо­чивания отношение будет оставаться одним и тем же, а потому иметь тот же смысл.

Домен - это набор допустимых значений для одного или нескольких атрибутов.

Домены представляют собой чрезвычайно мощный компонент реляционной моде­ли. Каждый атрибут реляционной базы данных определяется на некотором домене. Домены могут отличаться для каждого из атрибутов, но два и более атрибутов могут определяться на одном и том же домене. Понятие домена имеет большое значение, поскольку благодаря ему пользователь может централизованно определять смысл и источник значений, которые могут получать атрибуты.

Кортеж - это строка отношения.

Элементами отношения являются кортежи, или строки, таблицы. Кортежи могут располагаться в любом порядке, при этом отношение будет оставаться тем же самым, а значит, и иметь тот же смысл.

Описание структуры отношения вместе со спецификацией доменов и любыми другими ограничениями возможных значений атрибутов иногда называют его заголовком (или содержанием (intension)). Обычно оно является фиксированным, до тех пор пока смысл отношения не изменяется за счет добавления в него дополнительный атрибутов. Кортежи называются расширением (extension), состоянием (state) или телом отношения, которое постоянно меняется.

Степень - степень отношения определяется количеством атрибутов, которое оно содержит.

Отношение только с одним атрибутом имеет степень 1 и называется унарным (unary) отношением (или 1-арным кортежем). Отношение с двумя атрибутами называется бинарным (binary), отношение с тремя атрибутами — тернарным (ternary), а для отношений с большим количеством атрибутов используется термин n-арный (n-агу). Определение степени отноше­ния является частью заголовка отношения.

Кардинальность - это количество кортежей, которое содержит отношение.

Количество содержащихся в отношении кортежей называется кардинальностью отношения. Эта характеристика меняется при каждом добавлении или удалении кортежей. Кардинальность является свойством тела отношения и определяется те­кущим состоянием отношения в произвольно взятый момент.

Реляционная база данных - набор нормализованных отношений.

Реляционная база данных состоит из отношений, структура которых определяется с помощью особых методов, называемых нормализацией (normalization).

Математические отношения

Для понимания истинного смысла термина отношение рассмотрим несколько ма­тематических понятий. Допустим, у нас есть два множества, D₁ и D₂ , где D₁={2,4} и D₂={l,3,5}. Декартовым произведением этих двух множеств (обозначается как D₁хD₂) называется набор из всех возможных пар, в которых первым идет элемент множест­ва D₁, а вторым — элемент множества D₂. В данном примере по­лучим следующий результат:

D₁хD₂ = {{2,1),(2,3),(2,5),(4,1),(4,3),(4,5)}

Любое подмножество этого декартового произведения является отношением.

Для определения тех возможных пар, которые будут входить в отношение, можно задать некоторые условия их выборки.

Любое множество n-арных кортежей этого декартового произведения является от­ношением n множеств. Обратите внимание на то, что для определения этих отноше­ний необходимо указать множества, или домены, из которых выбираются значения.