Реляционная модель.

Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IBM Эдга­ром Коддом и основывается на понятии отношение (relation).

Наглядной формой представления отно­шения является привычная для человеческого восприятия двумерная таблица. Каждая строка таб­лицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы со­ответствуют кортежи, а столбцам — атрибуты отношения.

Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних носи­телях легко осуществляется с помощью обычных файлов.

Достоинствореляционной модели - удобство физической реализации на ЭВМ, простота и понятность для пользователя..

Основными недостаткамиреляционной модели являются следующие: от­сутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и слож­ность описания иерархических и сетевых связей.

Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются следу­ющие: dBaseIII Plus и dBase IY (фирма Ashton-Tate), DB2 (IBM), R:ASE (Microrim), FoxPro ранних версий и FoxBase (Fox Software), Paradox и dBASE for Windows (Borland), FoxPro более поздних версий, Visual FoxPro и Access (Microsoft), Clarion (Clarion Software), Ingres (ASK Computer Systems) и Oracle (Oracle).

Последние версии реляционных СУБД имеют некоторые свойства объектно-ориентированных систем. Такие СУБД часто называют объектно-реляционными. Примером такой системы можно считать программные продук­ты фирмы Oracle 8.x.

Определение .В реляционной модели БД взаимосвязи между элементами данных представляются в виде двухмерных таблиц, называемых отношениями. Другими словами, реляционная модель данных – БД, которая воспринимается пользователем, как совокупность таблиц.

Четыре принципа отношений:

1. Каждый элемент отношения представляет собой один элемент данных (повторяющиеся группы отсутствуют), т.е. элементы отношения - по сути - неделимые элементы данных;

2. Элементы столбца имеют одинаковую природу, и столбцам однозначно присвоены имена;

3. В столбце нет двух одинаковых строк – каждая строка уникальна;

4. Строки и столбцы могут просматриваться в любом порядке вне зависимости от их содержания.

Свойства (они же преимущества) реляционной модели:

1. Простота логики – форма таблиц, привычная для представления информации;

2. Лёгкость создания и ведения БД;

3. Единообразие хранения данных;

4. Независимость данных

5. Гибкость системы защиты данных (для каждого отношения можно задать правомерность доступа).

6. Возможность построения простого языка манипулирования данными на основе математически строгой теории реляционной алгебры (алгебра отношений).

Широкое распространение реляционной модели БД и её перспективность в новейших информационных технологиях основаны именно на наличии строгого математического аппарата.

Основные понятия и виды отношений.

Для построения информационной модели реляционной базы данных (РМД) используют двумерные таблицы - отношения. РМД некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени.

При создании ИС совокупность отношений позволя­ет описать не только информационные объекты (сущности), но и связи между ними и хранить данные об этих объектах предметной области. Элементы РМД и формы их представления - (Слайд 16).Другими словами - сущность есть объект любой природы, данные о котором хранятся в БД в некотором отношении. (Слайд 17)

Соответственно реляционная база данных оперирует двумя видами отношений:

· объектными, хранящими данные об объектах (экземплярах, сущностях);

· связными, хранящими ключи двух и более объектных отношений.

Атрибуты представляют собой свойства, характеризующие сущность. В структуре таблицы каждый атрибут именуется и ему соответствует заголо­вок некоторого столбца таблицы.

Другими словами, любое отношение состоит из элементов (столбцов, полей), которые принято называть атрибутами.

Домен есть множество конкретных значений атрибута.

В отношении имеют место конкретные записи (строки) называемые кортежами.

Любое отношение можно описывается схемой, в которой отражается имя отношения (Io), список имен атрибутов (Ia1,Ia2,...,Ian), описывающий объект с пометкой ключевого атрибута.

Ключом отношения считают первичный атрибут (атрибуты) в схеме, который однозначно идентифицирует отдельный информационный объект во множестве. Для выделения ключа в схеме принято подчеркивать соответствующий атрибут (атрибуты).

Различают ключи простые и составные (простой ключ состоит из одного атрибута, составной из двух и более), а также внутренние и внешние.

В схеме объектного отношения используется внутренний ключ, в связных - внешние.

Пример реляционной БД - (Слайд 18). Внешние ключи связывают отношения (Слайд 19).

Операции над отношениями.

Основной единицей обработки, с которой оперируют в реляционной модели данных, является отношение (а не отдельные записи, как это принято в традиционных языках программирования).

Для определения реляционной алгебры - пять основных операций (Слайд 20):

1. Объединение.

2. Разность.

3. Декартово произведение.

4. Проекция.

5. Селекция,

и четыре дополнительных:

1. Пересечение.

2. Частное (деление).

3. Соединение (эквисоединение)

4. Естественное соединение

Нормализация отношений

При неправильном проектировании БД возникают трудности (аномалии) выполнения операций включения, удаления и модификации данных.

Чтобы решить все перечисленные проблемы, выполняется нормализация исходных схем отношений проекта базы данных (Слайд 21), их композиция, декомпозиция, назначение ключей для каждого отношения по определенным правилам нормализации.

Введено пять уровней нормализации схем отношений и соответственно пять нормальных форм отношений: 1НФ, 2НФ, 3НФ, 4НФ, 5НФ.

Каждая нормальная форма:

· ограничивает определенный тип функциональной зависимости,

· устраняет соответствующие аномалии при выполнении операций над отношениями БД.