Реляционная модель данных

В соответствии с реляционной моделью база данных представляется в виде совокупности таблиц, над которыми могут выполняться операции, формулируемые в терминах реляционной алгебры и реляционного исчисления. В реляционной модели операции над объектами базы данных имеют теоретико-множественный характер.

Концепции реляционной модели данных связаны с именем известного специалиста в области систем баз данных Е. Кодда. Именно поэтому реляционную модель данных часто называют моделью Кодда.

Организация данных

Слово «реляционная» происходит от английского relation — отношение. Для пояснения математического понятия «отношение» вспомним два определения.

Декартово произведение. Пусть D₁, D₂,…D _n — произвольные конечные множества и не обязательно различные. Декартовым произведением этих множеств D₁ Х D₂ Х … Х D _n -называется множество n-к вида: < d₁ , d₂ , …, d _n >, где d₁ принадлежит D₁, d₂ — D₂ ,.

а d _n -D _n .

Рассмотрим простейший пример. Пусть первое множество состоит из двух элементов D₁= {а₁, а₂}, второе—из трех: D₂ ={b₁, b₂, b₃}, Тогда их декартово произведение есть: D₁ Х D₂ = {а₁ b₁ , а₁ b₂, а₁b₃, а₂ b₁, а₂ b₂, а₂b₃}.

Отношение. Отношением R, определенным на множествах D₁, D₂,…D _n, называется подмножество декартова произведения D₁ Х D₂ Х … Х D _n. При этом множества D₁, D₂,…D _n называются доменами отношения, а элементы декартова произведения — кортежами отношения. Число n определяет степень (арность) отношения, а количество кортежей — его мощность.

Отношения удобно представлять в виде таблиц. При этом строки таблицы соответствуют кортежам, а столбцы — атрибутам. Каждый атрибут определен на некотором домене. Доменом называют множество атомарных значений. Несколько атрибутов отношения могут быть определены на одном и том же домене. Атрибут определяет роль домена в отношении.

Атрибуты разных отношений также могут быть определены на одном и том же домене.

Атрибут, значения которого идентифицируют кортежи, называется ключом (ключевым атрибутом).

В некоторых отношениях кортежи идентифицируются конкатенацией значений нескольких атрибутов. Тогда говорят, что отношение имеет составной ключ. Отношение может содержать и несколько ключей. Один из ключей отношения объявляется первичным. Значения первичного ключа не могут обновляться. Все прочие ключи отношения называются возможными ключами.

Отметим важную особенность реляционной модели данных. Если в сетевых и иерархических моделях данных для отражения ассоциаций между записями использовались групповые отношения, то в реляционной модели данных такого понятия не существует. Для отражения ассоциаций между кортежами отношении используется дублирование их ключей.

Атрибуты, представляющие собой копии ключей других отношений, называются внешними ключами.

Перечень атрибутов отношения и его свойства определяет схему отношения. Два отношения называются односхемными, если они построены, но единой схеме.

Первоначальная модель Кодда содержала небольшой набор средств ограничения целостности: не допускались кортежи с одинаковыми значениями первичного ключа и обеспечивалась возможность наложения ограничений на значения доменов и, следовательно, атрибутов. Механизмов поддержания семантики ассоциаций (речь идет о таких ограничениях целостности, как режим включения и класс членства) в реляционной модели нет. Отношения существуют независимо друг от друга, хотя между кортежами этих отношений возникают порой достаточно сложные ассоциации.

Неразвитость средств ограничения целостности послужила толчком к последующему развитию модели Кодда, которое получило название расширенной реляционной модели данных. Последняя предполагает поддержку ряда служебных отношений, хранящих сведения об ассоциациях предметной области, а процедуры обработки пользовательских отношений учитывают эти сведения. Расширенная модель Кодда представляет существенно более развитые средства для поддержки ограничений целостности.