75450

Реляционная структура данных, реляционные базы данных

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Реляционная структура данных реляционные базы данных В конце 60х годов появились работы в которых обсуждались возможности применения различных табличных даталогических моделей данных т. возможности использования привычных и естественных способов представления данных...

Русский

2015-01-15

53 KB

0 чел.

19. Реляционная структура данных, реляционные базы данных

В конце 60-х годов появились работы, в которых обсуждались возможности применения различных табличных даталогических моделей данных, т.е. возможности использования привычных и естественных способов представления данных. Наиболее значительной из них была статья сотрудника фирмы IBM д-ра Э.Кодда (Codd E.F., A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. CACM 13: 6, June 1970), где, вероятно, впервые был применен термин "реляционная модель данных".

Будучи математиком по образованию Э.Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декартово произведение). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение – relation (англ.) [3, 7, 9].

Наименьшая единица данных реляционной модели – это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой – как три различных значения.

Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа. Так, на рис. 1.1 домен пунктов отправления (назначения) – множество названий населенных пунктов, а домен номеров рейса – множество целых положительных чисел.

Смысл доменов состоит в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие эти два атрибута (например, для организации транзитного рейса можно дать запрос "Выдать рейсы, в которых время вылета из Москвы в Сочи больше времени прибытия из Архангельска в Москву"). Если же значения двух атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено смысла: стоит ли сравнивать номер рейса со стоимостью билета?

Отношение на доменах D1, D2, ..., Dn (не обязательно, чтобы все они были различны) состоит из заголовка и тела. На рис. 3.1 приведен пример отношения для расписания движения самолетов (рис. 1.1).

Заголовок (на рис. 1.1 он назывался интерпретацией) состоит из такого фиксированного множества атрибутов A1, A2, ..., An, что существует взаимно однозначное соответствие между этими атрибутами Ai и определяющими их доменами Di (i=1,2,...,n).

Рис. 3.1. Отношение с математической точки зрения (Ai - атрибуты, Vi - значения атрибутов)

Тело состоит из меняющегося во времени множества кортежей, где каждый кортеж состоит в свою очередь из множества пар атрибут-значение (Ai:Vi), (i=1,2,...,n), по одной такой паре для каждого атрибута Ai в заголовке. Для любой заданной пары атрибут-значение (Ai:Vi) Vi является значением из единственного домена Di, который связан с атрибутом Ai.

Степень отношения – это число его атрибутов. Отношение степени один называют унарным, степени два – бинарным, степени три – тернарным, ..., а степени n – n-арным. Степень отношения "Рейс" (рис. 1.1) – 8.

Кардинальное число или мощность отношения – это число его кортежей. Мощность отношения "Рейс" равна 10. Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его степени.

Поскольку отношение – это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени. Пусть R – отношение с атрибутами A1, A2, ..., An. Говорят, что множество атрибутов K=(Ai, Aj, ..., Ak) отношения R является возможным ключом R тогда и только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия:

  1.  Уникальность: в произвольный заданный момент времени никакие два различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj, ..., Ak.
  2.  Минимальность: ни один из атрибутов Ai, Aj, ..., Ak не может быть исключен из K без нарушения уникальности.

Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку по меньшей мере комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом) принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они есть, называются альтернативными ключами.

Вышеупомянутые и некоторые другие математические понятия явились теоретической базой для создания реляционных СУБД, разработки соответствующих языковых средств и программных систем, обеспечивающих их высокую производительность, и создания основ теории проектирования баз данных. Однако для массового пользователя реляционных СУБД можно с успехом использовать неформальные эквиваленты этих понятий:

Отношение – Таблица (иногда Файл),
Кортеж – Строка (иногда Запись),
Атрибут – Столбец, Поле.

При этом принимается, что "запись" означает "экземпляр записи", а "поле" означает "имя и тип поля".

Реляционная база данных

Реляционная база данных – это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц.

1. Каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя.

2. Строки имеют фиксированное число полей (столбцов) и значений (множественные поля и повторяющиеся группы недопустимы). Иначе говоря, в каждой позиции таблицы на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение или ничего.

3. Строки таблицы обязательно отличаются друг от друга хотя бы единственным значением, что позволяет однозначно идентифицировать любую строку такой таблицы.

4. Столбцам таблицы однозначно присваиваются имена, и в каждом из них размещаются однородные значения данных (даты, фамилии, целые числа или денежные суммы).

5. Полное информационное содержание базы данных представляется в виде явных значений данных и такой метод представления является единственным. В частности, не существует каких-либо специальных "связей" или указателей, соединяющих одну таблицу с другой. Так, связи между строкой с БЛ = 2 таблицы "Блюда" на рис. 3.2 и строкой с ПР = 7 таблицы продукты (для приготовления Харчо нужен Рис), представляется не с помощью указателей, а благодаря существованию в таблице "Состав" строки, в которой номер блюда равен 2, а номер продукта – 7.

6. При выполнении операций с таблицей ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке безотносительно к их информационному содержанию. Этому способствует наличие имен таблиц и их столбцов, а также возможность выделения любой их строки или любого набора строк с указанными признаками (например, рейсов с пунктом назначения "Париж" и временем прибытия до 12 часов).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32831. Проблема соотношения сознательного и бессознательного в психике человека. Учение З. Фрейда 15.21 KB
  Проблема соотношения сознательного и бессознательного в психике человека. Психика человека не исчерпывается сознанием она включает и сферу бессознательного. Сознание и бессознательное в психике человека неразрывны. Так человек как биологическое существо несвободен от инстинктов половой пищевой инстинкты они могут порождать у человека подсознательные желания эмоции однако в большинстве случаев затем они попадают в сферу сознания и контролируются ею.
32832. Познание как отражение действительности. Диагноз 16.96 KB
  gnosis – знание и logos – учение – теория познания раздел философии в котором рассматриваются вопросы о сущности источниках и методах познания о путях постижения и критериях истины. Скептицизм – необходимый элемент познания. – отрицание и gnosis – знание – течение в гносеологии сторонники которого отрицают возможность достоверного познания мира закономерностей развития природы и общества. Объект медицинского познания –пациент.
32833. Чувственное и рациональное познание и их формы. Роль чувственного и рационального познания в диагностическом процессе 17.5 KB
  Роль чувственного и рационального познания в диагностическом процессе. 2 Вторая форма чувственного познания – восприятие – представляет собой целостный чувственный образ предметов окружающего мира. 3 Более сложной формой чувственного познания является представление – сохранившийся в сознании чувственный образ предмета или явления не воздействующего на органы чувств в данный момент. Таким образом процесс познания представляет собой движение от чувственных к рациональным формам познания: 1 выделение отдельных свойств и признаков предмета...
32834. Истина как философская категория. Критерии истины 16.64 KB
  Критерии истины. Цель познания – достижение истины. Проблема истины является одной из основных в гносеологии. Одно из первых определений истины ставшее классическим предложено Аристотелем который признавал объективное независимое от сознания существование вещей и утверждал что знание истинно когда оно соответствует вещам и их связям.
32835. Культура и цивилизация как способы освоения человеком мира 13.88 KB
  Культура и цивилизация. Термин цивилизация впервые появился в трудах французских просветителей. Категории культура и цивилизация тесно взаимосвязаны в то же время они отражают разные способы отношения человека к действительности. Цивилизация – способ жизнедеятельности направленный на изменение мира; ее задача обеспечение физического комфорта.
32836. Современная цивилизация 18.83 KB
  civilis гражданский государственный 1 общефилософское значение социальная форма движения материи обеспечивающая её стабильность и способность к саморазвитию путём саморегуляции обмена с окружающей средой человеческая цивилизация в масштабе космического устройства; 2 историософское значение единство исторического процесса и совокупность материальнотехнических и духовных достижений человечества в ходе этого процесса В развитии человеческой цивилизации принято выделять несколько этапов: 1 доиндустриальное общество 2...
32837. Глобализация и ее роль в жизни общества 13.86 KB
  Глобализация и ее роль в жизни общества. С одной стороны глобализация привела к расширению связей между государствами и народами во всех сферах жизнедеятельности яркий пример тому – международные экипажи космических кораблей; к формированию целого ряда международных организаций деятельность которых направлена на совместное решение задач и проблем современного человечества среди них ООН целью которой является поддержание и укрепление мира безопасности и развития сотрудничества между государствами в ее составе около 200 государств; ЕЭС...
32838. Семья как социальный институт 14.62 KB
  Коротко говоря жизненный цикл семьи состоит в следующем. Заключение брака служит первой или начальной стадией семьи. Эта фаза продолжается от момента заключения брака до рождения последнего ребенка и называется стадией роста семьи. Вторая стадия начинается с момента рождения последнего ребенка и продолжается до того времени когда из родительской семьи отселяется первый взрослый ребенок обзаведшийся собственной семьей.
32839. Биоэтика. Истоки и основания 13.36 KB
  В медицинской деятельности проблема понимания имеет особое значение. Втретьих понимание необходимо для распространения медицинских знаний развития медицинской культуры общества.Медицинская герменевтика рассматривает три круга проблем: проблема понимания медицинских текстов эта проблема связана с появлением широкого круга научнопопулярной медицинской литературы доступной широкому кругу людей не имеющих медицинского образования; проблема понимания медицинской терминологии связана с быстрым развитием медицинской науки появлением новых...