Реляционная база данных

По мере увеличения возможностей и уменьшения стоимости вычислительных средств, получило развитие второе направление, связанное с использованием средств вычислительной техники в автоматизированных информационных системах. Здесь вычислительные возможности компьютеров отходят на второй план - основные функции вычислительных средств в информационных системах состоят в поддержке надежного хранения информации, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса.

Со временем именно второе направление, связанное с хранением и обработкой данных, стало доминирующим, особенно после появления персональных компьютеров. Использование персональных компьютеров для выполнения сложных научных расчетов сейчас является скорее исключением. Интересно также отметить, что современные персональные компьютеры, оборудованные процессорами с громадными тактовыми частотами (на сегодняшний день рядовой дешевый процессор работает на частоте 1800-2200 МГц), при решении сложных научных задач могут даже уступать по вычислительным возможностям «большим» компьютерам 20-25-летней давности.

Реляционной базой данных называется совокупность отношений, которые

содержат всю информацию, хранящуюся в БД. Пользователи воспринимают эту базу данных как совокупность таблиц.

Особенности таких таблиц:

. Таблица имеет уникальное имя и состоит из однотипных строк.

. Существование фиксированного числа полей (столбцов) и значений

(множественные поля и повторяющиеся группы недопустимы). То есть, каждая позиция отличается от другой хотя бы единственным значением.

. Возможность однозначной идентификации любой строки таблицы.

. Присвоение столбцам таблицы однозначного имени, причем в каждом из них размещаются однородные значения данных (даты, фамилии, целые числа или денежные суммы).

. 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. 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

Общеизвестен тот факт, что механизмы реляционной алгебры и реляционного исчисления эквивалентны. Это означает, что для любого допустимого выражения реляционной алгебры можно построить эквивалентную формулу реляционного исчисления и наоборот. Как объяснить присутствие в реляционной модели данных этих двух механизмов?

Ответ на этот вопрос в их различии уровнем процедурности. На основе алгебраических операций строятся выражения реляционной алгебры. Аналогично тому, как интерпретируются арифметические и логические выражения, выражения реляционной алгебры имеют процедурную интерпретацию. То есть, запрос, который представлен на языке реляционной алгебры, вычисляется на основе вычислений элементарных алгебраических операций, при этом необходимо учитывать их старшинство и возможное наличие скобок. Однозначной интерпретации для формулы реляционного исчисления не существует. Формула призвана устанавливать условия, которые должны удовлетворять кортежам результирующего отношения. Именно поэтому языки реляционного исчисления являются более непроцедурными или декларативными.

Учитывая эквивалентность механизмов реляционной алгебры и реляционного исчисления, можно пользоваться любым из этих механизмов для проверки степени реляционности некоторого языка БД.

Отметим, что хотя и редко алгебру или исчисление принимаю в качестве полной основы какого-либо языка БД. Обычно (как, например, в случае языка SQL) язык основывается на некоторой смеси алгебраических и логических конструкций. Тем не менее, знание алгебраических и логических основ языков баз данных часто бывает полезно на практике.

Различные проблемы при обновлении таблиц связаны, прежде всего, со стремлением минимизировать число таблиц. Поэтому будут даны рекомендации по разбиению некоторых больших таблиц на несколько маленьких. Возникает вопрос: Как правильно сформировать требуемый ответ, если необходимые данные хранятся в разных таблицах?

Э. Ф. Кодд предложил реляционную модель данных. Он так же стал создателем инструмента для удобной работы с отношениями - реляционной алгебры. Каждой операцией этой алгебры используется одна или несколько таблиц (отношений) в качестве ее операндов и продуцирует в результате новую таблицу, т.е. позволяет "разрезать" или "склеивать" таблицы.

Для реализации всех операций реляционной алгебры и почти всех их сочетаний были созданы языки манипулирования данными. Назовем самые распространенные среди них:

. SQL: Structured Query Language - структуризованный язык запросов;