Реляційна модель бази даних

Структура бази даних

Лекції 4-5. Основи теорії баз даних

Поняття структури (архітектури) є одним з найважливіших в теорії баз даних. Розрізняють три рівні архітектури БД:

· внутрішній рівень – найбільш наближений до фізичної системи безпосереднього збереження даних. Він описує, яким чином дані розміщуються на пристроях збереження інформації. Для традиційного користувача БД внутрішній рівень, зазвичай, є недоступним для перегляду і модифікації;

· зовнішній рівень –рівень, пов’язаний зі способами представлення даних безпосередньо для користувачів. На цьому рівні користувачеві надається можливість маніпулювання даними в СУБД за допомогою спеціальної мови. Така орієнтованість на кінцевого користувача робить БД незалежною від фізичних параметрів середовища збереження даних;

· концептуальний рівень – є перехідним від внутрішнього до зовнішнього рівня і являє собою узагальнене представлення даних для множини користувачів. На цьому рівні вміст БД представляється в цілому, на відміну від зовнішнього рівня, де конкретні дані представляються конкретному користувачу.

Реляційні моделі даних в даний час придбали найбільшу популярність і практично всі сучасні СУБД ориентированны саме на таке представлення даних.

Реляційну модель можна представити як особливий метод розгляду даних, що містить і власне дані (у вигляді таблиць), і способи роботи і маніпуляції з ними (у вигляді зв'язків). Реляційна модель припускає три концептуальні елементи: структура, цілісність і обробка даних, як втім, і більшість нереляційних моделей. У цих елементах є свої спеціальні поняття, які для подальшого викладу необхідно розглянути.

Таблиця розглядається як безпосереднє «сховище» даних. Традиційно в реляційних системах таблицю називають відношенням.

Рядок таблиці називають кортежем, а стовпець – атрибутом. При цьому атрибути мають унікальні (в межах відношення) імена.

Кількість кортежів в таблиці називають кардинальним числом, а кількість атрибутів – ступенем.

Для відношення передбачають унікальний ідентифікатор, тобто один або декілька атрибутів, значення яких в один і той же час не бувають однаковими – ідентифікатор називають первинним ключем.

Домен – це безліч допустимих однорідних значень для того або іншого атрибуту. Таким чином, домен можна розглядати як іменовану безліч даних, причому складові частини цієї множини є логічно неподільними одиницями (як домен можуть виступати, наприклад: перелік прізвищ співробітників установи, проте не всі прізвища можуть бути присутніми в таблиці).

Відношення містить дві частини – заголовок і власне змістовну частину. Заголовок містить кінцеву множину атрибутів, а змістовна частина (тіло відношення) – множину пар імені атрибуту і його значення.

У реляційних БД, на відміну від інших моделей, користувач указує, які дані для нього необхідні, а не те, як це робити. З цієї причини процес переміщення і навігації по БД в реляційних системах є автоматичним, а це завдання в таких СУБД виконує так званий оптимізатор. Його робота полягає, наприклад, в тому, щоб найбільш ефективним способом провести вибірку даних з БД за запитом. Таким чином, оптимізатор, принаймні, повинен зуміти визначити, з яких таблиць вибираються дані, наскільки багато інформації в цих таблицях, який фізичний порядок записів в таблицях і як вони згруповані.

Крім того, реляційна СУБД виконує і функції каталогу. У каталозі зберігаються описи всіх об'єктів, з яких складається БД – таблиць, індексів тощо. Очевидно, що це життєво необхідно для правильної роботи всієї системи. Цікавим є той факт, що каталог сам є набором таблиць, тому СУБД може маніпулювати ними традиційними засобами, не удаючись до якихось особливих прийомів і методів.