3.5. Реляционная модель данных

3.5.1. История применения реляционной модели данных

Появление концепции баз данных сопровождалось развитием тео­рии структуризации данных, в которой наметились два направления. Первое, реализуемое группой CODASYL, было ориентировано на по­строение сложных информационных моделей различных предметных областей (сетевые модели) и их поддержку средствами СУБД. Это на­правление отражало интересы системных аналитиков, проектировщиков баз данных и прикладных программистов, с которых во многом снима­лись проблемы отслеживания связей между записями различных фай­лов.

Второе направление, предложенное Коддом [4], с одной стороны, подкреплено реляционной алгеброй (строгой математикой), а значит, можно было ожидать создания корректно работающих СУБД. С другой стороны, оно было ориентировано на конечного пользователя, так как использовало простую интерпретацию основных понятий и столь же простое отображение информационной модели в виде традиционно ис­пользуемых пользователем таблиц.

Первое направление преобладало в 70-е годы видимо, потому что конечные пользователи чисто технически не имели возможности по не­посредственному доступу к базам данных из-за отсутствия вычисли­тельных сетей.

В 80-е годы, в связи с широким распространением персональных компьютеров, применением их непосредственно конечными пользова­телями (неспециалистами в области программирования) преобладающее развитие (точнее широкое практическое применение) получило второе направление.

3.5.2. Основные понятия реляционной модели данных

В основе реляционной модели данных лежит понятие отношения. Неформализованное отношение представляется в виде двумерной таб­лицы, на которую накладываются определенные ограничения. Столбец таблицы соответствует понятию атрибута отношения, строка - поня­тию кортежа отношения. Множество возможных значений, которые могут появляться в столбце таблицы, - понятию домена, на котором определен соответствующий атрибут.

Аналогично можно установить соответствие и с понятиями, ис­пользуемыми при определении файлов линейной структуры: отношение - файл; атрибут - данное; кортеж - запись файла; домен - множество возможных значений данного.

Формализованное определение основных понятий реляционной модели данных базируется на теории множеств.

Отношение, с одной стороны, представляется (по «горизонтали») как множество атрибутов, а с другой (по «вертикали») - как множество кортежей. Каждому элементу множества атрибутов ставится в соответ­ствие множество возможных значений - домен. Тогда можно осущест­вить следующую формальную запись основных понятий реляционной модели данных.

Пусть дана совокупность множеств каждое из кото­

рых () представляет собой множество возможных значений /-го атри­бута (^) отношения R. Множества D могут пересекаться и даже совпа­дать, т.е. различные атрибуты могут быть определены на пересекаю­щихся или даже на одном и том же домене. Например, атрибуты дата приема на работу и дата увольнения.

Схемой отношения R называется конечное множество имен атри­бутов {4>^A2>->^An}_f причем каждому атрибуту ставится в соответст- А- —> D-

вие домен ^{1 1}' Схема отношения R записывается в виде R(A_bA₂,...,A_n) или R(D_bD₂,...,D_n).

Пусть множество D есть декартово произведение доменов схемы

D={L\*D*,...*D_n}.

Тогда отношение R со схемой R (D\, D₂, ...,D_n) есть подмножество Z),

По существу, отношение соответствует рассмотренной нами ли­нейной структуре с соблюдением всех присущих ей требований (один и тот же порядок следования атрибутов, один и тот же размер и тип зна­чений одного атрибута во всех кортежах отношений). Дополнительные, присущие реляционной модели требования - обязательное наличие в отношении ключа и удовлетворение нормальным формам. Так, приве­денные на рис. 3.1 и 3.2 линейные структуры СТУДЕНТ и СЕМЕСТР в реляционной модели данных будут отношениями, а данные - № за­четной книжки, Ф.И.О., Пол, Цата рождения и Номер семестра, Оценка, Рейтинг по дисциплине - атрибутами отношений с ключами, отмеченными жирным шрифтом на рис. 3.13.

Схема отношения СТУДЕНТ

№ зачетной	Ф.И.О.	Номер группы	Пол	Дата
книжки				рождения

Схема отношения СЕМЕСТР

№ зачетной	Номер	Тип	Рейтинг
книжки	семестра	стипендии	за семестр

Рис. 3.13. Схемы простых отношений

В реляционной модели обязательно устанавливается и имеет опре­деляющее значение понятие функциональной зависимости одного ат­рибута X от другого Y в отношении R, означающее, что если известно значение первого атрибута (<детерминанта) X, то значение второго ат­рибута {зависимой части) Y определено и имеет единственное значение. Формальное определение функциональной зависимости: X—>Y. Напри­мер, если в отношении Студент известен № зачетной книжк, то для любого кортежа отношения Студент однозначно определены значения его атрибутов ФИО, Номер группы, Пол, Цата рождения, т.е. № зачет­ной книжки ->{ФИО, Номер группы, Пол, Цата рождения), аналогич­но для отношения Семестр:

№ зачетной книжки, Номер семестра ->{Тип стипендии, Рейтинг за семестр}