Лекция 3. Реляционная модель данных

Содержание лекционного занятия:

·         Базовые понятия реляционной модели данных

·         Типы данных

·         Домен

Реляционная модель позволила решить одну из важнейших задач в управлении базами данных — обеспечить независи­мость представления и описания данных от прикладных программ, следствием чего было бы существенное упрощение проектирования и программирования баз дан­ных. Поэтому после опубликования работ Кодда начались активные исследова­ния по созданию реляционной системы управления базами данных. В результате этих исследований во второй половине 70-х годов был создан ряд коммерческих и некоммерческих реляционных СУБД.

К основным достоинствам реляционного подхода к управлению базой данных сле­дует отнести:

·         наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют сравнительно про­сто моделировать большую часть распространенных предметных областей и допускают точные формальные определения, оставаясь интуитивно понятными;

·         наличие простого и в то же время мощного математического аппарата, опира­ющегося главным образом на теорию множеств и математическую логику и обеспечивающего теоретический базис реляционного подхода к организации баз данных;

·         возможность манипулирования данными без необходимости знания конкрет­ной физической организации баз данных во внешней памяти.

Базовые понятия реляционной модели данных

Термин «реляционный» (от английского relation — отношение) указывает прежде всего на то, что такая модель хранения данных построена на взаимоотношении со­ставляющих ее частей, которые удобно представлять в виде двумерной таблицы. Кодд показал, что набор отношений (таблиц) может быть использован для хранения дан­ных об объектах реального мира и моделирования связей между ними. Таким обра­зом, реляционная модель данных представляет информацию в виде совокупности взаимосвязанных таблиц, которые принято называть отношениями или реляциями.

Основными понятиями реляционной модели данных являются:

·         тип данных;

·         домен;

·         атрибут;

·         кортеж;

·         ключ.

Рассмотрим смысл этих понятий на примере отношения (таблицы) СТУДЕНТЫ, содержащего информацию о студентах некоторого вуза (табл.1).

Таблица1. Пример отношения СТУДЕНТЫ реляционной базы данных

Тип данных

Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью эквивалентно со­ответствующему понятию в алгоритмических языках. Набор поддерживаемых ти­пов данных определяется СУБД и может сильно различаться в разных системах. Однако практически все СУБД поддерживают следующие типы данных:

·         целочисленные;

·         вещественные;

·         строковые;

·         специализированные типы данных для денежных величин;

·         специальные типы данных для временных величин (дата и/или время);

·         типы двоичных объектов (данный тип не имеет аналога в языках программиро­вания; обычно для его обозначения используется аббревиатура BLOB — Binary Large Object).

В рассматриваемом примере используются три типа данных — строковый (столб­цы «Имя» и «Специальность»), временной тип (столбец «Дата_рождения») и це­лочисленный тип («Курс» и «№_студенческого _ билета»).

Домен

Наименьшая единица данных реляционной модели — это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Доменом называется мно­жество атомарных значений одного и того же типа. Иными словами, домен пред­ставляет собой допустимое потенциальное множество значений данного типа.

В нашем примере можно для каждого столбца таблицы определить домен:

·         домены «Имена» и «Специальности» для столбцов «Имя» и «Специальность» со­ответственно будут базироваться на строковом типе данных — в число их значе­ний могут входить только те строки, которые могут изображать имя и название специальности (в частности, такие строки не должны начинаться с мягкого знака);

·         домен «Даты_рождения» для столбца «Дата_рождения» определяется на базо­вом временном типе данных — данный домен содержит только допустимый диапазон дат рождения студентов;

·         домены «Номера_курсов» и «Номера_студенческих_билетов» базируются на целочисленном типе — в число его значений могут входить только те целые числа, которые могут обозначать номер курса университета (обычно от 1 до 6) и номер студенческого билета (обязательно положительное число).

Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные счита­ются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену. Если же значения двух атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено смысла. В нашем примере значения доменов «Номера_курсов» и «Номера_студенческих_билетов» основаны на одном типе данных — целочислен­ном, но не являются сравнимыми.

Вопросы для самоконтроля:

1.Понятия атрибутов.

2.Понятие первичного ключа, записи.

3.Вторичные индексы.

4.Что такое предметная область базы данных?

5. Что такое объект базы данных?

Рекомендуемая литература:

1.Ладыженский Г.М. Базы данных: коротко о главном. - М.: Изд.-во НИИСИ РАН, 2000. - 114 с

2.Информатика: Учебник/Под ред. проф. Н.В. Макаровой, - М.: Финансы и статистика, 1997, 2000.