Цілісність баз даних

Цілісність баз даних –властивість даних,що визначаєповноту і правильність інформації, яка вміщується в БД.

Підтримка цілісності даних включає такі складові:

• структурна цілісність;

• обмеження реальних значень даних;

• посилкова цілісність.

Структурна цілісність передбачає виконання таких умов:

• наявність тільки однорідних структур даних типу "реляційне відношення";

• відсутність дублікатів кортежів;

• обов'язкова наявність у кожному відношенні первинного ключа;

• обмеження доменів, яке передбачає визначення кожного атрибуту на своєму домені;

• можливість застосування невизначених значень NULL (позначає відсутність будь-якого значення атрибуту).

Невизначене NULL значення розглядається, як значення невідоме на даний момент часу. Це значення при появі додаткової інформації може бути замінено на деяке конкретне значення. Введення NULL викликало необхідність застосування замість двозначної логіки тризначної логіки. У цьому випадку передбачаються реляційні операції з невизначеними значеннями.

Обмеження реальних значень даних вимагають,щобизначення поля належали деякому діапазону значень, або задовольняли певному арифметичному співвідношенню між значеннями різних полів. Обмеження значень можуть включати також визначення певних форматів для полів, задоволення значень полів певним статистичним умовам, бізнес правилам предметної області і т.ін.

Посилкова цілісність означає,що зміни в таблицяхповинні виконуватися синхронно, а зміст двох пов'язаних таблиць має відповідати таким правилам:

• кожному запису основної таблиці відповідає нуль або більше записів підлеглої таблиці;

• в підлеглій таблиці немає записів, які не мають батьківських записів в основній таблиці;

• кожний запис підлеглої таблиці має тільки один батьківський запис основної таблиці.

Умови цілісності даних визначають, які дані можуть бути записані в БД у результаті додавання або оновлення даних. При маніпулюванні даними в таблицях виконується контроль дій відповідно до табл. 3.3.

Таблиця 3.3

Правила вилучення і оновлення


Операція	Правило	Пояснення
	RESTRICT	Заборона вилученні	рядка	з
Вилучення		батьківської таблиці, якщо в
(DELETE)		підлеглій таблиці цей рядок має
		нащадків
	CASCADE	При вилученні рядка з батьківської
		таблиці в підлеглій таблиці всі
		рядки-нащадки	автоматично
		вилучаються
	SET NULL	При вилученні рядка з батьківської
		таблиці в підлеглій таблиці всім
		зовнішнім ключам рядків-нащадків
		автоматично	присвоюється
		значення NULL
	SET	При вилученні рядка з батьківської
	DEFAULT	таблиці в підлеглій таблиці всім
		зовнішнім ключам рядків-нащадків
		автоматично	присвоюється певне
		значення	встановлене	за
		замовчуванням
Оновлення	RESTRICT	Заборона зміни первинного ключа
(UPDATE)		в рядку батьківської таблиці, якщо
		в підлеглій таблиці цей рядок має
		нащадків

Закінчення табл. 3.3

Операція	Правило		Пояснення
Оновлення	CASCADE	При зміні первинного ключа в
(UPDATE)		рядку	батьківської	таблиці	в
		підлеглій	таблиці		відповідні
		значення зовнішнього ключа також
		автоматично	змінюються	у	всіх
		рядках-нащадках для того, щоби
		відповідати	новому		значенню
		первинного ключа
	SET NULL	При	зміні	первинного	ключа в
		рядку	батьківської	таблиці	в
		підлеглій	таблиці		відповідні
		значення зовнішнього ключа також
		автоматично	змінюються	у	всіх
		рядках-нащадках і їм присвоюється
		значення NULL
	SET	При	зміні	первинного	ключа в
	DEFAULT	рядку	батьківської таблиці в
		підлеглій	таблиці		відповідні
		значення зовнішнього ключа також
		автоматично	змінюються	у	всіх
		рядках-нащадках і їм присвоюється
		певне	значення встановлене	за
		замовчуванням

Також можливо виконання правила NONE – не виконуються ніякі дії і правила NULL ALLOWED – дозволяються невизначені значення.

При введенні нових рядків (INSERT) необхідно дотримуватися такої послідовності введення: спочатку дані вводяться в батьківську таблицю, а потім − в підлеглу.

Реляційна алгебра

Алгеброю називається множина об'єктів із заданою на нійсукупністю операцій, які замкнені відносно цієї множини.

Основною множиною в реляційній алгебрі є множина відношень. Варіант реляційної алгебри, запропонований Коддом, містить такі основні операції: об'єднання, різниця, перетин, декартовий добуток, проекція, селекція, з'єднання, ділення. На рис. 3.2 показані основні операції реляційної алгебри.

СелекціяПроекціяОб'єднання

Множення

Різниця

Перетин

A₁

^A2

A₁

B₃

^A2

^B1

B₁

A₂

B₂

A₂

B₃

Природне

з'єднання

Ділення

A₁

B₁

A₂

B₂

^A2

^B2

^C1

^A1

^B1

^A3

^B2

A₂

B₂

C₃

^A1

^B2

^A3

^B2

^C1

B₁

A₁

B₃

A₁

C₁

B₂

A₂

B₁

C₂

B₃

^A3

^B2

^C3

^B2

Рис. 3.2. Основні операції реляційної алгебри

В табл. 3.4 подані основні і додаткові операції реляційної алгебри.

Таблиця 3.4

Реляційні операції


Операція	Позначення		Зміст
Вибірка	σпредикат(R)	Визначення	відношення,	яке
		вміщує тільки ті кортежі з
		відношення R, які задовольняють
		заданому предикату
Проекція	^∏a1…an(R)	Визначення	відношення,	яке
		вміщує вертикальну підмножину
		відношення R, що утворюється
		шляхом	отримання	значень
		вказаних атрибутів і виключення
		з результату рядків-дублікатів
Об'єднання	R ∪ S	Визначення	відношення,	яке
		вміщує всі кортежі, що належать
		R або S,при цьому виключаються
		з результату	всі	дублікати
		кортежів. Відношення R і S
		повинні	бути	сумісні	за
		об'єднанням
Перетин	R ∩ S	Визначення	відношення,	яке
		вміщує всі кортежі, що належать
		R і S.Відношення R і S повинні
		бути сумісні за об'єднанням
Різниця	R – S	Визначення	відношення,	яке
		вміщує всі кортежі, що належать
		R і відсутні в S.Відношення R і S
		повинні	бути	сумісні	за
		об'єднанням
Декартовий	R*S	Визначення	відношення,	яке є
добуток		результатом		конкатенації
		кожного кортежа з відношення R
		з кожним кортежем з відношення
		S
Тета-з'єднання	R⋈_FS	Визначення	відношення,	яке
		вміщує кортежі	з	декартового
		добутку відношень R і S, що
		задовольняє предикату F

Закінчення табл. 3.4

Операція		Позначення		Зміст
З'єднання	по	R⋈_FS	Визначення	відношення,	яке
еквівалентності		вміщує кортежі з декартового
				добутку відношень R і S, що
				задовольняє	предикату	F
				(предикат виконує порівняння
				тільки на рівність)
Природне		R⋈S	Визначення	відношення,	яке
з'єднання			отримано	з'єднанням	по
				еквівалентності двох відношень
				R і S,що виконано по всім
				спільним атрибутам x, з
				результатів	якого вилучається
				по одному екземпляру кожного
				спільного атрибута
Ліве	зовнішнє	R⊃⊳S	Визначення	відношення,	для
з'єднання			якого кортежи відношення R, які
				не мають співпадаючих значень в
				спільних стовпцях відношення S,
				також	включаються	в
				результуюче відношення
Напівз'єднання	R⊲_FS	Визначення	відношення,	яке
				вміщує ті кортежі відношення
				R,які входять в з'єднання
				відношень R і S
Ділення		R÷S	Визначення	відношення,	яке
				вміщує ті кортежі відношення
				R,які визначені на атрибуті C,
				що відповідає комбінації	всіх
				кортежів відношення S, де C −
				множина атрибутів, які є у
				відношенні R, але відсутні у
				відношенні S

Приклад.Задані два відношення Студент і Дисципліна.

Студент


Прізвище	Курс	Група	Спеціальність
Бойко			ІТП
Левченко			ІУСТ

Дисципліна


Назва	Курс	Спеціальність	Викладач	Семестр
Бази даних		ІТП	Петренко
Системний		ІУСТ	Гавриш
аналіз

1. Визначити всіх студентів спеціальності ІУСТ.

∏прізвище(σспеціальність="ІУСТ" (Студент))

2. Визначити всіх студентів, для яких у 7 семестрі викладач Гавриш проводить заняття.

∏прізвище(σсеместр=7∧викладач="Гавриш" (Студент ⋈ Дисципліна)) ∏прізвище(Студент ⋈ (σсеместр=7∧викладач="Гавриш" Дисципліна))

<7 8 91011 12 13 >

Дата добавления: 2016-03-22; просмотров: 925;