Реляционная база данных преимущества

Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй — объекты второго уровня и т. д.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок.

Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц.

Реляционная база – совокупность двумерных таблиц, где столбцами – являются характеристики объекта, строками – экземпляры объекта.

1. Простота – использование двумерных матриц. Самый простой способ работы с базой для неподготовленного пользователя.

2. Гибкость – с таблицей можно производить любые операции склеивания и разрезания, т.о. можно получать информацию в любом виде. Один объект связывается с другим по столбцам и строкам, мы получаем 1 большую таблицу, из которой мы берем строки по нужным нам характеристикам. Эту таблицу мы можем склеивать и разделять.

3. Точность – описание связей между таблицами и характеристиками. Можно описывать с помощью, так называемой алгебры отношений.

4. Секретность – контроль за доступом к информации упрощается.

5. Простота ведения. Двумерную таблицу легко представить в виде физических записей.

6. Независимость данных – проще всего обеспечить независимость данных от ПО в реляционных структурах.

7. Достаточно простой язык манипулирования данными. SQL – структурный язык запросов.

8. Ясность – достаточно просто представить логическую схему базы.

1. Не всегда удобно представлять информацию в двумерных таблицах, иногда удобнее представить информацию в многомерных таблицах или в виде дерева.

6. Понятие реляционной таблицы. Свойства реляционной таблицы.

Реляционная таблица — основной контейнер хранения данных в БД. Реляционную таблицу можно представить в виде плоскости, разделенной на строки и столбцы. В таблице размещаются строки определенного вида, точно так же, как в папке могут храниться документы одного типа (например, счета за телефон).

Свойства реляционных таблиц:

1. Все столбцы в таблице имеют уникальные имена.

2. Каждый элемент в таблице представляет собой элемент данных. Повторяющиеся группы отсутствуют.

3. В реляционных таблицах нет 2-х одинаковых строк

4. В операциях с такой таблицей ее строки и столбцы могут просматриваться в любом порядке без относительно к информационному содержанию и смыслу.

7. Понятие отношения, поля, записи, внешнего ключа, первичного ключа. Типы связей. Мощность связи. Обязательность связи.

Отношение — множество однотипных записей объединенных одной темой.

Элемент данных (поле) – наименьшая поименованная единица данных.

Поле – это столбец. Каждый столбец имеет имя.

Запись – отдельная уникальная совокупность полей.

Первичный ключ – это одно или несколько полей (столбцов), комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице.

Внешний (вторичный) ключ — это одно или несколько полей (столбцов) в таблице, содержащих ссылку на поле или поля первичного ключа в другой таблице.

Связь «один-ко-многим» означает, что одной записи в родительской таблице может соответствовать ноль, одна или более записей в дочерней таблице.

Связь «один-ко-многим» является самой распространенной для реляционных баз данных.

Связь «один-к-одному» имеет место, когда одной записи в родительской таблице соответствует ноль или одна запись в дочерней таблице.

Связь «многие-ко-многим» — данный вид связи означает, что несколько записей одной таблицы связаны с несколькими записями другой таблицы и наоборот

Мощность связи представляет собой отношение количества экземпляров родительской сущности к соответствующему количеству дочерней сущности. По мощности связи выделяют отношения «один к одному», «один ко многим», «многие ко многим».

Требование целостности ссылок заключается в том, что внешний ключ не может быть указателем на несуществующую строку в таблице, т.е. для любой записи с конкретным значением внешнего ключа должна обязательно существовать связанная запись в родительской таблице с соответствующим значением первичного ключа.

Реляционные базы данных в настоящее время являются наиболее рас­пространенными. К числу их достоинств следует отнести:

— наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют сравни­тельно просто моделировать большую часть распространённых предметных

— наличие простого и достаточно мощного математического аппарата, опирающегося главным образом на теорию множеств и математическую ло­гику и обеспечивающего теоретические основы реляционного подхода к ор­ганизации баз данных;

— возможность ненавигационного манипулирования данными без необ­ходимости знания конкретной физической организации баз данных во внеш­ней памяти.

Благодаря перечисленным выше свойствам реляционных баз данных достигнута значительная степень независимости данных от обрабатывающих программ.

Реляционной считается такая база данных, в которой все данные для пользователя представлены в виде совокупности прямоугольных таблиц зна­чений данных, и все операции над базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами, при этом используется так называемая реляционная алгебра или реляционное исчисление.

Для реляционных систем характерны:

— управление распределёнными базами данных;

— параллельная обработка запросов и многопотоковая архитектура;

— технология тиражирования данных и ряд других современных дос­тижений в области обработки данных.

Отмеченные выше достоинства реляционной модели баз данных при­вели к тому, что уже в середине восьмидесятых годов прошлого столетия ре­ляционные системы полностью вытеснили ранние СУБД и в настоящее вре­мя получили наибольшее распространение.

3.2.1. Базовые понятия реляционных баз данных

Основными понятиями реляционных баз данных являются: сущность, тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный и внешний ключи и отноше­ние.

Сущность — это объект, который может быть идентифицирован неким способом, отличающим его от других объектов. Традиционно объекты ре­ального мира, сведения о которых хранятся в базе данных, называются сущ­ностями. Каждая сущность (объект реального мира) описывается набором атрибутов, описывающих свойства всех членов данного набора сущностей.

Поскольку сущности в реляционной базе данных описываются набором таб­лиц, атрибут соответствует столбцу таблицы.

Тип данных. Понятие "тип данных" в реляционной модели полностью совпадает с простыми типами данных языков программирования. К ним от­носятся: целочисленный, вещественный, символьный, интервальный, пере­числяемый, логический типы данных.

Домен определяет множество допустимых значений атрибута. Напри­мер, возраст абитуриента может быть не менее 17 лет и не более 45-ти, его фамилия не может начинаться с букв Ь, Ъ, содержать цифры и т.д. В общем виде домен может быть задан некоторым типом данных, к которому относят­ся элементы домена, и логическим выражением, применяемым к элементу данного типа. Если логическое выражение при этом даёт результат "истина", то элемент является элементом домена. Следует отметить семантическую на­грузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, если они относятся к одному домену (нельзя сравнивать фамилию студента с обозначением группы, хотя они относятся к одному типу данных — строкам символов).

Схема отношений, схема базы данных. Как указывалось выше, база Данных представляет собой совокупность таблиц, каждая из которых содержит несколько столбцов (атрибутов) и строк (кортежей). Каждый атрибут имеет имя, которое должно быть уникальным в данной таблице, но разные таблицы могут иметь одинаковые имена атрибутов.

Таблицы описывают какие-то свойства сущности и реализуют некото­рую схему отношения. Степень или "арность" схемы отношений равна числу атрибутов (столбцов). Количество кортежей называется кардиналь­ным числом. В приведённом на рис. 1.1. случае степень отношения и карди­нальное число равны четырём. Таким образом, схема отношений есть множе­ство пар <имя атрибута, имя домена>. Кортеж, соответствующий данной схеме отношения, представляет собой множество пар <имя атрибута, значе­ние>.

Схема базы данных — это набор именованных схем отношений. ^

Отношение — это множество кортежей, соответствующих одной схеме отношений. При этом заголовок таблицы представляет собой схему отноше­ний, а набор кортежей — тело отношения. В классических реляционных БД после определения схемы базы данных может изменяться только тело отно­шений — добавляться, модифицироваться или удаляться отношения. Однако во многих реляционных базах данных предусматривается и изменение их схемы (добавление, модификация или удаление схемы отношений).

Первичный ключ является уникальным идентификатором отношения и представляет собой такой атрибут или такую комбинацию атрибутов, что не существует двух кортежей (строк), содержащих одинаковое значение это­го атрибута (или совокупности атрибутов). Например, таблицы "ПРЕПОДА­ВАТЕЛИ" и "СТУДЕНТЬГ могут иметь одинаковые наименования атрибутов "‘Фамилия_К_0.: но объединённая таблица "ПРЕПОДАВАТЕ-ЛИ_СТУДЕНТЫ" должна иметь два различных атрибута "Фами-лия_И.__0._преподавателя " и "Фамилиями. J)._cmydeuma ".

Вторичный ключ используется для связи между собой нескольких от­ношений и необходим для сохранения целостности данных (более подробно внешний ключ будет описан ниже).

3.2.2. Фундаментальные свойства отношений

Отсутствие кортежей — дубликатов. Отношение представляет со­бой множество кортежей. В классической теории множеств по определению каждое множество состоит из различных элементов. Из этого свойства выте­кает наличие у каждого отношения первичного ключа — набора атрибутов, значения которых однозначно определяют каждый кортеж отношения. Для каждого отношения, по крайней мере, полный набор атрибутов обладает этим свойством. При формальном определении первичного ключа требуется обеспечение его "минимальности", т.е. в набор атрибутов не должны входить такие атрибуты, которые можно отбросить без ущерба для однозначного оп­ределения кортежа.

Отсутствие упорядоченности кортежей. Свойство отсутствия упо­рядоченности кортежей отношений является следствием того, что тело от­ношения представляет Собой множество кортежей. Отсутствие требования по упорядоченности записей в таблицу даёт дополнительную гибкость СУБД при хранении баз данных во внешней памяти и при выполнении запросов к базе данных.

Отсутствие упорядоченности атрибутов. Атрибуты не упорядоче­ны, поскольку по определению схема отношения есть множество пар <имя атрибута, имя домена>, для ссылки на значение атрибута в кортеже отноше­ния всегда используется имя атрибута. Это свойство позволяет модифициро­вать схемы существующих отношений.

Атомарность значений атрибутов. Это свойство обеспечивается тем, что по определению домен представляет собой множество значений простого типа. В реляционных базах данных отношения могут быть пред­ставлены только в первой нормальной форме. В табл.3.1 и 3.2 приведены примеры ненормализованных и нормализованных отношений.

В первой таблице степень схемы отношений равна двум, первичным ключом является "Номер группы", но атрибут "Студенты" не является ато­марным и представляет собой тоже отношение, имеющее четвёртую степень.

Если потребуется, например, внести в таблицу фамилии двух студентов: Си-дорчука И.М. (группа Ша 410, номер зачётной книжки — 100008, общежитие № 5, комната № 233) и Петровича П.И. (группа ШауЗП, номер зачётной книжки — 10134, общежитие №2, комната №222). В первом случае придётся модифицировать атрибут "Студенты", во втором — добавить кортеж.

Во второй таблице обе записи будут выполнены одинаково: будут до­бавлены кортежи.

Вопрос 32

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

Реляционная модель. Достоинства и недостатки

Достоинства реляционной модели:

-простота и доступность для понимания пользователем. Единственной используемой информационной конструкцией является "таблица";

-строгие правила проектирования, базирующиеся на математическом аппарате;

-полная независимость данных. Изменения в прикладной программе при изменении реляционной БД минимальны;

-для организации запросов и написания прикладного ПО нет необходимости знать конкретную организацию БД во внешней памяти.

Недостатки реляционной модели:

-далеко не всегда предметная область может быть представлена в виде "таблиц";

-в результате логического проектирования появляется множество "таблиц". Это приводит к трудности понимания структуры данных;

-БД занимает относительно много внешней памяти;

-относительно низкая скорость доступа к данным.

8.) Схема отношения

— это именованное множество пар <имя атрибута, имя домена (или типа, если понятие домена не поддерживается)>. Степень или "арность" схемы отношения — мощность этого множества. Степень отношения СОТРУДНИКИ равна четырем, то есть оно является 4-арным. Если все атрибуты одного отношения определены на разных доменах, осмысленно использовать для именования атрибутов имена соответствующих доменов (не забывая, конечно, о том, что это является всего лишь удобным способом именования и не устраняет различия между понятиями домена и атрибута).

9.)Реляционная алгебра

как теоретический язык запросов по сравнению с реляционным исчислением более наглядно описывает выполняемые над отношениями действия.

Примером языка запросов, основанного на реляционной алгебре, явля­ется ISBL (Information System Base Language — базовый язык информационных систем). Языки запросов, построенные на основе реляционной алгебры, в современных СУБД широкого распространения не получили. Однако знакомство с ней полезно для понимания сути реляционных операций, выражаемых другими используемыми языками.

Вариант реляционной алгебры, предложенный Коддом, включает в себя следующие основные операции: объединение, разность (вычитание), пересечение, декартово (прямое) произведение (или произведение), выборка (селекция, ограничение), проекция, деление и соединение.

Объединением двух совместимых отношений R1 и R2 одинаковой раз­мерности (Rl UNION R2) является отношение R, содержащее все элементы исходных отношений (с исключением повторений).

Вычитание (разность) совместимых отношений R1 и R2 одинаковой размерности (Rl MINUS R2) есть отношение, тело которого состоит из множества кортежей, принадлежащих R1, но не принадлежащих отношениюR2.

Пересечение двух совместимых отношений R1 и R2 одинаковой размер­ности (Rl INTERSECT R2) порождает отношение R с телом, включающим в себя кортежи, одновременно принадлежащие обоим исходным отноше­ниям. Рис.3.

Произведение отношения R1 степени к1 и отношения R2 степени к2 (Rl TIMES R2), которые не имеют одинаковых имен атрибутов, есть такое отношение R степени (к1+к2), заголовок которого представляет сцепление заголовков отношений R1 и R2, а тело — имеет кортежи, такие, что первые к1 элементов кортежей принадлежат множеству R1, а последние к2 элемен­тов — множеству R2. При необходимости получить произведение двух от­ношений, имеющих одинаковые имена одного или нескольких атрибутов, применяется операция переименования RENAME, рассматриваемая далее.

отношения R по формуле f представляет собой новое отношение с таким же заголовком и телом, состоящим из таких корте­жей отношения R, которые удовлетворяют истинности логического выраже­ния, заданного формулой f. Для записи формулы используются операнды — имена атрибутов (или номера столбцов), константы, логические операции (AND — И, OR — ИЛИ, NOT — НЕ), операции сравнения и скобки. Рис.5

Проекция отношения А на атрибуты X, Y. Z (А [X, Y. Z]), где множество является подмножеством полного списка атрибутов заголовка отно­шения А, представляет собой отношение с заголовком X, Y. Z и телом, содер­жащим кортежи отношения А, за исключением повторяющихся кортежей. Повторение одинаковых атрибутов в списке X, Y. Z запрещается.

Операция проекции допускает следующие дополнительные варианты записи:

— отсутствие списка атрибутов подразумевает указание всех атрибутов (операция тождественной проекции);

— выражение вида R[ ] означает пустую проекцию, результатом которой является пустое множество;

— операция проекции может применяться к произвольному отношению, в том числе и к результату выборки.

Результатом деления отношения R1 с атрибутами А и В на отношение R2 с атрибутом В (Rl DIVIDEBY R2), где А и В простые или составные атрибу­ты, причем атрибут В — общий атрибут, определенный на одном и том же домене (множестве доменов составного атрибута), является отношение R с заголовком А и телом, состоящим из кортежей г таких, что в отношении R1 имеются кортежи (г, s), причем множество значений sвключает множество значений атрибута В отношения R2.

Соединение C_f(Rl, R2) отношений R1 и R2 по условию, заданному фор­мулой f, представляет собой отношение R, которое можно получить путем Декартова произведения отношений R1 и R2 с последующим применением к результату операции выборки по формуле f. Правила записи формулы f такие же, как и для операции селекции.

Другими словами, соединением отношения R1 по атрибуту А с отноше­нием R2 по атрибуту В (отношения не имеют общих имен атрибутов) явля­ется результат выполнения операции вида:

(Rl TIMES R2) WHERE A 0 В,

где Q — логическое выражение над атрибутами, определенными на од­ном (нескольких — для составного атрибута) домене. Соединение C_f(Rl, R2), где формула f имеет произвольный вид (в отличие от частных случаев, рассматриваемых далее), называют также Q-соединением.

Важными с практической точки зрения частными случаями соединения являются эквисоединение и естественное соединение.

Дата добавления: 2015-05-10 ; Просмотров: 1642 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет