Реляционная модель данных: объекты и ссылочная целостность. Анализ документа конкретной предметной области. Построение модели данных

Модель данных, с одной стороны, представляет собой формальный аппарат для описания информационных потребностей пользователей, с другой стороны, большинство систем управления базами данных (СУБД) ориентируются на конкретную модель данных. Таким образом, если информационные потребности удается точно выразить средствами одной из моделей данных (реляционной, иерархической или сетевой), то соответствующая СУБД позволяет относительно быстро создать работоспособный фрагмент ИС.

Основой современной технологии баз данных является реляционная модель. В реляционной модели базы данных взаимосвязи между элементами данных представляются в виде двумерных таблиц; называемых отношениями.

Преимуществами реляционной модели БД являются простота логической модели (таблицы привычны для представления информации); гибкость системы защиты (для каждого отношения может быть задана правомерность доступа); независимость данных; возможность построения простого языка манипулирования данными с помощью математически строгой теории реляционной алгебры (алгебры отношений).

Концепция реляционной модели была предложена Коддом в 1970 году. В основе реляционной модели данных лежит понятие отношение (relation).

Оригинальность подхода Кодда состояла в том, что он предложил применять к отношениям стройную систему операций, позволяющих получать одни отношения из других и тем самым разделить информацию на хранимую и вычисляемую. Такой подход не только упрощал представление информации, но и позволял экономить память: в случае необходимости часть информации можно было получать путем вычислений.

Определение. (К. Дж. Дейт) Реляционная модель – это способ рассмотрения данных или предписание для способа рассмотрения данных (посредством таблиц) и для способа работы с таким представлением (посредством операторов).

Реляционная модель – набор взаимосвязанных отношений (таблиц). При этом строки таблицы представляют собой отдельные записи – перечень экземпляров сущности (таблицы), а столбцы – свойства сущности или атрибуты.

Важно отметить, что одни таблицы служат для описания объектов (объектные отношения), другие – для описания связей между ними (связные отношения).

Реляционная модель имеет дело с тремя аспектами данных: структурой данных, целостностью и обработкой данных.

Под структурой понимается логическая организация данных в БД. Под целостностью данных - безошибочностъ и точность информации, хранящейся в БД. Под обработкой данных - действия, совершаемые над данными в БД. Эти три аспекта отражают и основные процедуры процесса накопления данных (хранение, актуализацию и извлечение).

Таким образом, формально изучение реляционной модели можно разделить на три части соответственно:

· объекты (таблицы);

· целостность (обеспечивается внешними и первичными ключами);

· операторы.

В рамках данного занятия будут рассмотрены вопросы, связанные с объектами и целостностью реляционной модели.

Терминологию реляционных объектов данных можно представить в таблице 1.

Таблица1

Терминология реляционных объектов

Проблема целостности БД вытекает, в частности из того, что любая БД необходима не только для простого хранения данных, но для манипулирования ими (добавление, удаление, обработки). В процессе выполнения одной из таких операций может быть удалена необходимая информация, т.е. нарушится целостность.

В настоящее время все правила целостности делятся на две части: общие и специфические. К специфическим правилам относятся те, которые применяются к одной конкретной базе данных. К общим правилам – особые правила, применяемые к любой базе данных.

Общие правила целостности накладывают ограничения на потенциальные и внешние ключи.

Ограничение, которое реляционная модель накладывает на внешние ключи для обеспечения целостности данных, называется ссылочной целостностью. Сформулируем правило ссылочной целостности: база данных не должна содержать несогласованных значений внешних ключей, т.е. каждому внешнему ключу должна соответствовать строка какого-либо объектного отношения.

На практике выполнение этого правила сводится к тому, чтобы запретить (ограничить, RESTRICTED) любые операции (обновление или удаление), приводящие к некорректному состоянию, либо к тому, чтобы допустить их и провести ряд операций, компенсирующих некорректность (каскадировать, CASCADES) – правила внешних ключей.

Таким образом, правило ссылочной целостности дополняется правилами внешних ключей. При этом разработчик базы данных сам определяет, какое из них выбрать при разработке проекта.