Основные понятия и характеристика реляционной базы данных

   На устранение именно этих недостатков в основном и направлены исследования по созданию объектно-ориентированных баз данных.

Базовые понятия реляционной модели данных

   Термин «реляционный» 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 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.

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.

Домен

   Наименьшая единица данных реляционной модели – это отдельное атомарное 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.

   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, то их сравнение, вероятно, лишено смысла.

Атрибуты, схема отношения, схема базы данных

   Столбцы отношения называют атрибутами, им присваиваются имена, по которым к ним затем производится обращение.

   Список имен атрибутов отношения с указанием имен доменов называется схемой  отношения.

   Степень отношения – это число его атрибутов. Отношение степени один называют унарным, степени два – бинарным, степени три – тернарным, …, а степени n – n-арным.

   Схемой базы данных называется множество именованных схем отношений.

Кортеж

   Кортеж представляет собой множество пар, которое содержит одно вхождение каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения. Аргумент является допустимым значением домена данного атрибута. Тем самым степень кортежа, то есть число элементов в нем, совпадает со степенью соответствующей схемы отношения. Иными словами кортеж – это набор именованных значений заданного типа.

   Таким образом, отношение по сути является множеством кортежей, соответствующим одной схеме отношения.

   Кардинальным числом, или мощностью отношения называется число его кортежей. В отличии от степени отношения, кардинальное число отношения изменяется во времени.

Ключи отношения

   Поскольку отношение с математической точки зрения является множеством, а множество по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно заданный момент времени.  Таким образом, в отношении всегда должен присутствовать некоторый атрибут, однозначно определяющий каждый кортеж отношения и обеспечивающий уникальность строк таблицы. Такой атрибут называется первичным ключом отношения.

   Для каждого отношения свойством уникальности обладает по крайней мере полный набор его атрибутов. Однако требуется обеспечить и условие минимальности. Поэтому, как правило, в отношении всегда имеется один атрибут, обладающий свойством уникальности и являющийся первичным ключом.

   В зависимости от количества атрибутов, входящих в ключ, различают простые и сложные ключи.

   Простой ключ – ключ, содержащий только один атрибут. В общем случае операции объединения выполняются быстрее в том случае, когда в качестве ключа используется самый короткий и самый простой из возможных типов данных. С этой точки зрения наилучшим образом подходит целочисленный тип, который имеет аппаратную поддержку для выполнения над ним логических операций.

   Сложный, или составной, ключ – ключ, состоящий из нескольких атрибутов.

   В зависимости от того, содержит ли атрибут, являющийся первичным ключом, какую-либо информацию, различают искусственные и естественные ключи.

   Искусственный, или суррогатный, ключ – ключ, созданный самой СУБД или пользователем с помощью некоторой процедуры, который сам по себе не содержит информации. Искусственный ключ используется для создания уникальных идентификаторов строк, когда сущность должна быть описана полностью, чтобы однозначно идентифицировать конкретный элемент. Искусственный ключ часто используют вместо значимого сложного ключа, который является слишком громоздким, чтобы использоваться в реальной базе данных.

   Естественный ключ – ключ, в который включены значимые атрибуты и который, таким образом, содержит информацию.

Реляционная система управления базами данных

   Реляционная база данных – совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в базе данных. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц. Таким образом, реляционную базу данных можно рассматривать как хранилище данных, содержащее набор двумерных связанных таблиц. Набор средств для управления подобным хранилищем называется реляционной системой управления базами данных. Реляционная СУБД может содержать утилиты, приложения, службы, библиотеки, средства создания приложений и другие компоненты.

   Еще раз подчеркнем, что в реляционной базе данных таблицы связаны между собой; это позволяет с помощью единственного запроса найти все необходимые данные. Будучи связанной посредством общих ключевых полей, информация в реляционной базе данных может объединяться из множества таблиц в единый результирующий набор.

Свойства таблиц реляционной базы данных

   Так как таблицы в реляционной СУБД являются отношениями реляционной модели данных, то и свойства этих таблиц являются свойствами отношений. Кратко сформулируем эти свойства:

- каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя;

- строки имеют фиксированное число полей (столбцов) и значений. Иначе говоря, в каждой позиции таблицы на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение или NULL;

- строки таблицы обязательно отличаются друг от друга хотя бы единственным значением, что позволяет однозначно идентифицировать любую строку;

- столбцам таблицы присваиваются уникальные имена и в каждом из них размещаются однородные значения данных (дата, фамилия, целые числа или денежные суммы);

- полное информационное содержание базы данных представляется в виде явных значений данных и такой метод представления является единственным;

- при выполнений операций с таблицей ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке безотносительно к их информационному содержанию. Этому способствует наличие имен таблиц и их столбцов, а также возможность выделения любой строки или любого набора строк с указанными признаками.

                                                Заключение

   Развитие компьютерных технологий, связанных с хранением и обработкой

данных, привело к появлению систем управления базами данных специализированного программного обеспечения, получившего название систем управления базами данных (СУБД).

   СУБД позволяют структурировать, систематизировать и организовывать данные для их компьютерного хранения и обработки. Именно системы управления базами данных являются основой практически любой информационной системы.

   На эволюцию СУБД существенное влияние оказывает бурное развитие микроэлектронных технологий и связанное с этим развитие персональных компьютеров.

   Реализация реляционных принципов в СУБД сделала возможным разработку простых языков запросов, доступных для изучения пользователями, не являющимися специалистами в области программирования. Таким образом, благодаря снижению требований к квалификации существенно расширился круг пользователей баз данных.

   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.

   В настоящее время реляционные СУБД остаются одним из наиболее распространенных.

                                    Список литературы

1.      Ю. Избачков, В. Петров, А. Васильев, И. Телина Информационные системы: Питер, 2011. – 522с.

2.      Информационные системы в экономике: Учебник./Под ред. Г.А. Титоренко. – М.: ЮНИТИ, 2008. - 463с.

3.      Козырев А.А. Информатика: Уч. Пособие для вузов. – СПБ.: Михайлова В.А., 2002. – 511с.

2