Лекция 4_Реляционная модель данных

Реляционная модель данных

Введение в РМД

Реляционная модель данных основывается на математических принципах, вытекающих непосредственно из теории множеств и логики предикатов.

Эти принципы впервые были применены в области моделирования данных в конце 1960-х гг. доктором Е.Ф. Коддом, в то время работавшим в IBM, а впервые опубликованы в технической статье "Реляционная модель данных для больших разделяемых банков данных". Эта статья является родоначальницей современной теории реляционных БД.

1

Реляционная модель данных

Введение в РМД

Согласно трактовке Дейта, реляционная модель состоит из трех частей, описывающих разные аспекты реляционного подхода: ​

структурной части, манипуляционной части и целостной части.​

​

Вструктурной части модели фиксируется, что единственной родовой структурой данных, используемой в реляционных БД, является нормализованное n-

арное отношение. Определяются понятия доменов, атрибутов, кортежей, заголовка, тела и переменной отношения. ​

Вманипуляционной части модели определяются два

фундаментальных механизма манипулирования реляционными БД –

реляционная алгебра и реляционное исчисление. Первый механизм базируется в основном на классической теории множеств (с некоторыми уточнениями и добавлениями), а второй – на классическом логическом аппарате исчисления предикатов первого порядка.

В целостной части модели определяются два основных механизма: обеспечение целостности на уровне отношения и обеспечение ссылочной целостности между отношениями

2

Реляционная модель данных

Соотношение понятий РМ. Интуитивное представление.

3

Реляционная модель данных

Основные понятия

Тип данных

•Значения данных, хранимые в реляционной базе данных, являются типизированными, т. е. известен тип каждого хранимого значения.

•Понятие типа данных в реляционной модели данных полностью соответствует понятию типа данных в языках программирования. Напомним, что традиционное (нестрогое) определение типа данных состоит из трех основных компонентов: определение множества значений данного типа; определение набора операций, применимых к значениям типа; определение способа внешнего представления значений типа (литералов).

4

Реляционная модель данных

Основные понятия

Домен

•Понятие домена более специфично для баз данных, хотя и имеются аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. В общем виде домен определяется путем задания некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементу этого типа данных (ограничения домена).

•Элемент данных является элементом домена в том и только в том случае, если вычисление этого логического выражения дает результат истина.

•С каждым доменом связывается имя, уникальное среди имен всех доменов соответствующей базы данных.

•Наиболее правильной интуитивной трактовкой понятия домена является его восприятие как допустимого потенциального, ограниченного подмножества значений данного типа.

•Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену.

5

Реляционная модель данных

Основные понятия

Отношение

Заголовок отношения, кортеж, тело отношения,

значение отношения, переменная отношения

Понятие отношения является наиболее фундаментальным в реляционном

подходе к организации баз данных, поскольку

n-арное отношение является единственной родовой структурой данных,

хранящихся в реляционной базе данных.

Это отражено и в общем названии подхода – термин реляционный (relational)

происходит от relation (отношение)*.

*Однако сам термин отношение является исключительно неточным, поскольку, говоря про любые сохраняемые данные, мы должны иметь в виду тип этих данных, значения этого типа и переменные, в которых сохраняются значения. Соответственно, для уточнения термина отношение выделяются понятия заголовка отношения, значения отношения и переменной отношения. Кроме того, нам потребуется вспомогательное понятие кортежа.

6

Реляционная модель данных

Основные понятия

Заголовком (или схемой) отношения R (Hr) называется конечное множество упорядоченных пар вида

<A, T>,

где A называется именем атрибута,

а T обозначает имя некоторого базового типа или ранее определенного домена.

По определению требуется, чтобы все имена атрибутов в заголовке отношения были различны.

7

Реляционная модель данных

Основные понятия

По определению, степенью, или «арностью», заголовка отношения, кортежа, соответствующего этому заголовку, тела отношения, значения отношения и переменной отношения является мощность заголовка отношения

Cхема реляционной базы данных

набор пар <имя_VARr, Hr>,

включающий имена и заголовки всех переменных отношения, которые определены в базе данных.

Реляционная база данных – это набор пар <VARr, Hr>

(конечно, каждая переменная отношения в любой момент времени содержит некоторое значение-отношение, в частности, пустое).

8

Реляционная модель данных

Отношение и множества

9

Реляционная модель данных

Отношение и множества

10