Реляционная модель данных

Реляционная модель данных организует и представляет данные в виде таблиц или реляций. Реляция – это математический термин, обозначающий простую двумерную таблицу, состоящую из строк и столбцов данных.

Столбец таблицы – это атрибут реляции. Количество атрибутов реляции называется степенью реляции. Строки реляции называются кортежами. В литературе по базам данных строка таблицы (реляции) часто называется записью. Клетку таблицы называют полем. В дальнейшем таблицу будем описывать следующим образом:

<ИМЯ ТАБЛИЦЫ> (<СПИСОК АТРИБУТОВ>),

где ключевые атрибуты будут выделены подчеркиванием.

Набор всех возможных значений, которые могут принимать атрибуты, называется областью атрибута.

ПУСТЫЕ ЗНАЧЕНИЯ. Значение атрибута может быть пустым (иметь значение NULL). Значение NULL приписывается атрибуту в кортеже, если атрибут неприменим или его значение неизвестно.

КЛЮЧИ. Любой набор атрибутов, однозначно определяющий каждый кортеж реляционной таблицы, называется суперключом. Ключ таблицы – минимальный набор атрибутов (минимальный суперключ). Ключ, содержащий два или более атрибута, называется составным ключом. В любой реляционной таблице может оказаться более одного набора атрибутов, которые можно выбрать в качестве ключа. Такие наборы атрибутов называются потенциальными ключами. Потенциальный ключ, выбранный для преимущественного использования в целях однозначного определения записей таблицы, называется первичным ключом.

Для установления связей между таблицами используются внешние ключи. Внешний ключ – набор атрибутов одной таблицы, являющийся ключом другой таблицы. Атрибуты внешнего ключа не обязательно должны иметь те же имена, что и атрибуты ключа, которым они соответствуют.

РЕЛЯЦИОННАЯ СХЕМА БАЗЫ ДАННЫХ. Список, в котором даются имена реляционных таблиц с перечислением их атрибутов (ключи подчеркнуты) и определений внешних ключей, называется реляционной схемой базы данных.

ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ ЦЕЛОСТНОСТЬ. Ограничительное условие – это правило, определяющее возможные значения в базе данных. В реляционной модели Кодда есть несколько ограничительных условий, используемых для проверки данных в базе данных и для придания данным осмысленной структуры. Рассмотрим следующие ограничения:

· Категорная целостность.

· Целостность на уровне ссылок.

· Функциональные зависимости.

Строки реляционной таблицы представляют в базе данных элементы конкретных объектов реального мира или категорий. Ключ таблицы однозначно определяет каждую строку и, следовательно, каждый элемент категории. Для извлечения данных конкретной строки или манипулирование ими необходимо знать значение ключа этой строки. Поэтому нельзя допускать пустого значения ключа.

Правило категорной целостности. Никакой ключевой атрибут строки не может быть пустым.

При построении реляционных таблиц для связывания строк одной таблицы со строками другой таблицы используются внешние ключи.

Правило целостности на уровне ссылок. Значение непустого внешнего ключа должно быть равно одному из текущих значений ключа другой таблицы.

Возможны два подхода к проектированию реляционной базы данных. Первый подход является более традиционным. Он заключается в том, что на этапе концептуального проектирования создается не концептуальная модель данных, а непосредственно реляционная схема базы данных, состоящая из таблиц. На следующем этапе осуществляется нормализация этих таблиц согласно стандартной процедуре.

Второй подход основан на концептуальной модели данных, создаваемой на этапе концептуального проектирования. Далее эта модель преобразуется в реляционную модель. При этом автоматически гарантируется получение нормализованной реляционной модели.

Первый подход полезен в ситуациях, когда требуется простая схема базы данных. Второй подход с использованием концептуальных моделей эффективен при проектировании больших, сложных схем баз данных, необходимых для корпоративных информационных систем.