Концепция реляционной модели данных — это логическая модель информационных данных, являющаяся приложением к задачам обработки данных теории множеств и логики первого порядка.
Введение
Реляционную модель предложил в начале семидесятых годов прошлого века Е. F. Codd, который опубликовал основополагающую статью «Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных». Сегодня публикация этой статьи считается отправным пунктом в развитии систем баз данных. Однако, необходимо отметить, что ранее предлагалась модель, базирующаяся на множествах.
Концепция реляционной модели данных
При создании реляционной модели предполагалось решить следующие задачи:
- Обеспечить более высокий уровень независимости от информационных данных. То есть прикладное программное обеспечение не должно иметь зависимости от коррекций внутреннего отображения данных, в том числе от коррекций типа файловой организации, изменения порядка записей и путей доступа.
- Создать надёжное основание, позволяющее решать вопросы семантики, а также проблемы непротиворечивости и избыточности данных. Кодд в своей статье ввёл термин «нормализованные отношения», то есть отношения, не имеющие повторных групп.
- Расширить языки, управляющие данными, путём задействования процедур над множествами.
Первым проектом реляционной модели стала разработка, осуществлённая в конце семидесятых годов исследовательской лабораторией корпорацииIBM, итогом которой явилась система, названная «System R». По сути она и была прототипом настоящей реляционной системы управления базами данных (СУБД). Данный проект предполагал предоставить реальные доказательства возможности практического использования реляционной модели за счёт реализации предусмотренных ею структурных организаций данных и операций.Данный проект также стал важнейшим источником информации об основных проблемах реализации СУБД, таких, как управление транзакциями, осуществление параллельной работы, технологии восстановления, реализация оптимальности запросов, гарантия безопасности и целостности данных, человеческий фактор и проектирование интерфейса пользователя.
Реализация этого проекта явилась стимулом к публикации большого числа научно-исследовательских статей и формирование различных прототипов реляционных СУБД. А именно осуществление проекта System R стимулировало выполнение следующих очень важных исследований:
- Разработка языка запросов, обладающих определённой структурой, именуемого SQL. Этот язык в дальнейшем поимел статус формального стандартаISO и сегодня считается по существу стандартом языка реляционных СУБД.
- Реализация разнообразных коммерческих реляционных СУБД, а именно,DB2 и SQL/DS компании IBM, а также Oracle компанииOracleCorporation.
Ещё одним проектом, сыгравшим существенную роль в проектировании реляционной модели данных, считается проектINGRES (InteractiveGRaphicsREtrievalSystem), который разрабатывался фактически одновременно с проектомSystem R. Проект INGRES выполнял разработку прототипа реляционной СУБД, причём главное внимание концентрировалось на тех же самых целевых установках, как и в проектеSystem R. Итогом данной работы стало создание академического варианта INGRES, который внёс значительный вклад во всеобщее признание реляционной модели данных.
Реляционная модель базируется на математическом понятии отношения, практическим отображением которого считается таблица. Любая реляционная СУБД предполагает, что пользователи понимают под базой данных табличный набор. Но необходимо подчеркнуть, что такая трактовка может быть отнесена лишь к логической структуре базы данных, то есть к наружному и к концептуальному уровню архитектуры ANSI-SPARC.
Атрибутом называется именованный столбец отношения. В реляционных моделях отношения применяются, чтобы сохранить информацию об объектах, расположенных в базе данных. Отношение, как правило, представлено как двумерная таблица, где строки имеют соответствие с отдельными записями, а столбцы соответствуют атрибутам. Причём атрибуты располагаются в произвольном порядке, в независимости от их переупорядочивания отношение останется таким же и будет обладать тем же смыслом.
Доменом является набор возможных значений одного или набора атрибутов. Домены считаются очень мощным элементом реляционной модели. Все атрибуты реляционной базы данных должны быть определены на некоторых доменах. Домены способны иметь отличия для любого из атрибутов, но пара или больше атрибутов могут быть определены и на одном из доменов. Понятие домена считается очень важным, так как оно позволяет пользователям централизованно задавать смысловое значение и его источник, которые способны получить атрибуты.В итоге при исполнении реляционной процедуры система может получить больше информационных данных, что гарантирует отсутствие в ней семантически неверных действий.
Кортежем является строка отношения. Компонентами отношения считаются кортежи, а также строки и таблицы. Кортежи могут быть расположены в произвольном порядке, причём отношение останется таким же, то есть смысл не изменится.
Описание структуры отношения совместно с доменной спецификацией и различными ограничениями допустимых величин атрибутов часто именуют его заголовком. Заголовок будет фиксированным до того момента, пока не поменяется смысловое значение отношения, то есть если в него будут добавлены дополнительные атрибуты.Кортежи именуются расширением, состоянием или телом отношения, изменяющимся с течением времени.
Степень отношения может определяться числом атрибутов, содержащихся в нём. Отношение, имеющее лишь один атрибут, обладает первой степенью и определяется как унарное отношение или однокомпонентный кортеж. Отношение, обладающее двумя атрибутами, является бинарным и так далее. Для отношений, имеющих большое число атрибутов, применяется термин n-нарное отношение. Задание степени отношения входит в заголовок отношения.
