Реляционная модель: одни таблицы

    

Первое правило Кодда гласит, что вся информация в реляционных базах данных представляется значениями в таблицах (tables). В реляционных системах таблицы состоят из горизонтальных строк (row) и вертикальных столбцов (column). Все данные представляются в табличном формате — другого способа просмотреть информацию в базе данных не существует. Несколько замечаний по терминологии. Поскольку такие понятия как таблица, строка и столбец являются общепринятыми в коммерческих системах управления реляционными базами данных, будем стараться использовать их в этом дипломном проекте. Однако иногда можно встретиться и с такими понятиями, как отношение (relations), кортеж (tuple) и атрибут (attributes). Это соответственно синонимы понятий таблица, строка и столбец, так же, как и файл (file), запись (record) и поле (field). Первые три считаются академическими терминами, последние—взяты из общего лексикона, используемого в области обработки данных. Набор связанных таблиц образует базу данных (database). Таблицы в реляционной базе разделены, но полностью равноправны. Между ними не существует никакой иерархии и, вообще говоря, они не обязательно даже физически связаны друг с другом.

Каждая таблица состоит из строк и столбцов. Каждая строка описывает отдельный объект или сущность (entity) человека, компанию, торговую сделку или что-нибудь другое. Каждый столбец описывает одну характеристику объекта—имя человека или его адрес, телефонный номер компании или ее президента, лоты распродажи или дату. Каждый элемент данных, или значение (value), определяется пересечением строки и столбца таблицы. Чтобы найти требуемый элемент данных, необходимо знать имя содержащей его таблицы, столбец и значение его первичного ключа (primary key), или уникального идентификатора (каждая строка должна единственным образом идентифицироваться по одному из своих значений.)

В реляционных базах данных существует два типа таблиц — пользовательские таблицы (user tables) и системные таблицы (system tables). Пользовательские таблицы содержат информацию, для поддержки которой собственно и создавались системы реляционных баз данных—данные по сделкам, заказам, персоналу и т.д. Системные таблицы, известные также под названием системные каталоги (system catalog), содержат описание базы данных. Системные таблицы обычно поддерживаются самой СУБД, однако доступ к ним можно получить так же, как и к любым другим таблицам. Возможность получения доступа к системным таблицам, по аналогии с любыми другими таблицами, составляет основу другого правила Кодда для реляционных систем.

Независимость

 

Независимость данных — критический аспект при управлении любой системой баз данных. Она позволяет изменять приложения, не изменяя для этого структуру базы данных, и изменять конструкцию базы данных, не оказывая при этом влияния на работу приложений. Система управления базами данных не должна вынуждать выносить окончательные решения о том, какие данные должны сохраняться, как получать к ним доступ и что будет нужно пользователям. Система не должна становиться бесполезной при изменении потребностей. 

Реляционная модель обеспечивает независимость данных на двух уровнях — физическом и логическом. Физическая независимость данных (physical data independents) означает с точки зрения пользователя, что представление данных абсолютно не зависит от способа их физического хранения. Как следствие этого, физическое перемещение данных никоим образом не может повлиять на логическую структуру базы данных и ваше восприятие данных. Такие изменения обычно становятся просто необходимыми, особенно в больших многопользовательских системах. Например, при недостатке места для хранения информации может потребоваться установка дополнительных физических носителей. Когда устройство выходит из строя,—увы, его приходится быстро заменять. Иногда может потребоваться увеличить производительность системы или упростить ее использование, изменив для этого методы доступа к физическим данным. (Эти методы связаны с созданием стратегии доступа (access strategies) и применением индексов (index).)

Другой тип независимости, обеспечиваемый реляционными системами—логическая независимость (logical independents) означает, что изменение взаимосвязей между таблицами, столбцами и строками не влияет на правильное функционирование программных приложений и текущих запросов. Можно разбивать таблицы по строкам или столбцам, а приложения и запросы все равно будут выполняться, как и раньше. Несмотря на изменение логической структуры базы данных, всегда можно воспользоваться старыми запросами. Требование логической и физической независимости данных составляет основу двух других правил Кодда.

 

Язык высокого уровня

 

Определение реляционной системы, так же, как и правила Кодда, требует, чтобы весь диалог с базой данных велся на едином языке — иногда его называют общим подъязыком данных (comprehensive data sublanguage). В мире коммерческих систем управления базами данных такой язык получил название SQL. SQL используется для манипуляций с данными (data manipulation) выборки и модификации, определения данных (data definition) и администрирования данных (data administration). Любая операция по выборке, модификации, определению или администрированию выполняется с помощью оператора (statement) или команды (command) SQL.

Имеется две разновидности операций по манипуляции с данными — выборка данных (data retrieval) и модификация данных (data modification). Выборка — это поиск необходимых вам данных, а модификация означает добавление, удаление или изменение данных. Операции по выборке (чаше называемые запросами (query)) осуществляют поиск в базе данных, наиболее эффективно извлекают затребованную вами информацию и отображают ее. Другие команды SQL предназначены для создания и удаления таблиц, индексов и других объектов.

Последняя категория операторов SQL—операторы администрирования, или команды управления данными (data control). Они позволяют вам координировать совместное использование базы данных и поддерживать ее в наиболее эффективном состоянии.

Одним из наиболее важных аспектов администрирования многопользовательских систем управления базами данных является управление доступом к данным.

 

Реляционные операции

 

В определении системы управления реляционными базами данных упоминаются три операции по выборке данных — проектирование, выбор (иногда называемый ограничением (restrictions)) и объединение, которые позволяют строго указать системе, какие данные вы хотите увидеть. Операция проектирования выбирает столбцы, операция выбора — строки, а операция объединения собирает вместе данные из связанных таблиц.

Логическая и физическая независимость, о которой мы упоминали выше, означает, что вам не нужно беспокоиться о физическом расположении данных и о том, как их искать — это проблемы исключительно систем управления базами данных.

Проектирование. Операция проектирования позволяет указать системе, какие

столбцы таблицы должны просматриваться. С концептуальной точки зрения: операция проектирования определяет подмножество столбцов в таблице. Обратите внимание, что результаты выполнения проектирования (как и любой другой реляционной операции) также отображаются в форме таблицы. Результирующие таблицы иногда называют производными таблицами (derived tables), чтобы отличать их от базовых таблиц (base tables), содержащих исходные строки данных.

Выбор. Операция выбора позволяет вам получать из таблицы подмножества ее строк. Чтобы указать, какие строки нужны, соответствующие условия нужно разместить в предложении WHERE. В предложении WHERE оператора SELECT определяется критерий, которому должны соответствовать выбираемые строки. Можно комбинировать в запросе операции проектирования и выбора, чтобы получить требуемую информацию.

Объединение. Операция объединения может работать одновременно с одной или несколькими таблицами, соединяя данные таким образом, что можно легко сопоставить или выделить определенную информацию в базе данных. Операция объединения обеспечивает SQL и реляционную модель необходимой мощностью и гибкостью. Можно выявить любую взаимосвязь, существующую между элементами данных, а не только связи, введенные при конструировании базы. Когда «объединяются» две таблицы, на период действия запроса они как бы становятся единой таблицей. Операция объединения соединяет данные, сравнивая значения в заданных столбцах и отражая результаты.