Определение реляционной модели

Реляционная модель данных (РМД) некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. При создании ИС совокупность отношений позволяет хранить данные об объектах предметной области и моделировать связи между ними.

Отношение является важнейшим понятием и представляет собой двумерную таблицу, содержащую некоторые данные.

Элементы РМД и формы их представления приведены в табл. 3.1.

Сущность есть объект любой природы, данные о котором хранятся в БД. Данные о сущности хранятся в отношении.

Таблица 3.1

Элементы реляционной модели

Атрибуты представляют собой свойства, характеризующие сущность. В структуре таблицы каждый атрибут именуется и его соответствует заголовок некоторого столбца таблицы.

На рис. 3.1 приведен пример представления отношения СОТРУДНИК.

Рис. 3.1. Представление отношения СОТРУДНИК

В реляционных СУБД для удобства кортежи упорядочивают. Для этого

выбирают некоторый атрибут, по которому система автоматически сортирует кортежи по возрастанию или убыванию. Если пользователь не назначает атрибута упорядочения, система автоматически присваивает номер кортежам в порядке их ввода.

Домен представляет собой множество всех возможных значений определенного атрибута отношения. Отношение СОТРУДНИК включает 4 домена. Домен 1 содержит фамилии всех сотрудников, домен 2 – номера всех отделов фирмы, домен 3 – название всех должностей, домен 4 – даты рождения всех сотрудников. Каждый домен образует значения одного типа данных, например числовые или символьные.

Отношение СОТРУДНИК содержит 3 кортежа. Кортеж состоит из 4 элементов, каждый из которых выбирают из соответствующего домена. Каждому кортежу соответствует строка таблицы (рис. 3.1).

Схема отношения (заголовок отношения) представляет собой список имен атрибутов. Для нашего примера схема отношений имеет вид СОТРУДНИК (ФИО, Отдел, Должность, Д_Рождения).

Первичным ключом (ключом отношений, ключевым атрибутом) называется атрибут отношения, однозначно идентифицирующий каждый из кортежей. Например, в отношении СОТРУДНИК (ФИО, Отдел, Должность, Д_Рождения) ключевым является атрибут «ФИО». Ключ может быть составным (сложным), то есть состоять из нескольких атрибутов.

Каждое отношение обязательно имеет комбинацию атрибутов, которая может служить ключом. Это следует из того, что отношение является множеством, не содержащим одинаковых элементов (кортежей).

Возможны случаи, когда отношение имеет несколько комбинаций атрибутов, каждая из которых однозначно определяет кортежи отношения. Все эти комбинации атрибутов являются возможными ключами отношения. Любой из возможных ключей может быть выбран как первичный.

Если выбранный первичный ключ состоит из минимального необходимого набора атрибутов, говорят, что он является не избыточным.

Ключи обычно используют для достижения следующих целей:

1) исключения дублирования значения в ключевых атрибутах (остальные атрибуты и расчеты не принимаются);

2) упорядочения кортежей; возможно упорядочение по возрастанию или убыванию значений всех ключевых атрибутов;

3) ускорения работы с кортежами отношений;

4) организации связывания таблиц.

Пусть в отношении R1 имеется не ключевой атрибут A, значение которого являются значениями ключевого атрибута B другого отношения R2. Тогда говорят, что атрибут A отношения R1 есть внешний ключ.

С помощью внешних ключей устанавливаются связи между отношениями. Например, имеются два отношения СТУДЕНТ (ФИО, Группа, Специальность) и ПРЕДМЕТ (Назв.Пр, Часы), которые связаны отношением СТУДЕНТ_ПРЕДМЕТ (ФИО, Назв.Пр, Оценка) (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Связь отношений

В связующем отношении атрибуты ФИО и Назв.Пр образуют составной ключ. Эти атрибуты представляют собой внешние ключи, являющиеся первичными ключами других отношений.

РМД накладывает на внешние ключи ограничение для обеспечения целостности данных, называемое ссылочной целостностью. Это означает, что каждому значению внешнего ключа должны соответствовать строки в связываемых отношениях.

Приведем условия, выполнения которых позволяет таблицу считать отношением.

1. Все строки таблицы должны быть уникальными, то есть не может быть

строк с одинаковыми первичными ключами.

2. Имена столбцов таблицы должны быть различны, а значения их простыми, то есть недопустима группа значений в одном столбце одной строки.

3. Все строки одной таблицы должны иметь одну структуру, соответствующую именам и типам столбцов.

4. Порядок размещения строк в таблице может быть произвольным.

В общем случае БД включает одну или несколько таблиц, объединенных смысловым содержанием, а также процедурами контроля целостности и обработки информации. Например, в СУБД Microsoft Access в файле БД наряду с таблицами хранятся и другие объекты базы: запросы, отчеты, формы, макросы и модули.