Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Реляционная модель данных

Реляционная модель данных

План

1. Базовые понятия

2. Целостность баз данных

3. Реляционная алгебра

4. Вычисления кортежей

5. Вычисления доменов

Базовые понятия

Реляционная модель данных основана на математическом понятии отношение и представлении отношений в виде таблиц. Предложенная в начале 70-х годов американским ученым Е.Коддом. В любой реляционной СУБД предполагается, что пользователь воспринимает БД как набор таблиц. Это касается только логической структуры БД, то есть относится к концептуальному и внешнего представлений. На физическом уровне БД реализуется с помощью различных структур хранения. В табл. 3.1 приведены элементы реляционной модели.

Для однозначной идентификации строк, для связывания таблиц между собой, для ускорения операций над данными применяют ключи. В табл. 3.2 приведены возможные виды реляционных ключей. Внешний и соответствующий ему потенциальный ключи должны быть определены на одном домене.

Порядок кортежей в отношении не определен. В реляционных СУБД для удобства кортежи упорядочивают с помощью ключей (первичных или вторичных). В качестве первичного ключа выступает атрибут № зачетной книжки, который позволяет уникально идентифицировать каждый кортеж. Атрибут Возраст избирается в качестве вторичного ключа (не является обязательным) для выполнения операций сортировки и группировки студентов по возрасту. Атрибут Группа избирается в качестве внешнего ключа для связывания с таблицей Группа (на рис.3.1 не представлена). Домены показывают множество всех возможных значений определенного атрибута отношения. Например, для атрибута Возраст значения домена относится к типу целых чисел.

Реляционная модель состоит из следующих частей:

- структурная (здесь фиксируется отношение как единое целое);

- манипуляционная (здесь используются два базовых механизмы манипулирования реляционной БД - реляционная алгебра и реляционные вычисления);

- целостность (здесь исется механизм, который предотвращает разрушение данных).

реляционной модели данных свойственны простота и естественность используемых структур данных и операций манипуляции данными, полная независимость от среды хранения данных, поддержка виртуальных, а не физических связей между данными (на основе значений данных, а не указателей).

Реляционная БД включает в себя следующие составляющие:

- информационные массивы (таблицы, индексы);

- системная информация (структура БД, ограничения целостности);

- приложения (процедуры, триггеры).

Операционные возможности отношение имеют две

эквивалентны формы - реляционная алгебра и реляционное исчисление. В свою очередь реляционное исчисление делится на реляционное исчисление с переменными кортежами, которое называется вычисления кортежей, и на реляционное исчисление с переменными доменами, которое называется вычисления доменов. Для выполнения запросов к БД Е.Кодд предложил соответствующие принципы построения трех языков.

Языки запитивреляцийнои алгебры - это алгебраические языка, которые позволяют выражать запросы средствами специализированных операторов, применяемые к отношениям.

Языки реляционного исчисления позволяют выражать запросы путем спецификации предиката, которому должны соответствовать нужны кортежи (домены).

Реальные языка запросов (SQL, QBE и т.д.) обеспечивают не только функции соответствующей теоретической языка, но и реализуют некоторые дополнительные операции (арифметические, печати и т.д.).

Целостность базы данных

Целостность баз данных - свойство данных, определяет полноту и правильность информации, помещается в БД.

Поддержка целостности данных включает следующие составляющие:

- структурная целостность;

- ограничение реальных значений данных;

- посылочная целостность.

Структурная целостность предполагает выполнение следующих условий:

- наличие только однородных структур данных типа

ее "w к

"реляционное отношение";

- отсутствие дубликатов кортежив;

- обязательное наличие в каждом отношении первичного ключа;

- ограничение доменов, которое предусматривает определение каждого атрибута на своем домене;

- возможность применения неопределенных значений NULL (обозначает отсутствие любого значения атрибута).

Неопределенное NULL значение рассматривается как значение неизвестно на данный момент времени. Это значение при появлении дополнительной информации может быть заменено на некоторое конкретное значение. Введение NULL вызвало необходимость применения вместо двузначной логики трехзначной логики. В этом случае предусматриваются реляционные операции с неопределенными значениями.

Ограничения реальных значений данных требуют, чтобы значение поля принадлежали некотором диапазона значений, или удовлетворяли определенном арифметическому соотношению между значениями различных полей. Ограничение значений могут включать также определение определенных форматов для полей, удовольствие значений полей определенным статистическим условиям, бизнес правилам предметной области и т.д.

Посылочная целостность означает, что изменения в таблицах должны выполняться синхронно, а содержание двух связанных таблиц должен соответствовать следующим правилам:

- каждой записи основной таблицы соответствует ноль или более записей подчиненной таблицы;

- в подчиненной таблице нет записей, не имеющих родительских записей в основной таблице;

- каждая запись подчиненной таблицы имеет только один

родительский запись основной таблицы. Условия целостности данных определяют, какие данные могут быть записаны в БД в результате добавления или обновления данных. При манипулировании данными в таблицах выполняется контроль действий табл. 3.3.

Также возможно выполнение правила NONE - не выполняются никакие действия и правила NULL ALLOWED - разрешаются неопределенные значения.

При введении новых строк (INSERT) необходимо придерживаться такой последовательности введения: сначала данные вводятся в родительскую таблицу, а затем - в подчиненную.

Реляционная алгебра

алгеброй называетсяется множество объектов с заданной на ней совокупностью операций, замкнутые относительно этого множества.

Основной множеством в реляционной алгебре является множество отношений. Вариант реляционной алгебры, предложенный Коддом, содержит следующие основные операции: объединение, разница, пересечение, декартово произведение, проекция, селекция, соединения, деления. На рис. 3.2 показаны основные операции реляционной алгебры.

В табл. 3.4 представлены основные и дополнительные операции реляционной алгебры.

Вычисление кортежей

Любой выражение вычисления кортежей может быть представлен в следующем виде:

{t / ft)}

где t - единственная свободная переменная - кортеж, которая обозначает кортеж фиксированной длины; f (t) - некоторый предикат над переменной t.

Формулы в реляционном исчислении кортежей строят из атомов и совокупности операторов (арифметических и логических). Выражение в реляционному исчислении кортежей строят над множеством отношений. Типы возможных атомов представлены в табл. 3.5.

Для построения формулы (запроса) используются логические связи (a, v, и), а также кванторы всеобщности vx и кванторы существования 3x. Кванторы связывают определенные переменные. Связана переменная соответствует локальной переменной в языке программирования, а свободная переменная (переменная, которая не связана кванторами) соответствует глобальной переменной.

Вычисление доменов

Любой выражение вычисления доменов может быть представлен в следующем виде:

В исчислении доменов не существует переменных кортежей. Вместо них вводятся переменные на доменах. Во всех остальных случаях реляционное исчисление с переменными на доменах строится так же, как и реляционное исчисление с переменными на кортежах.

Формулы в реляционном исчислении доменов строят из атомов и совокупности операторов (арифметических и логических). Выражение в реляционному исчислении доменов строят над множеством отношений. Типы возможных атомов представлены в табл. 3.7.

Для построения формулы (запроса) используются логические связи (л, v, ), а также кванторы всеобщности Vx иквантори існування 3 x.

Література

1. Гайдамакин Н.А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс. - М.: Гелиос АРВ, 2002. - 368 с.

2. Гайна Г.А. Організація баз даних і знань. Мови баз даних: Конспект лекцій.-К .:КНУБА, 2002. - 64 с.

3. Гайна Г.А., Попович Н.Л. Організація баз даних і знань. Організація реляційних баз даних: Конспект лекцій. - К.:КНУБА, 2000. - 76 с.

4. Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных.-М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 1088 с.

5. Григорьев Ю.А., Ревунков Г.И. Банки данных.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - 320 с.

6. Грофф Дж., Вайнберг П. Энциклопедия SQL. - СПб.: Питер, 2003. - 896 с.

7. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. - К.: Диалектика, 1998. - 784 с.

8. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных.-М.: Финансы и статистика, 1995. - 208 с.

9. Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. - СПб.: Питер, 2001. - 304 с.

10. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных.- М.: Финансы и статистика, 2002. - 800 с.

11. Конноли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 1440 с.

12. Кренке Д. Теория и практика построения баз данных. - СПб.: Питер, 2003. - 800 с.

13. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 512 с.

14. Роб П., Коронел К. Системы баз данных: проектирование, реализация и управление. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 1040 с.

Загрузка...