Реляционная стр-ра дан-х. Реляционная БД. Манипулирование реляционными дан-ми

Реляционная стр-ра дан-х. В конце 60-х гг. появились работы, в к-ых обсуждались возм-ти применения разл. табличных датал-их моделей дан-х, т.е. возм-ти испол-ия привычных и естественных способов представления данных. Наиболее значительной из них была статья сотрудника фирмы IBM д-ра Э.Кодда), где, вероятно, впервые был применен термин "реляционная модель данных".

Э.Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декартово произведение). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение – relation (англ).

Наименьшая единица данных реляционной модели – это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой – как три различных значения. Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа. Смысл доменов: если значения двух атрибутов берутся из одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие эти два атрибута Если же значения двух атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено смысла.

Отношение на доменах D1, D2,..., Dn (не обязательно, чтобы все они были различны) состоит из заголовка и тела. Заголовок состоит из такого фиксированного множества атрибутов A1, A2,..., An, что существует взаимно однозначное соответствие между этими атрибутами Ai и определяющими их доменами Di (i=1,2,...,n). Тело состоит из меняющегося во времени множества кортежей, где каждый кортеж состоит в свою очередь из множества пар атрибут-значение (Ai:Vi), (i=1,2,...,n), по одной такой паре для каждого атрибута Ai в заголовке. Для любой заданной пары атрибут-значение (Ai:Vi) Vi является значением из единственного домена Di, который связан с атрибутом Ai.

Степень отношения – это число его атрибутов. Отношение степени один называют унарным, степени два – бинарным, степени три – тренарным,..., а степени n – n-арным. Кардинальное число или мощность отношения – это число его кортежей. Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его степени.

Поскольку отношение – это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени. Пусть R – отношение с атрибутами A1, A2,..., An. Говорят, что множество атрибутов K=(Ai, Aj,..., Ak) отношения R является возможным ключом R тогда и только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия: 1.Уникальность: в произвольный заданный момент времени никакие два различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj,..., Ak. 2.Минимальность: ни один из атрибутов Ai, Aj,..., Ak не может быть исключен из K без нарушения уникальности. Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку по меньшей мере комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом) принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они есть, называются альтернативными ключами.

Для массового пользователя реляционных СУБД можно с успехом использовать неформальные эквиваленты этих понятий: Отношение – Таблица (иногда Файл), Кортеж – Строка (иногда Запись), Атрибут – Столбец, Поле. При этом принимается, что "запись" означает "экземпляр записи", а "поле" означает "имя и тип поля".

Реляционная БД – это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц. Особенности: 1.Каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя. 2.Строки имеют фиксированное число полей (столбцов) и значений (множественные поля и повторяющиеся группы недопустимы). Иначе говоря, в каждой позиции таблицы на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение или ничего. 3.Строки таблицы обязательно отличаются друг от друга хотя бы единственным значением, что позволяет однозначно идентифицировать любую строку такой таблицы. 4.Столбцам таблицы однозначно присваиваются имена, и в каждом из них размещаются однородные значения данных (даты, фамилии, целые числа или денежные суммы). 5.Полное информационное содержание базы данных представляется в виде явных значений данных и такой метод представления является единственным. В частности, не существует каких-либо специальных "связей" или указателей, соединяющих одну таблицу с другой. 6.При выполнении операций с таблицей ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке безотносительно к их информационному содержанию. Этому способствует наличие имен таблиц и их столбцов, а также возможность выделения любой их строки или любого набора строк с указанными признаками.

Манипулирование реляционными данными. Предложив реляционную модель данных, Э.Ф.Кодд создал и инструмент для удобной работы с отношениями – реляционную алгебру. Каждая операция этой алгебры использует одну или несколько таблиц (отношений) в качестве ее операндов и продуцирует в результате новую таблицу, т.е. позволяет "разрезать" или "склеивать" таблицы.

Селекция (selected_on подвергнутые селекции по) уменьшает количество строк в таблице, и ее можно представить как результат разрезания таблицы по горизонтали и удаления ненужных кортежей.

Проекция. Проекцией отношения А по атрибутам Х,Y... Z называется отношение, в котором оставлены только столбцы X,Y... Z. При этом количество строк тоже может сократиться, если какие-то будут совпадать.

Для исключения дубликатов можно создать естественное соединение таблиц. Естественное соединение – это соединение, используемое при нормализации совокупности отношений.

Разностью двух отношений А — В называется отношение с тем же заголовком, состоящее из строк (кортежей), принадлежащих А, но не принадлежащих В.

Пересечением двух отношений (таблиц) А ∩ В называется новая таблица с той же схемой (заголовком), состоящая из строк, принадлежащих одновременно А и В.

Объединением двух отношений (таблиц) А U В называется отношение с той же схемой, состоящее из кортежей (т.е. строк), принадлежащих А или В, или А и В одновременно.

Созданы языки манипулирования данными, позволяющие реализовать все операции реляционной алгебры и практически любые их сочетания. Среди них наиболее распространены SQL (Structured Query Language – структуризованный язык запросов) и QBE (Quere-By-Example – запросы по образцу). Оба относятся к языкам очень высокого уровня, с помощью которых пользователь указывает, какие данные необходимо получить, не уточняя процедуру их получения.

С помощью единственного запроса на любом из этих языков можно соединить несколько таблиц во временную таблицу и вырезать из нее требуемые строки и столбцы (селекция и проекция).

Дата добавления: 2015-05-09