Понятие целостности данных. Принципы и средства поддержки целостности в реляционной базе данных

Понятие модели данных. Классификация моделей данных.

Ядром любой базы данных является модель данных

Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

По способу установления связей между данными СУБД основывается на использовании трёх основных видов модели: иерархической, сетевой или реляционной; на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве.

Каждая из моделей обладает характеристиками, делающими ее наиболее удобной для конкретных приложений. Одно из основных различий этих моделей состоит в том, что для иерархических и сетевых СУБД их структура часто не может быть изменена после ввода данных, тогда как для реляционных СУБД - структура может изменяться в любое время.

В ранних системах доступ к БД производился на уровне записей (тип данных). Пользователи этих систем осуществляли явную навигацию в БД, используя языки программирования, расширенные функциями СУБД. Интерактивный доступ к БД поддерживался только путем создания соответствующих прикладных программ с собственным интерфейсом.

Иерархическая модель данных.

Модель организации данных, представляющая собой древовидный граф, состоящий из ряда типов записей ("типов данных ") и связей между ними ("отношений " или "характеристики отношений"),

В этой модели имеется один главный объект (корень) и остальные - подчиненные - объекты, находящиеся на разных уровнях иерархии.

Рис. Иерархическая модель данных

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, для записи С4 путь проходит через записи А и В3. Автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками.

Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия появилась в 1968 г.

Сетевая модель данных. В сетевой модели данных любой объект может быть одновременно и главным, и подчиненным, и может участвовать в образовании любого числа взаимосвязей с другими объектами. Сетевая БД состоит из набора записей и набора связей между этими записями. Недостаток - понижен контроль целостности данных

Рис Сетевая модель данных

Системы на основе сетевой модели не получили широкого распространения на практике. Наиболее известными сетевыми СУБД являются следующие: IDMS, db VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.

Реляционная модель данных. Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений.

Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IBM Эдгаром Коддом и основывается на понятии отношение (relation). Наглядной формой представления отношения является представление данных в виде таблиц (реляций) и связей между таблицами. В ее основе лежит математическое понятие теоретико-множественного отношения: оно базируется на реляционной алгебре и теории отношений.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица (отношение) представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

· каждый элемент таблицы - один элемент данных;

· все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

· каждый столбец имеет уникальное имя;

· одинаковые строки в таблице отсутствуют;

· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Пример. Реляционной таблицей можно представить информацию о студентах, обучающихся в вузе.

№зачетной книжки	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения	Группа
	Сергеев	Петр	Михайлович	01,01,80
	Петрова	Анна	Владимировна	15,03,81

Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних носителях легко осуществляется с помощью обычных файлов. Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются следующие: DB2 (IBM)| Paradox и dBASE for Windows (Borland) |Visual FoxPro и Access (Microsoft) | Clarion (Clarion Software) |Oracle (Oracle) до версии 8.0.

Под целостностью базы данных понимается то, что в ней содержится полная, непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация.

Целостность данных описывается набором специальных предложений, называемых ограничениями целостности. Ограничения целостности представляют собой утверждения о допустимых значениях отдельных информационных единиц и связях между ними. Эти ограничения определяются в большинстве случаев особенностями предметной области. При выполнении операций над БД проверяется выполнение ограничений целостности.

Все ограничения целостности можно разделить на три большие категории:

Средства обеспечения доменной целостности. Они отвечают за то, чтобы в соответствующем поле базы данных были допустимые значения. Например, фамилия, как правило, должна состоять из букв, а почтовый индекс - из цифр. В базах данных такая целостность обычно обеспечивается условиями на значение, запретом пустых значений, триггерами и хранимыми процедурами, а также ключами;

Целостность сущности. Главная задача здесь - сделать так, чтобы данные об одной сущности не попали в базу данных два раза. Обеспечивается ограничением уникальности и первичным ключом; Ограничение целостности сущности заключается в следующем.

Ни одна строка не может быть занесена в базу данных до тех пор, пока не будут определены все значения ее первичного ключа, и никакой атрибут первичного ключа строки не может быть пустым.

Ссылочная целостность, обеспечивается системой первичных и внешних ключей. Например, при помощи этих средств можно гарантировать, что у нас не будет заказов, оформленных на покупателей, которых нет в базе данных.

Если две таблицы связаны между собой, то внешний ключ таблицы должен содержать только значения, уже имеющиеся среди значений ключа, по которому осуществляется связь.

При обновлении ссылающегося отношения (при вводе новых кортежей или модификации значения внешнего ключа в существующих кортежах) достаточно следить за тем, чтобы не появлялись некорректные значения внешнего ключа.

А вот при удалении кортежа из отношения, на которое имеется ссылка, можно использовать один из трех подходов, обеспечивающих ссылочную целостность:

Ø запрещается производить удаление кортежа, на который существуют ссылки, нужно сначала либо удалить ссылающиеся кортежи, либо соответствующим образом изменить значения их внешнего ключа;

Ø при удалении кортежа, на который имеются ссылки, во всех ссылающихся кортежах значение внешнего ключа должно автоматически становиться неопределенным;

Ø при удалении кортежа из отношения, на которое ведет ссылка, из ссылающегося отношения должны автоматически удаляться все ссылающиеся кортежи (это называется каскадным удалением).

В реляционных СУБД обычно можно выбрать способ поддержания ссылочной целостности для каждой отдельной ситуации определения внешнего ключа, но для принятия такого решения необходимо анализировать требования конкретной прикладной области.

Критерии целостности:

1. Каждой записи основной (главной, родительской) таблицы соответствует нуль или более записей дополнительной (подчинённой, дочерней) таблицы.

2. В дополнительной таблице нет записей, которые не имеют родительских записей в основной таблице.

3. Каждая запись дополнительной таблицы имеет только одну родительскую запись основной таблицы.

Дата добавления: 2015-05-10