СКБД: призначення, загальна характеристика

Ми приступаємо до розгляду реляційних баз даних і систем управління реляційними базами даних. Цей підхід є найбільш поширеним в даний час, хоча разом із загальновизнаними перевагами має і ряд недоліків. До переваг реляційного підходу можна віднести:

1. наявність невеликого набору абстракцій, які дозволяють порівняно просто моделювати велику частину поширених наочних областей і допускають точні формальні визначення, залишаючись інтуїтивно зрозумілими;

2. наявність простого і водночас потужного математичного апарату, який спирається, головним чином, на теорію множин і математичну логіку і забезпечує теоретичний базис реляційного підходу до організації баз даних;

3. можливість ненавігаційного маніпулювання даними без необхідності знання конкретної фізичної організації баз даних у зовнішній пам’яті.

Реляційні системи беруть свій початок в математичній теорії множин. Вони були запропоновані наприкінці 1968 року доктором Е.Ф.Коддом з фірми IBM, який першим усвідомив, що можна використовувати математику для надання надійної основи і чіткості області управління базами даних. Ми будемо використовувати неформальні еквіваленти загальноприйнятих визначень (Рис. 1.2.1):

Таблиця 1.2.1

Рис. 6.2. Таблиця «Неформальні еквіваленти загальноприйнятих визначень»

Ми також приймаємо, за визначенням, що «запис» означає «екземпляр запису», а «поле» означає «ім’я і тип поля». Реляційні системи далеко не відразу набули значного поширення, але вже в середині 80-х років реляційні системи практич­но витіснили зі світового ринку ранні СУБД. На даний час основним предметом критики реляційних СУБД є не їх недостатня ефективність, а властива цим системам деяка обмеженість (прямий наслідок простоти) при використанні в так званих нетрадиційних галузях (найбільш поширеними прикладами є системи автоматизації проектування), в яких потрібні гранично складні структури даних. Ще одним недоліком реляційних баз даних, що часто наголошується, є неможливість адекватного віддзеркалення семантики наочної області. Іншими словами, можливості представлення знань про семантичну специфіку наочної області в реляційних системах дуже обмежені. Сучасні дослідження в області реляційних систем присвячені, головним чином, саме усуненню цих недоліків.

Базові поняття реляційних баз даних. Основними поняттями реляційних баз даних є: тип даних, домен, атрибут, кортеж, первинний ключ і відношення. Покажемо сенс цих понять на прикладі відношен­ня Співробітники(Рис. 6.3.), яке містить інформацію про співробітників певної організації:

Рис. 6.3. Відношення “Співробітники”

Тип даних. Поняття “тип даних” в реляційній моделі даних повністю адекватне поняттю типу даних в мовах програмування. Зазвичай у сучасній реляційній БД допускається зберігання символьних, числових даних, бітових рядків, спеціалізованих числових даних (таких, як «гроші»), а також спеціальних «темпоральних» даних (дата, час, годинний інтервал). Достатньо активно розвивається підхід до розширення можливостей реляційних систем абстрактними типами даних (відповідними можливостями володіють, наприклад, системи сімейства Ingres/Postgres). У нашому прикладі ми маємо справу з даними трьох типів: рядки символів, цілі числа і «гроші».

Домен.Поняття домену більш специфічно для баз даних, хоча і має окремі аналогії з підтипами в деяких мовах програмування. У найзагальнішому вигляді домен визначається завданням деякого базового типу даних, до якого відносяться елементи домену, і довільного логічного виразу, вживаного до елементу типу даних. Якщо обчислення цього логічного виразу дає результат «істина», то елемент даних є елементом домену. Найбільш правильним інтуїтивним трактуванням поняття домену є розуміння домену як допустимої потенційної нескінченності значень даного типу. Наприклад, домен «Імена» в нашому прикладі визначений на базовому типі рядків символів, але в число його значень можуть входити тільки ті рядки, які можуть зображати ім’я (зокрема, такі рядки не можуть починатися з м’якого знаку). Слід зазначити також семантичне навантаження поняття домену: дані вважаються порівнянними тільки у тому випадку, коли вони відносяться до одного домену. У нашому прикладі значення доменів «Номери пропусків» і «Номери груп» відносяться до типу цілих чисел, але не є порівнянними. Відзначимо, що в більшості реляційних СУБД поняття домену не використовується, хоча в Oracle V.7 воно вже підтримується.