26 Глава 6: Реляционные базы данных.

6. Реляционные базы данных

Реляционная модель предложена сотрудником компании IBM Е.Ф.Коддом в 1970 г. В настоящее время эта модель является фактическим стандартом, на который ориентируются практически все современные коммерческие СУБД.

В реляционной модели достигается гораздо более высокий уровень абстракции данных, чем в иерархической или сетевой. Представление данных не зависит от способа их физической организации. Это обеспечивается за счет использования математической теории отношений (само название “реляционная” происходит от английского relation – “отношение”).

Домен - это семантическое понятие, которое можно рассматривать как подмножество значений некоторого типа данных имеющих определенный смысл. Домен характеризуется следующими свойствами:

• Домен имеет уникальное имя (в пределах базы данных).

• Домен определен на некотором простом типе данных или на другом домене.

• Домен может иметь некоторое логическое условие, позволяющее описать подмножество данных, допустимых для данного домена.

• Домен несет определенную смысловую нагрузку.

Например, домен D, имеющий смысл “возраст сотрудника” можно описать как следующее подмножество множества натуральных чисел:

D={nєN: n≥18 and n≤60}

Основное значение доменов состоит в том, что домены ограничивают сравнения. Некорректно, с логической точки зрения, сравнивать значения из различных доменов, даже если они имеют одинаковый тип. В этом проявляется смысловое ограничение доменов.

Кортежи – это упорядоченная совокупность элементов доменов.

Математическое описание отношения :

пусть даны множества D₁,D₂,…,D_n – домены и существует ряд кортежей вида <d₁, d₂,…,d_n>; d_i D, тогда декартовым произведением

D = D₁•D₂•D₃•…•D_n называется множество всех возможных кортежей.

Пример:

D₁ = { красный, синий }

D₂ = { карандаш, фломастер, ручка }

D₃ = { +, – }

D = D1•D2•D3 = {	<красный,	карандаш,	+>
	<…	…	…>
	<синий,	ручка,	–>}

Отношением R на доменах D₁, D₂,… ,D₃ называется подмножество декартового произведения R  D.

С точки зрения организации данных отношения удобно изображать в виде таблиц (таблица 6.1):

Таблица 6.1
Цвет	Предмет	Наличие
Красный	Карандаш	+
Красный	Карандаш	–
…	…	…
Синий	Ручка	–

Термины, которыми оперирует реляционная модель данных, имеют соответствующие “табличные” синонимы:

Таблица 6.2
Реляционный термин	Соответствующий “табличный” термин
База данных	Набор таблиц
Отношение	Таблица (файл)
Атрибут отношения	Наименование столбца таблицы (поле)
Кортеж отношения	Строка таблицы (запись)
Степень (-арность) отношения	Количество столбцов таблицы
Мощность отношения	Количество строк таблицы

Реляционная база данных есть совокупность отношений содержащих информацию о предметной области.

Степень отношения – это количество доменов (столбцов) образующих данное отношение, как правило, степень отношения в процессе жизненного цикла не меняется.

Мощность отношения – это количество кортежей отношения (количество строк в таблице). В общем случае она изменяется с течением времени.

Замечание.

По определению в отношении не может содержаться два идентичных кортежа. Многие реляционные СУБД допускают хранение файлов данных идентичных записей. Если в каком-либо приложении хранение идентичных записей недопустимо, программист должен позаботься об этом лично.

Расмотрим простую реляционную базы данных состоящую из трех таблиц (Таб. 6.3-6.5).

Таблица 6.3 “Поставщик”.
№ поставщика	Название поставщика	Город
2	Нормаль	Н.Новгород
1	Красная Этна	Н.Новгород
3	Уралмаш	Екатеринбург
4	Нормаль	Москва

Таблица 6.4 “Деталь”.
№ детали	Название детали
4	Болт 17
8	Шпильки
1	Гайка 22
2	Гайка 10

Таблица 6.5 “Поставщик – Деталь”.
№ поставщика	№ детали	Количество
1	1	20
1	2	10
2	1	7
3	8	20

БД содержит три типа информации.

• Информация о поставщиках деталей на предприятие (таблица 6.3):

номер поставщика;

наименование детали;

название города.

• Информация о деталях, используемых на предприятии (таблица 6.4):

номер детали;

наименование детали.

• Информация о номере и количестве поступления деталей от каждого поставщика (таблица 6.5)

Каждое отношение храниться в отдельном файле. Структура файла, хранящего отношение проста, то есть все записи имеют одинаковый формат.

Первичный ключ - это атрибут или набор атрибутов, значение которых однозначно указывают на конкретный кортеж отношения. Первичный ключ должен быть минимальным набором атрибутов.

Число отношений в БД и конкретные атрибуты, приписываемые каждому отношению определяются в процессе проектирования БД, который может быть довольно продолжительным. После проектирования создание БД средствами СУБД может пойти достаточно быстро.

В таблице 6.6 описаны типы данных для атрибутов БД “Поставщики и детали”.

Таблица 6.6 Типы Атрибутов.
Название атрибута	Тип атрибута
Пном	Числовой (3)
Пназ	Символьный(16)
Гор	Символьный(15)
Дназ	Символьный(10)
Штук	Числовой (5)
Дном	Числовой (5)

Отношения с указанными первичными ключами для данной БД:

Поставщик	(Пном, Пназ, Гор)
Деталь	(Дном, Дназ)
Поставщик-Деталь	(Пном, Дном, Штук)

Результатом проектирования является концептуальная модель БД.