Условия целостности данных

Индексы

Ранее мы рассмотрели понятие ключей таблиц базы данных. В большинстве реляционных СУБД ключи реализуются с помощью объектов, называемых индексами. Индекс представляет собой указатель на данные, размещенные в реляционной таб­лице. Можно провести аналогию индекса таблицы базы данных с алфавитным указателем, обычно помещаемым в конце книги. Чтобы найти в книге страницы, от­носящиеся к некоторой теме, проще всего обратиться к указателю, в котором устанавливается соответствие между перечисленными в алфавитном порядке темами и номерами страниц, и сразу определить требуемые страницы. Чтобы без указателя найти все страницы, относящиеся к нужной теме, пришлось бы просмат­ривать всю книгу. Индекс базы данных предназначен для аналогичных целей — чтобы ускорить поиск информации в таблице базы данных. Индекс предоставляет информацию о точном физическом расположении данных в таблице.

При создании индекса в нем сохраняется информация о местонахождении запи­сей, относящихся к индексируемому столбцу таблицы. При добавлении в таблицу новых записей или удалении существующих индекс также модифицируется.

При выполнении запроса к базе данных, в условие поиска которого входит индек­сированный столбец, поиск значений производится в первую очередь в индексе. Если этот поиск оказывается успешным, то в индексе устанавливается точное ме­стоположение искомых данных в таблице базы данных.

Рассмотрим пример индекса. На рис. 8 показан фрагмент таблицы СТУДЕНТЫ и индекса, построенного по полю Имя данной таблицы. При выполнении поис­ка по имени студента, просматривая индекс, можно сразу определить порядко­вый номер записи, содержащей необходимую информацию, и затем быстро най­ти в таблице сами данные. Если бы у таблицы отсутствовал индекс по полю Имя, то выполнение поиска по имени студента потребовало бы просмотра всей таблицы. Таким образом, использование индексов сокращает время выборки данных.

Чтобы информация, хранящаяся в базе данных, была однозначной и непротиворе­чивой, в реляционной модели устанавливаются некоторые ограничительные усло­вия. Ограничительные условия — это правила, определяющие возможные значе­ния данных. Они обеспечивают логическую основу для поддержания корректных значений данных в базе. Такие ограничения целостностипозволяют свести к минимуму ошибки, возникающие при обновлении и обработке данных. Важнейшими ограничениями целостности данных являются:

- категорийная целостность;

- ссылочная целостность.

Имя	Расположение		Расположение	…	Имя	…	Курс	…
Алексеев	1				Алексеев
Афанасьев	4				Яковлев
Кузнецов	5				Михайлов
Михайлов					Афанасьев
Смирнов					Кузнецов
…			….		….
Яковлев					Смирнов

Рисунок 8. Таблица с индексами

Ограничение категорийной целостности заключается в следующем. Кортежи от­ношения представляют в базе данных элементы определенных объектов реального мира или, в соответствии с терминологией реляционных СУБД, категорий. На­пример, строка таблицы СТУДЕНТЫ представляет конкретного студента. Первичный ключ таблицы однозначно определяет каждую строку и, следовательно, каждый элемент категории СТУДЕНТЫ. Таким образом, для извлечения данных, содержащихся в строке таблицы, или для манипулирования этими данными необходимо знать значение ключа для этой строки. Поэтому строка не может быть занесена в базу данных до тех пор, пока не будут определены все атрибуты ее первичного ключа. Это правило на­зывается правилом категорийной целостности и кратко формулируется следующим образом: никакой атрибут первичного ключа строки не может быть пустым.

Рассмотрим теперь понятие ссылочной целостности. Если две таблицы связаны между собой, то внешний ключ таблицы должен содер­жать только значения, уже имеющиеся среди значений ключа, по которому осуще­ствляется связь. Если корректность значений внешних ключей не контролируется СУБД, то может нарушиться ссылочная целостность данных. Это можно пояснить на рассматриваемом примере следующим образом. Если удалить из таблицы СТУ­ДЕНТЫ строку (например, при отчислении студента), имеющую хотя бы одну свя­занную с ней строку в таблице УСПЕВАЕМОСТЬ, то это приведет к тому, что в таблице УСПЕВАЕМОСТЬ останутся записи об успеваемости студента, который уже отчислен. Такая же ситуация будет наблюдаться и в том случае, если внешнему ключу таб­лицы УСПЕВАЕМОСТЬ ошибочно будет присвоено значение, отсутствующее в значе­ниях ключа связанной таблицы.

Ограничения категорийной и ссылочной целостности должны поддерживаться СУБД. Для соблюдения категорийной целостности достаточно гарантировать отсут­ствие в любом отношении кортежей с одним и тем же значением первичного клю­ча. Что же касается ссылочной целостности, то здесь обеспечение целостности выглядит несколько сложнее. При обновлении ссылающегося отношения (при вставке новых кортежей или модификации значения внешнего ключа в существу­ющих кортежах) достаточно следить за тем, чтобы не появлялись некорректные значения внешнего ключа. А вот при удалении кортежа из отношения, на которое ведет ссылка, можно использовать следующий подход, обеспечивающий ссы­лочную целостность: при удалении кортежа из отношения, на которое ведет ссылка, из ссылающего­ся отношения должны автоматически удаляться все ссылающиеся кортежи (каскадное удаление). Например,если студента отчисляют из института, и удаляют информацию о нем из таблицы СТУДЕНТЫ, то из таблицы УСПЕВАЕМОСТЬ надо удалить все строки, в которых значение атрибута №_студенческого_билета совпадает со значением №_студенческого_билета для удаляемого студента.