Замкнутость реляционной алгебры и операция переименования
Каждое отношение характеризуется схемой (или заголовком) и набором кортежей (или телом). Поэтому, каждая операция должна производить отношение в полном смысле, т.е. оно должно обладать и телом, и заголовком.
Заголовок отношения представляет собой множество пар <имя-атрибута, имя-домена>.
Домены атрибутов результирующего отношения однозначно определяются доменами отношений-операндов.
В отношениях-операндах одной реляционной операции может возникнуть конфликт именования атрибутов:
например, у отношений-операндов операции прямого произведения имеются одноименные атрибуты с одинаковыми доменами. В заголовке результирующего отношения не должны содержаться одинаковые элементы, поскольку это множество. Но и потерять атрибут в результате недопустимо. А это значит, что в этом случае вообще невозможно корректно выполнить операцию прямого произведения.
Для разрешения такого конфликта в состав операций реляционной алгебры вводится операция переименования. К одному из операндов сначала применяется операция переименования, а затем выполняется основная операция.
q Смысл операции объединения в реляционной алгебре в целом остается теоретико-множественным, но результатом операции должно являться отношение. Если допустить в реляционной алгебре возможность теоретико-множественного объединения произвольных двух отношений (с разными схемами), то результатом операции будет множество, но множество разнотипных кортежей, т.е. не отношение. Если исходить из требования замкнутости реляционной алгебры относительно понятия отношения, то такая операция объединения является бессмысленной.
Два отношения совместимы по объединению в том и только в том случае, когда обладают одинаковыми заголовками. Это означает, что в заголовках обоих отношений содержится один и тот же набор имен атрибутов, и одноименные атрибуты определены на одном и том же домене.
Если два отношения совместимы по объединению, то при обычном выполнении над ними операций объединения, пересечения и взятия разности результатом операции является отношение с корректно определенным заголовком, совпадающим с заголовком каждого из отношений-операндов. Если два отношения совместимы во всем, кроме имен атрибутов, то до выполнения операции типа соединения эти отношения можно сделать полностью совместимыми по объединению путем применения операции переименования.
Включение в состав операций реляционной алгебры трех операций: объединения, пересечения и взятия разности является избыточным, поскольку любая из этих операций выражается через две других.
q В теории множеств прямое произведение может быть получено для любых двух множеств, и элементами результирующего множества являются пары, составленные из элементов первого и второго множеств. Поскольку отношения являются множествами, то и для любых двух отношений возможно получение прямого произведения. Но результат не будет отношением – элементами результата будут являться не кортежи, а пары кортежей.
Поэтому в реляционной алгебре используется расширенное прямое произведение отношений. При взятии расширенного прямого произведения двух отношений элементом результирующего отношения является кортеж, являющийся конкатенацией (слиянием) одного кортежа первого отношения и одного кортежа второго отношения.
Два отношения совместимы по взятию прямого произведения в том и только в том случае, если множества имен атрибутов этих отношений не пересекаются. Любые два отношения могут быть сделаны совместимыми по взятию прямого произведения путем применения операции переименования к одному из этих отношений.
Основной смысл включения операции расширенного прямого произведения в состав реляционной алгебры состоит в том, что на ее основе определяется операция соединения.
Все четыре теоретико-множественные операции реляционной алгебры являются ассоциативными. Т.е., если обозначить через OP любую из четырех операций, то
(A OP B) OP C = A OP (B OP C) и A OP B OP C
(A, B и C - отношения, обладающие свойствами, требуемыми для корректного выполнения соответствующей операции).
Все операции, кроме взятия разности – коммутативные, т.е. A OP B = B OP A.
