Реляционная модель данных

Реляционная модель данных представляет собой совокупность формально описанных отношений между атрибутами объектов, из которых могут быть образованы требуемые производные отношения. Для каждого атрибута в реляционной модели задается область определения, называемая доменом. По определению любой домен включает два дополнительных параметра: j – «значение в данный момент не известно» и y– «значение для данного объекта не имеет смысла». Один и тот же домен может служить областью определения различных атрибутов.

Каждому домену и атрибуту в реляционной модели присваивается имя, которое должно быть уникальным среди имен доменов одной модели. Аналогично вводятся и имена атрибутов. В общем случае способ конструирования и мои произвольный. Допускается совпадение имен атрибута и соответствующего ему домена. Если на одном домене определено несколько атрибутов, то их имена могут конструироваться из имени данного домена с помощью специальных уточнений, которые должны отражать различные роли домена в этом отношении.

Каждому классу объектов в реляционной модели ставится в соответствие некоторая совокупность атрибутов. Это соответствие формально описывается выражением

R(A1; A2; …; An).

Тогда любой объект класса может быть описан кортежем <a1, a2, ai, …, an>, где ai – значение атрибута Аi для данного объекта. Множество таких кортежей называется отношением, выражение R(A1; A2; …; An) – схемой отношения, R – именем отношения, n – степенью отношения.

Для каждой компоненты кортежа должна быть определена ее связь с тем или иным атрибутом. Такая связь может быть задана либо упорядочением компонент кортежа в соответствии с порядком имен атрибутов в схеме отношения, либо введением специальных позиционных индексов. Каждое отношение определяет состояние класса объектов в некоторый момент времени. Очевидно, что одной схеме отношения в реальные моменты времени могут соответствовать разные отношения, поэтому ее часто называют типом отношений, а само отношение экземпляром отношения. Экземпляр отношения может быть представлен в виде таблицы, в которой заголовок соответствует схеме отношений, а имя таблицы совпадает с именем отношения; каждая строка является элементом отношения; все строки различны; каждый столбец содержит совокупность значений одного атрибута, имеет имя, совпадающее с именем атрибута, и представляет собой срез отношения по соответствующему атрибуту; порядок строк и столбцов произвольный.

Домены реляционной модели данных можно разделить на простые и составные. Простой домен – множество значений атрибута, каждое из которых на используемом уровне рассмотрения является информационно неделимым (атомарным). Составной домен – множество, элементами которого являются экземпляры отношений одного типа. Составные домены используются для описания тех характеристик моделируемого объекта, которые представляются взаимосвязью более простых свойств этого объекта.

Формальный аппарат, позволяющий описывать отношения, а также осуществлять преобразования отношений для построения новых требуемых отношений, называют реляционной алгеброй или алгеброй Кодда. К числу основных операций реляционной алгебры относятся: проектирование, объединение, соединение, пересечение, вычитание, произведение ограничение, деление и выборка.

При построении реляционных моделей обеспечивается выполнение двух основных требований:

информационное содержание данных рассматривается независимо от способов их представления в памяти;

модель данных представляется в виде набора изменяющихся во времени отношений, которые задаются на множествах значений свойств, отображаемых в базе данных объектов и их атрибутов.

Реализация второго требования позволяет наряду с другими преимуществами обеспечить более комфортные средства для обращения с базами данных и создать основу для развития информационных систем различного назначения и информационного обеспечения систем интегральной автоматизации производства. Следует отметить, что интенсивное развитие реляционного подхода в последние годы позволяет надеяться, что на этом пути в ближайшее время будут созданы не только мощные и эффективные в различных приложениях реляционные системы управления базами данных, но и разработаны основы общей теории проектирования баз данных и информационных систем, необходимость появления которой весьма остро ощущается на практике.

При кратком рассмотрении основных моделей данных целесообразно упомянуть о четырех моделях данных: типа «сущность—связь», бинарных, семантических, сетевых и инфологических.