Название реляционной модели происходит от английского слова relation – «отношение». Реляционную модель предложил сотрудник компании IBM Е. Кодд в 1970 г. В данное время реляционная модель фактически является стандартом, который используется практически всеми современными коммерческими СУБД.
Структура данных реляционной модели
Представление данных в реляционной модели не является зависимым от способа их физической организации, что обеспечивается использованием математической теории отношений.
Для рассмотрения структуры реляционной модели данных дадим несколько определений.
Пусть даны конечные множества $M_1$, $M_2$, $\ldots$, $M_n$ (не обязательно различные). Множество произведений $m_1 \cdot m_2 \cdot \ldots \cdot m _n$ ($m_1 \in M_1, m_2 \in M_2, \ldots ,m_n \in M_n$) называют декартовым произведением $M_1 \cdot M_2 \cdot \ldots \cdot M_n$.
Пусть существуют множества $K (k_1,k_2 )$ и $L (l_1,l_2,l_3)$. Их декартовым произведением будет $N=K \cdot L (k_1 \cdot l_1, k_2 \cdot l_1, k_1 \cdot l_2, k_2 \cdot l_2, k_1 \cdot l_3, k_2 \cdot l_3)$.
Подмножество декартова произведения $M_1 \cdot M_2 \cdot \ldots \cdot M_n$ называют отношением R, которое определено на множествах $M_1, M_2, \ldots , M_n$. При этом:
- множества $M_1, M_2, \ldots , M_n$ называют доменами отношения;
- элементы декартова произведения $m_1 \cdot m_2 \cdot \ldots \cdot m_n$ называют кортежами;
- числом $n$ определяется степень отношения (унарное отношение при $n=1$, бинарное – при $n=2$, $\ldots$, $n$-арное);
- число кортежей называют мощностью отношения.
На множестве $N=K \cdot L (k_1 \cdot l_1, k_2 \cdot l_1, k_1 \cdot l_2, k_2 \cdot l_2, k_1 \cdot l_3, k_2 \cdot l_3)$ можно определить отношения $R_1= (k_1 \cdot l_1, k_2 \cdot l_1 )$, $R_2=(k_1 \cdot l_2, k_1 \cdot l_3, k_2 \cdot l_3)$ и т.д.
С помощью таблиц более удобно представлять отношения.
Рассмотрим таблицу (рисунок 1), которая содержит сведения о работниках произвольной организации. Строки таблицы (кортежи) являются описанием одного объекта (работника), а столбцы содержат его характеристики.
Столбцы таблицы, которая представляет реляционное отношение, называются атрибутами.
Каждый атрибут определяется на домене, следовательно домен можно считать множеством допустимых значений заданного атрибута.
Несколько атрибутов одного или разных отношений могут определяться на одном домене.
На рисунке 1 атрибуты Премия и Оклад определяются на домене Деньги. Поэтому выполнять сравнение данных можно только в том случае, когда они отнесены к одному домену. Т.е. выполнять сравнение атрибутов Оклад и Табельный номер не корректно, несмотря на то, что они содержат однотипные данные.
Схема отношения является именованным множеством пар имя атрибута – имя домена.
Степенью отношения называют мощность этого множества.
Степень еще называют арностью.
Схемой БД является набор именованных схем отношений.
Ключевым атрибутом (или ключом) является атрибут со значением, которое однозначно определяет кортежи.
На рисунке 1 атрибут Табельный номер является ключом, т.к. его значение для каждого работника организации уникально.
Если кортежи идентифицируются только сочетанием значений нескольких атрибутов, то считают, что отношение имеет составной ключ.
Отношение может иметь несколько ключей, один из которых первичный – его значения не могут подвергаться обновлению. Остальные ключи отношения называют возможными ключами.
В реляционной модели данных (в отличие от сетевой и иерархической) отсутствует групповое отношение. Для отражения связи между кортежами разных отношений используют дублирование их ключей.
Например, связь между отношениями ЗАКАЗЧИК и КОНТРАКТ создана с помощью копирования первичного ключа Имя_заказчика из первого отношения во второе. Таким образом:
-
для получения списка контрактов по определенному адресу заказчика необходимо:
- Из таблицы ЗАКАЗЧИК установить значение атрибута Имя_заказчика, которое соответствует данному Адресу.
- Выбрать из таблицы КОНТРАКТ все записи, значение атрибута Имя_заказчика которых равно тому, что получили в предыдущем пункте.
-
для того чтобы узнать по какому адресу заказчика заключен контракт, необходимо выполнение обратной операции:
- Определить Имя_заказчика из таблицы КОНТРАКТ.
- По полученному значению найти запись в таблице ЗАКАЗЧИК.
Атрибуты, которые представляют собой копии ключей других отношений, называют внешними ключами.
Свойства отношений в реляционной модели
- Отсутствуют кортежи-дубликаты. В таком случае каждый кортеж будет иметь первичный ключ. Каждое отношение в качестве первичного ключа будет иметь, как минимум, полный набор его атрибутов. Тем не менее, при определении первичного ключа необходимо соблюдение требования «минимальности» – первичный ключ не должен содержать те атрибуты, которые можно не включать в его состав, не нанося ущерб для основного свойства первичного ключа – однозначное определение кортежа.
- Нет упорядоченности кортежей.
- Нет упорядоченности атрибутов. Для ссылки на значение атрибута всегда используют имя атрибута.
- Неделимость значений атрибутов, то есть значения домена не могут содержать множества значений (отношения).
