unknown

Учебная дисциплина «Базы данных»
для студентов специальности
Прикладная информатика (бакалавриат) 080800.62
ЛЕКЦИЯ №4
ВВЕДЕНИЕ В РЕЛЯЦИОННУЮ МОДЕЛЬ ДАННЫХ
Вопрос 1. Основные понятия реляционных баз
данных.
Вопрос 2. Фундаментальные свойства отношений.
Вопрос 3. Реляционная модель данных.
Литература
1. Базы данных: учеб. Пособие для студ. высш.
учеб. Заведений / А.В. Кузин, С.В.
Левонисова. – 2-е изд. стер. – М.:
Издательский центр «Академия», 2008.
2. Марков А.С., Лисовский К.Ю. Базы данных.
Введение в теорию и методологию: Учебник.
–М.: Финансы и статистика, 2006.
3. Теория и практика построения баз данных. 8е изд. / Д. Крёнке. –СПб: Питер, 2003.
Рис. 1. Соотношение основных понятий реляционного подхода
Традиционное (нестрогое) определение типа данных
состоит из трех основных компонентов:
1) определение множества значений данного типа;
2) определение набора операций, применимых к
значениям типа;
3) определение способа внешнего представления
значений типа (литералов).
В примере на рис. 1 мы имеем дело с данными трех
типов: строки символов, целые числа и «деньги».
Домен определяется путем задания некоторого базового
типа данных, к которому относятся элементы домена, и
произвольного логического выражения, применяемого к
элементу этого типа данных (ограничения домена).
Элемент данных является элементом домена в том и
только в том случае, если вычисление этого логического
выражения дает результат истина (для логических значений
попеременно используются обозначения истина и ложь или
true и false).
Отношения является наиболее фундаментальным в
реляционном подходе к организации баз данных, поскольку
n-арное отношение является единственной родовой
структурой данных, хранящихся в реляционной базе данных.
Заголовком (или схемой) отношения r (Hr) называется
конечное множество упорядоченных пар вида <A, T>, где A
называется именем атрибута, а T обозначает имя некоторого
базового типа или ранее определенного домена. По
определению требуется, чтобы все имена атрибутов в
заголовке отношения были различны.
Кортежем tr, соответствующим заголовку Hr, называется
множество упорядоченных триплетов вида <A, T, v>.
Телом Br отношения r называется произвольное
множество кортежей tr.
Значением Vr отношения r называется пара множеств Hr
и Br.
Переменной VARr называется именованный контейнер,
который может содержать любое допустимое значение Vr.
Степенью, или «арностью», заголовка отношения,
кортежа, соответствующего этому заголовку, тела отношения,
значения отношения и переменной отношения является
мощность заголовка отношения.
Реляционная база данных – это набор пар <VARr, Hr>
(конечно, каждая переменная отношения в любой момент
времени содержит некоторое значение-отношение, в
частности, пустое).
Первичным ключом переменной отношения является
такое подмножество S множества атрибутов ее заголовка, что
в любое время значение первичного ключа (составное, если в
состав первичного ключа входит более одного атрибута) в
любом кортеже тела отношения отличается от значения
первичного ключа в любом другом кортеже тела этого
отношения, а никакое собственное подмножество S этим
свойством не обладает.
Представлением отношения является таблица,
заголовком которой является схема отношения, а
строками – кортежи отношения-экземпляра; в этом
случае имена атрибутов соответствуют именам
столбцов данной таблицы. Поэтому иногда говорят
про «столбцы таблицы», имея в виду «атрибуты
отношения».
Иногда также используются термины файл как
аналог таблицы, запись как аналог строки и поле как
аналог столбца.
Рис. 2. Ненормализованное отношение ОТДЕЛЫ-СЛУЖАЩИЕ
Рис. 3. Отношение СЛУЖАЩИЕ: нормализованный вариант
отношения ОТДЕЛЫ-СЛУЖАЩИЕ
Если a – это значение некоторого типа
данных или NULL,
op – любая двуместная «арифметическая»
операция этого типа данных (например, +),
а lop – операция сравнения значений этого
типа (например, =), то по определению:
a op NULL = NULL
NULL op a = NULL
a lop NULL = unknown
NULL lop a = unknown
Здесь unknown – это третье значение
логического,
или
булевского,
типа,
обладающее следующими свойствами:
NOT unknown = unknown
true AND unknown = unknown
true OR unknown = true
false AND unknown = false
false OR unknown = unknown
Требование целостности сущности — означает,
что
первичный
ключ
должен
полностью
идентифицировать каждую сущность, а поэтому в
составе любого значения первичного ключа не
допускается наличие неопределенных значений.
Требование целостности по ссылкам (referential
integrity) – означает, что отношение, в котором
определен
внешний
ключ,
ссылается
на
соответствующее отношение, в котором такой же
атрибут является первичным ключом.
Требование целостности внешнего ключа,
состоит в том, что для каждого значения внешнего
ключа, появляющегося в кортеже значенияотношения ссылающейся переменной отношения,
либо в значении-отношении переменной отношения,
на которую указывает ссылка, должен найтись
кортеж с таким же значением первичного ключа,
либо значение внешнего ключа должно быть
полностью неопределенным (т. е. ни на что не
указывать)
Таблица истинности операций AND (& –
конъюнкция), OR ( – дизъюнкция) и NOT (¬ –
отрицание):
Контрольные вопросы
1. Приведите
традиционное
(нестрогое)
определение типа данных.
2. Дайте понятие домена, элемента данных и
отношения.
3. Дайте понятие заголовка, кортежа, тела, значения
отношения.
4. Дайте понятие переменной и степени заголовка.
5. Дайте понятие реляционной базы данных и
первичного ключа.
6. Поясните базовые требования реляционной
модели данных: целостности сущности и
целостности по ссылкам.