yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->1.3 Реляційна модель даних

Організація баз даних і знань

1.3 Реляційна модель даних

 

1.3.1 Поняття відношення

Широкому поширенню і популярністю реляційна модель даних завдячує двом істотних перевагам:

1) однорідністю подання даних у моделі, що обумовлює простоту сприйняття її конструкцій користувачами БД;

2) наявністю розвиненої математичної теорії реляційних БД, що обумовлює коректність її застосування.

В основі реляційної моделі даних лежить поняття відношення, яке задається переліком своїх елементів і перерахуванням їх значень. Розглянемо приклад на рис. 1.18. На ньому наведений розклад руху автобусів по маршруту "Москва - Черноголовка - Москва". Бачимо певну структуру. Кожен включений у розклад рейс має свій номер, час відправлення й час у дорозі. Розклад може бути подано таблицею. Заголовки колонок таблиці звуться атрибутами. Перелік їх імен носить назви схеми відношення. Кожен атрибут визначає тип даних, що разом з областю його значень називається доменом. Вся таблиця цілком називається відношенням, а кожен рядок таблиці зветься кортежем відношення. Таким чином, відношення можна подати у вигляді двовимірної таблиці.

Підходи до визначення поняття відношення можуть бути різними. Математично відношення може бути визначене як безліч кортежів, що є підмножиною декартового добутку фіксованого числа областей (доменів). У результаті одержуємо, що у кожному кортежі повинне бути однакове число компонентів (атрибутів) і значення кожного з них вибирається з деякого певного домену.

 

 

Рисунок 1.18 – Розклад руху автобусів як відношення

 

Таблична форма подання відношення була введена з метою популяризації моделі серед непідготовлених користувачів БД. Трактування реляційної теорії на рівні таблиць приховують ряд визначень, важливих для розуміння як теорії реляційних БД, так і мови маніпулювання даними.

По-перше, атрибути різних відношень можуть бути визначені на одному домені, так само як й атрибути одного відношення. Це дуже важлива обставина, що дозволяє встановлювати зв'язки за значенням між відношеннями. По-друге, множина математично по своєму визначенню не може мати співпадаючих елементів, і, отже, кортежі у відношенні можна розрізнити лише за значенням їх компонентів. Це теж є дуже важливим для моделі: ніякі два кортежі не можуть мати повністю співпадаючих компонентів. Таким чином, у реляційній моделі повністю виключається дублювання даних про сутності реального світу. По-третє, відзначимо, що схема відношення також є множина, що дозволяє працювати з ними за допомогою теоретико-множинних операцій. Це є важливим моментом для побудови теорії проектування реляційних схем БД.

Існує певне розходження між математичним визначенням відношення й дійсне збереженим відношенням у пам'яті комп'ютера. За визначенням, відношення не може мати два ідентичних кортежі. Однак СКБД, що підтримують реляційну модель даних, зберігають відношення у файлах операційної системи комп'ютера. Розміщення відношень у файлах операційної системи допускає зберігання ідентичних кортежів. Якщо не використовується спеціальна техніка (контроль цілісності за первинним ключем), то звичайно більшість промислових СКБД допускають зберігання двох ідентичних кортежів у БД.

Ключем або ключовим полем називається унікальне значення, що дозволяє тим чи іншим способом ідентифікувати сутність або частину сутності ПО, тобто ключ - це значення деякого атрибута або атрибутів у кортежі відношення, що представляє екземпляр сутності у реляційній моделі даних.

Прийнято розрізняти первинні ключі й часткові ключі. Математично первинним ключем відношення є підмножина звуження декартового добутку, що дозволяє однозначно ідентифікувати кортеж. Якщо первинний ключ містить кілька атрибутів, то він називається складеним ключем, у протилежному випадку - атомарним. Частковим ключем називається атрибут складеного ключа, якщо він однозначно визначає сукупність неключових атрибутів відношення. Атрибут кортежу, що є первинним ключем іншого відношення, називається зовнішнім (іноді стороннім) ключем. Із визначення відношення випливає таки важлива властивість реляційної моделі даних: кожне відношення повинне мати первинний ключ. Зазначимо, що ключ у контексті моделі ПО БД завжди відображає той або інший ступінь зв'язку між атрибутами сутностей ПО, тобто семантично ключ є засіб моделювання зв'язків у моделі.

Приклад – Розглянемо речення "Громадянин Іванов проживав у місті Москві 10 років". Можливими атрибутами у відношенні Місце_проживання є прізвище громадянина, назва міста проживання й час проживання. Прізвище громадянина може виступати як первинний ключ цього відношення, тому що особистість однозначно визначає час її проживання в конкретному місті. Таким чином, щодо цього моделюється зв'язок "проживав" між атрибутами "прізвище" й "місто".

Відношення у реляційній моделі даних, як правило, представляються за допомогою функціональної форми запису (тому що ми записуємо функції декількох змінних у математичному аналізі), при цьому атрибути первинного ключа підкреслюються:

ІМ'Я_ВІДНОШЕННЯ (Атрибути первинного ключа, неключові атрибути).

Приклад. Подання зв'язку відношенням. Представимо зв'язок між особистістю й місцем її проживання через відношення

ПРОЖИВАЄ (Кл. особистість, Кл. населений_пункт, час)

Опис особистості:

ОСОБИСТІСТЬ (Кл. особистість, П.І.П/б, вік, стать)

Опис населеного пункту:

НАСЕЛЕНИЙ_ПУНКТ (Кл.населений_пункт, географія, населення)

Однак найбільшого поширення одержало подання відношень у вигляді графічних діаграм, наприклад, ER-діаграм, про які ми говорили раніше. Перевагами такого подання є наочність діаграм і можливість їх побудови у ряді CASE-засобів проектування БД.

У підсумку сформулюємо основні властивості реляційної моделі даних, які випливають із поняття відношення як множини:

·         всі кортежі одного відношення повинні мати ту саму кількість атрибутів;

·         значення кожного з атрибутів повинне належати деякому певному домену;

·         кожне відношення повинне мати первинний ключ;

·         ніякі два кортежі не можуть мати повністю співпадаючих наборів значень;

·         кожне значення атрибутів повинне бути атомарним, тобто не повинне мати внутрішньої структури й містити як компонент інше відношення;

·         реляційна модель даних повинна бути несуперечливою, зокрема повинно виконуватися: 1) принцип посилальної цілісності - зв'язки між відношеннями повинні бути замкнутими, 2) значення колонок повинні належати тому самому визначеному для них домену;

·         порядок проходження кортежів у відношенні не має значення. Порядок є більшою мірою властивістю зберігання даних, ніж властивістю безпосередньо самої реляційної моделі даних.

 

 

14