Реляционная модель данных

Допустимые информационные структуры

В реляционной модели при рассмотрении структур данных вводится ряд специфических понятий. Для первоначального рассмотрения определим их в уже известных терминах.

Реляционное отношение примерно соответствует таблице, об отличиях будет сказано ниже. Кортеж соответствует строке таблицы, атрибут — столбцу. Домен — общая совокупность значений определенного типа (например, домен названий городов).

Перейдем теперь к более подробному рассмотрению представленных понятий. Наименьшую семантическую единицу данных будем называть скаляром. Скалярные значения логически неделимы. Например, значение «Номер группы» в таблице, описывающей студентов, хотя и можно разложить на отдельные символы, но при этом потеряется смысл.

Домен можно определить как именованное множество скалярных значений одного типа, он является совокупностью значений, из которых берутся значения атрибутов. Каждый атрибут должен быть определен на единственном домене. Значение доменов в реляционной модели состоит в том, что они ограничивают сравнения, т. е. имеет смысл сравнивать только значения атрибутов, определенных на одном домене. Бессмысленно, например, сравнивать вес детали, А и размер детали В, а чтобы формально определить это, вводятся домены.

В реальной БД домены не сохраняются в виде набора значений. Но формально реляционная модель требует, чтобы домены были определены, а при определении атрибута был указан соответствующий домен.

Переменная отношения — именованный объект, сопоставляемый реляционному отношению, значение которого может изменяться со временем. Значение этой переменной в конкретный момент называется значением отношения.

Отношение R, определенное на множестве доменов (не обязательно различных), содержит две части — заголовок и тело.

Заголовок реляционного отношения, также называемый схемой отношения, содержит фиксированное множество пар вида. Например:

где - уникальное имя атрибута, определенного на одном из доменов. Несколько атрибутов могут быть определены на одном домене, поэтому

Тело реляционного отношения содержит множество кортежей, которое может со временем изменяться. Каждый кортеж содержит множество пар вида, например:

где .

Кардинальное число — это число кортежей в отношении. Степень отношения — число атрибутов (в нашем примере — число и).

Для примера ниже представлено отношение Студенты (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Отношение Студенты

В приведенном примере кардинальное число отношения равно 2, степень — 3. Также подразумевается, что определено три домена — домен номеров студенческих билетов, домен фамилий с инициалами, домен номеров групп. Каждый домен содержит все возможные значения соответствующего атрибута, часть из которых может не использоваться в отношении.

Фундаментальные отличия реляционного отношения от таблицы связаны с тем, что отношение — это множество, в котором:

• • не может быть одинаковых элементов (кортежей);
• • кортежи не упорядочены (а строки в таблице упорядочены сверху вниз);
• • атрибуты не упорядочены (столбцы в таблице упорядочены слева направо);
• • все значения атрибутов атомарные.

Выделяются следующие типы реляционных отношений [3].

Именованное отношение — это отношение с именем, т. е. такое, для которого создана переменная отношения.

Базовое отношение — это именованное отношение, которое является автономным. На практике это означает, что разработчик сделал его непосредственно частью БД, в отличие от временных отношений.

Производное отношение определяется через именованные отношения и, в конечном счете, через базовые отношения. Выражаемым называется отношение, которое можно получить из набора именованных отношений посредством некоторого реляционного выражения. Множество выражаемых отношений — это множество всех базовых и всех производных отношений.

Представление (англ. view) — именованное производное отношение. Представления виртуальны, они существуют в системе исключительно через определение в терминах именованных отношений.

Снимок (англ. snapshot) — это именованное производное отношение, которое, в отличие от представления, реально, т. е. представлено не только с помощью определения в терминах других именованных отношений, но и своими отдельными данными. Создание снимка похоже на выполнение запроса, за исключением того, что полученные результаты сохраняются в БД под определенным именем (и могут обновляться с заданной периодичностью).

Результат запроса — неименованное производное отношение. Результаты запросов не сохраняются в БД.

Промежуточный результат — неименованное производное отношение, являющееся результатом некоторого реляционного выражения, вложенного в другое, большее выражение.

Хранимое отношение — отношение, непосредственно поддерживаемое в физической памяти.

Можно определить реляционную БД как базу данных, воспринимаемую пользователем как набор реляционных отношений разной степени.