РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ БАЗ ДАННЫХ

Реляционная база данных — это такая база данных, которая воспринимается ее пользователем как совокупность таблиц [8]. Если детализировать записи приведенного на рис.

Таблица R\ представляет поставщиков. Каждый поставщик имеет номер, уникальный для этого поставщика, фамилию (естественно, неуникальную), значение рейтинга и местонахождение (город).

Таблица Ri, описывает виды товаров. Каждый товар имеет уникальный номер, название, вес и цвет.

В таблице Rt, отражена поставка товаров. Она служит для того, чтобы связать между собой две другие таблицы. Например, первая строка этой таблицы связывает определенного поставщика из таблицы R\ (поставщика Пі) с определенным товаром из таблицы1 R? (с товаром Ті). Иными словами, она представляет поставку товаров вида Ті поставщиком по фамилии П; и объем поставки, равный 300 шт. Таким образом, для каждой поставки имеются номер поставщика, номер товара и количество товара.

Из приведенных на рис. 5.6 таблиц следует:

• все значения данных являются атомарными, т.е. в каждой таблице на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение данный и никогда не бывает множества значений;
• полное информационное содержание базы данных представляется в виде явных значений данных. Такой метод представления — единственный, имеющийся в распоряжении реляционной базы данных. В частности, не существует связей и указателей, соединяющих одну таблицу с другой. Для этой цели служат тоже таблицы. Так, таблица Rt, отражает связь таблиц R\ и Ri-

Как указывалось ранее, математическим термином для обозначения таблицы является отношение (relation), и реляционные системы берут свое начало в математической теории отношений.

R і (поставщики)

Д2 (товары)

Rз (поставка товаров)

Рис. 5.6. Реляционная БД поставщиков и товаров

женные им идеи оказали большое влияние на технологию баз данных во всех ее аспектах, а также на другие области информационных технологий, например на искусственный интеллект и обработку текстов на естественных языках.

При работе с реляционными моделями используется как математическая терминология, так и терминология, исторически принятая в сфере обработки данных. Для того чтобы не возникало разночтений, ниже приведены основные формальные реляционные термины и соответствующие им неформальные эквиваленты:

Реляционная модель БД имеет дело с тремя аспектами данных: со структурой данных, с целостностью данных и с манипулированием данными. Под структурой понимается логическая организация данных в БД, под целостностью данных — безошибочность и точность информации, хранящейся в БД, под манипулированием данными — действия, совершаемые над данными в БД. Эти три аспекта отражают и основные процедуры процесса накопления данных (хранение, актуализацию и извлечение).

РЕЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ДАННЫХ

Наименьшей единицей данных в реляционной модели является отдельное значение данных. Такие значения рассматриваются как атомарные, т.е. неразложимые, когда речь идет о данной модели. Множество подобных значений одного и того же типа называют доменом. Например, домен номеров поставщиков — это множество допустимых номеров поставщиков, домен объемов поставки — множество целых, больших нуля и меньших, например 10 000. Таким образом, домены представляют собой пулы значений, из которых берутся фактические значения, появляющиеся в атрибутах (столбцах). Смысл доменов заключается в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из одного домена, то имеют смысл их сравнение, а следовательно, и соединение, и объединение, и т.д. Если же значения атрибутов берутся из разных доменов, то всякие их сравнения лишены смысла. Отметим, что домены по своей природе являются в большей степени понятиями концептуальными и могут и храниться, и не храниться в базе данных как фактическое множество значений.

Теперь определим главный элемент реляционной структуры — отношение.

Отношение на доменах D\,Di,...,Dn состоит из заголовка и тела. Заголовок содержит такое фиксированное множество атрибутов А\,А2,...,Ап, что существует взаимно однозначное соответствие между этими атрибутами А. и определяющими их доменами Д- (і = 1, п). Тело — это меняющееся во времени множество кортежей, ад каждый кортеж, в свою очередь, состоит из множества пар атрибутов-значений (А,: Д), (і = 1,л), по одной такой паре для каждого атрибута А і в заголовке. Для любой заданной пары атрибут-значение (А, : V,) V, является значением из единственного домена Dj, с которым связан атрибут А/. Таким образом, все отношения (см. рис. 5.6) соответствуют приведенному определению отношения.

Строго говоря, когда мы изображаем отношение в виде таблицы, мы просто используем удобный способ представления отношения на бумаге. Таблица и отношение в действительности не одно и то же. Дело в том, что при изображении таблицы мы явно или неявно упорядочиваем расположение столбцов (атрибутов) и строк (кортежей), хотя отношение — это математическое множество, а множество в математике не обладает каким-либо упорядочением.

Значение п — число атрибутов в отношении — называется степенью отношения. Отношение степени один называется унарным, степени два — бинарным, степени три — тернарным, степени п — и-арным. В приведенной на рис. 5.6 базе данных степень отношений R\ и R2 равна четырем, а отношения Rt, — пяти. Число кортежей в отношении называется кардинальным числом этого отношения. Кардинальные числа отношений R\, Ri и равны соответственно 3, 3 и 7. Кардинальное число отношения изменяется во времени (кортеж может быть добавлен или удален) в отличие от его степени.