Определение реляционных отношений

Один из самых естественных способов представления данных – это двумерная таблица. Она привычна для пользователя, понятна и обозрима.

Как люба сетевая структура с некоторой избыточностью может быть разложена на совокупность древовидных структур, так и любое представление данных может быть сведено к двумерным плоским файлам (таблицам).

Таблицы строятся таким образом, что информация о связях между элементами данных не теряется. Сами таблицы являются двумерными массивами и описываются математически на основе понятий реляционной алгебры.

Свойства таблиц:

1. Каждый элемент таблицы представляет собой элемент данных, повторяющиеся группы отсутствуют.

2. Все столбцы в таблице однородны.

3. Столбцам присвоены имена.

4. В таблице нет двух одинаковых строк.

5. В операциях с таблицами ее строки и столбцы могут просматриваться в любом порядке и в любой последовательности безотносительно к их информационному содержанию.

Таблицы такого вида называются отношениями.

Математически отношение определяется следующим образом:

Пусть даны N множеств D1, D2, …, DN, тогда R есть отношение над этими множествами, если R есть множество упорядоченных n-кортежей вида á d1, d2, …, dNñ , где d1 – элемент из D1, d2 – элемент из D2, dN – элемент из DN.

D1, D2, DN называются доменами отношения R.

Пример приведен на рис. 22.

 

 

Домен D1:        Домен D2:     Домен D3:        Домен D4:

101 102 103   болт гайка   красный          9 11 12 14

104 105 106   муфта зажим синий              17 7 21 23

                          гвоздь винт зеленый                                  

                                                      желтый                                

101  болт черный            9   102  муфта синий           11          104         зажим       желтый               17

отношение

                                

103 винт  зеленый          12

кортеж

 

 

Рисунок 22 – Пример отношения

 

Здесь 4 домена:

D1 – множество целых чисел;

D2 – множество символьных строк, представляющих названия деталей;

D3 – множество символьных строк названий цветов;

D4 – множество целых чисел.

Отношение R состоит из 4 кортежей. Каждый кортеж из 4 элементов, которые выбираются каждый из своего домена.

С точки зрения обработки данных отношение можно рассмотреть в следующих аналогиях (рис.23).

Четыре домена соответствуют четырем элементам реального мира: номер детали, название, цвет, вес.

Отношение принимает вид таблицы или файла, где кортежи – строки таблицы или записи в файле.

Имена столбцов называются атрибутами, а индивидуальное значение, появляющееся в отдельных кортежах – значением атрибута.

Число столбцов в отношении называется степенью.

Число кортежей – мощностью.

Реляционная база данных определяется как совокупность отношений, содержащих всю информацию хранимую в БД.

 

 

Сущность                               Атрибут сущности

(Имя файла)                            (поле в записи) 

 

ДЕТАЛЬ

НОМЕР_ДЕТ	НАЗВАНИЕ_ДЕТ	ЦВЕТ	ВЕС
101	болт	черный	9
102	муфта	синий	11
103	винт	зеленый	12
104	зажим	желтый	17

Одна запись           Значение атрибута

                                  (значение поля в записи) Файл

Рисунок 23 – Отношения в обработке данных

 

Отношение имеет имя, которое отличает его от имён всех других отношений. Атрибутам реляционного отношения назначаются имена, уникальные в рамках отношения. Обращение к отношению происходит по его имени, а обращение к атрибуту – по имени отношения и имени атрибута.

Атрибут может быть обязательным и необязательным. Значение обязательного атрибута должно быть определено в момент внесения данных в БД. Если атрибут необязательный, то для таких случаев предусмотрено специальное значение – NULL, которое можно интерпретировать как «неизвестное значение». Значение NULL не привязано к определённому типу данных, т.е. может назначаться данным любых типов.

Каждое отношение в БД хранится в отдельном файле. Записи файлов имеют одинаковый формат. СУБД сохраняет отношение в виде индексного файла, где индекс представляет собой как правило первичный ключ отношения.

Первичный ключ – атрибут или набор атрибутов, которые могут быть использованы для однозначной идентификации конкретного кортежа.

Значение первичного ключа должно быть уникальным (unique) и обязательным (not null).

Для связей между отношениями используются внешние ключи. Внешний ключ (foreign key) – это атрибут подчинённого (дочернего) отношения, который является копией первичного (primary key) или уникального (unique) ключа родительского отношения.

Фактически внешние ключи логически связывают экземпляры сущностей разных типов (родительской и подчинённой сущностей).

Внешний ключ – это ограничение целостности, в соответствии с которым множество значений внешнего ключа является подмножеством значений первичного или уникального ключа родительской таблицы.

Ограничение целостности по внешнему ключу проверяется в двух случаях:

• при добавлении записи в подчинённую таблицу СУБД проверяет, что в родительской таблице есть запись с таким же значением первичного ключа;

• при удалении записи из родительской таблицы СУБД проверяет, что в подчинённой таблице нет записей с таким же значением внешнего ключа.

Ограничения целостности должны поддерживаться СУБД. Для соблюдения целостности сущностей достаточно гарантировать отсутствие в отношении кортежей с одним и тем же значением первичного ключа. Со ссылочной целостностью значительно сложнее. Необходимо следить за тем, чтобы не появлялись некорректные значения внешних ключей при обновлении отношений (например, заказы несуществующих клиентов). При удалении кортежа существует три подхода, позволяющие поддерживать ссылочную целостность:

− запрещается производить удаление кортежа, на который существуют ссылки (либо сначала удалить ссылающиеся кортежи, либо изменить значения их внешнего ключа);

− при удалении кортежа, на который имеются ссылки, во всех ссылающихся кортежах значение внешнего ключа становится неопределённым;

− при удалении кортежа из отношения, на которое ведётся ссылка, из ссылающегося отношения автоматически удаляются все ссылающиеся кортежи (каскадное удаление).

Большинство современных СУБД способны контролировать соблюдение правила ссылочной целостности. Для этой цели используются различные объекты баз данных (ссылочные ограничения и правила, триггеры и др.).

Схема отношения (заголовок отношения) представляет собой список имен атрибутов. Например, ПРОВАЙДЕРЫ INTERNET (Название Провайдера, Почасовая Оплата, Скорость, Web-сайт). Множество собственно кортежей отношения часто называют содержимым (телом) отношения.

Список, в котором указываются имена реляционных таблиц с перечислением их атрибутов (первичные ключи подчёркнуты) и определений внешних ключей, называется реляционной схемой базы данных.

Результат проектирования БД оформляется следующим образом:

Название БД: ____________________________

Спецификация отношений:

Имя отношения ( перечень атрибутов)

                        Первичный ключ отношения: _____________

                        Возможные ключи: ______________________

                        Вторичные ключи: ______________________

………………… Внешние ключи: _______________________

Спецификация атрибутов:

Имя атрибута	Назначение атрибута	Тип	Допустимые значения	Примечание

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: