База данных

Необходимо знать, что  в зависимости от своей природы  и структуры, отношения делятся  на:

1) базовые отношения;

2) виртуальные отношения.

Отношения базового вида содержат только независимые данные и не могут  быть выражены через какие-либо другие отношения баз данных.

В коммерческих системах управления базами данных базовые отношения  обычно называются просто таблицами  в отличие от представлений, соответствующих понятию виртуальных отношений. В данном курсе мы будем довольно подробно рассматривать только базовые отношения, основные приемы и принципы работы с ними.

1. Базовые  типы данных

 

Типы данных, как и отношения, делятся на базовые  и виртуальные .

(О виртуальных типах  данных мы поговорим чуть позже,  посвятим этой теме отдельную  главу.)

Базовые типы данных  – это любые типы данных, заданные в системах управления базами данных изначально, т. е. присутствующие там по умолчанию (в отличие от пользовательского типа данных, который мы проанализируем сразу после прохождения типа данных базового).

Прежде чем перейти  к рассмотрению собственно базовых  типов данных, перечислим, каких  типов данные вообще бывают:

1) числовые данные;

2) логические данные;

3) строковые данные;

4) данные, определяющие дату  и время;

5) идентификационные данные.

В системах управления базами данных по умолчанию ввели несколько  наиболее распространенных типов данных, каждый из которых принадлежит какому-то из перечисленных типов данных.

Назовем их.

1. В числовом  типе данных выделяют:

1) Integer. Этим ключевым словом  обычно обозначают целый тип  данных;

2) Real, соответствующий вещественному  типу данных;

3) Decimal (n, m). Это десятичный  тип данных. Причем в обозначении  n – это число, фиксирующее  общее количество знаков числа,  а m показывает, сколько символов  из них стоит после десятичной  точки;

4) Money или Currency, введен специально  для удобного представления данных  денежного типа данных.

2. В логическом  типе данных обычно выделяют только один базовый тип, это Logical.

3. Строковый  тип данных насчитывает четыре базовых типа (имеются в виду, разумеется, наиболее распространенные):

1) Bit (n). Это строки бит  с фиксированной длиной n;

2) Varbit (n). Это тоже строки  бит, но с переменной длиной, не превышающей n бит;

3) Char (n). Это строки символов  с постоянной длиной n;

4) Varchar (n). Это строки символов, с переменной длиной, не превышающей  n символов.

4. Тип дата и время  включает в себя следующие базовые типы данных:

1) Date – тип данных даты;

2) Time – тип данных, выражающих  время суток;

3) Date-time – тип данных, выражающий одновременно и дату, и время.

5. Идентификационный  тип данных содержит в себе только один включенный по умолчанию в систему управления базами данных тип, и это GUID (глобальный уникальный идентификатор).

Необходимо заметить, что  все базовые типы данных могут  иметь варианты различного по диапазону  представления данных. Приведем пример: вариантами четырехбайтового типа данных integer могут быть восьмибайтовые (bigint) и двухбайтовые (smallint) типы данных.

Поговорим отдельно о базовом  типе данных GUID. Этот тип предназначен для хранения шестнадцатибайтовых  значений так называемого глобального  уникального идентификатора. Все  различные значения этого идентификатора генерируются автоматически при  вызове специальной встроенной функции NewId () . Это обозначение происходит от полного английского словосочетания New Identification, что в переводе буквально и означает «новое значение идентификатора». Каждое генерируемое на конкретном компьютере значение идентификатора уникально в пределах всех производимых компьютеров.

GUID-идентификатор используется, в частности, для организации репликации баз данных, т. е. при создании копий каких-то уже имеющихся баз данных.

Такие GUID-идентификаторы могут быть использованы и разработчиками баз данных наравне с другими базовыми типами.

Промежуточное положение  между типом GUID и другими базовыми типами занимает еще один специальный  базовый тип – тип счетчика .

Для обозначения данных этого  типа используется специальное ключевое слово Counter (x₀, ∆x) , что в буквальном переводе с английского и означает «счетчик». Параметр x₀ задает начальное значение, а ∆ x – шаг приращения.

Значения этого типа Counter обязательно являются целочисленными.

Необходимо отметить, что  работа с этим базовым типом данных включает в себя ряд очень интересных особенностей. Например, значения этого  типа Counter не задаются, как мы привыкли при работе со всеми другими типами данных, они генерируются по требованию, почти как для значений типа глобального  уникального идентификатора. Также  необычно, что тип счетчика может  быть задан только при определении  таблицы и только тогда! В программном  коде этот тип использовать нельзя. Еще нужно помнить, что и при  определении таблицы тип счетчика может быть задан исключительно  для одного столбца.

Значения данных типа счетчик  генерируются автоматически при  вставки строк. Причем эта генерация  проводится без повторений, так что  счетчик всегда будет уникально  идентифицировать каждую строку. Но это  создает некоторые неудобства при  работе с таблицами, содержащими  данные типа счетчик. Если, например, данные в отношении, заданном таблицей, изменятся  и их придется удалить или поменять местами, значения счетчика легко могут  «спутать карты», особенно если работает неопытный программист. Приведем пример, иллюстрирующий подобную ситуацию. Пусть  дана следующая таблица, представляющая какое-то отношение, в которую введены четыре строки:

 

Счетчик каждой новой строке автоматически дал уникальное имя.

И пусть теперь необходимо удалить вторую и четвертую строчки  из таблицы, а потом добавить одну дополнительную строчку. Эти операции приведут к следующему преобразованию исходной таблицы:

 

Таким образом, счетчик удалил вторую и четвертую строчки вместе с их уникальными именами, а не стал «переприсваивать» их новым  строчкам, как можно было ожидать. Причем изменить вручную значение счетчика система управления базами данных никогда  не позволит, так же как она не позволит объявить в одной таблице  несколько счетчиков одновременно.

Обычно счетчик используется как суррогатный, т. е. искусственный  ключ в таблице.

Интересно знать, что уникальных значений четырехбайтового счетчика при  скорости генерации одно значение в  секунду хватит более чем на 100 лет. Покажем, как это подсчитано:

 

1 год = 365 дней * 24 ч * 60 с * 60 с < 366 дней * 24 ч  * 60 с * 60 с < 2²⁵ с.

1 секунда > 2^-25 год.

2^4*8 значений / 1 значение/секунду = 2³² с > 2⁷ год > 100 лет.

 

2. Пользовательский  тип данных

 

Пользовательский тип  данных отличается от всех базовых  типов тем, что он не был изначально вшит в систему управления базами данных, он не был описан как тип  данных по умолчанию. Этот тип может  создать для себя любой пользователь и программист баз данных в  соответствии с собственными запросами  и требованиями.

Таким образом, пользовательский тип данных – это подтип некоторого базового типа, т. е. это базовый тип  с некоторыми ограничениями множества  допустимых значений.

В записи на псевдокоде, пользовательский тип данных создается с помощью  следующего стандартного оператора:

 

Create subtype  имя подтипа

Type  имя базового типа

As  ограничение подтипа ;

 

Итак, в первой строчке  мы должны указать имя нашего нового, пользовательского типа данных, во второй – какой из имеющихся базовых  типов данных мы взяли за образец, создавая собственный, и, наконец, в  третьей – те ограничения, которые  нам необходимо добавить в уже  имеющиеся ограничения множества  значений базового типа данных – образца. Ограничения подтипа записываются как условие, зависящее от имени  определяемого подтипа.

Чтобы лучше понять принцип  действия оператора Create, рассмотрим следующий  пример. Пусть нам необходимо создать  свой специализированный тип данных, допустим, для работы на почте. Это  будет тип для работы с данными  вида чисел почтового индекса. От обычных десятичных шестизначных чисел  наши числа будут отличаться тем, что они могут быть только положительными. Запишем оператор, для создания нужного  нам подтипа:

 

Create subtype  Почтовый индекс

Type  decimal  (6, 0)

As  Почтовый индекс  > 0.

 

Почему мы взяли именно decimal (6, 0)? Вспоминая обычный вид  индекса, мы видим, что такие числа  должны состоять из шести целых чисел  от нуля до девяти. Именно поэтому мы и взяли в качестве базового типа данных – десятичный тип.

Любопытно заметить, что в  общем случае условие, накладываемое  на базовый тип данных, т. е. ограничение  подтипа, может содержать логические связки not, and, or и вообще быть выражением любой произвольной сложности. Определенные таким образом пользовательские подтипы данных могут беспрепятственно использоваться наряду с другими  базовыми типами данных и в программном  коде, и при определении типов  данных в столбцах таблицы, т. е. базовые  типы данных и пользовательские при  работе с ними совершенно равноправны. В визуальной среде разработки они  появляются в списках допустимых типов вместе с другими базовыми типами данных.

Вероятность того, что нам  при проектировании новой собственной  базы данных может понадобиться недокументированный (пользовательский) тип данных, достаточно велика. Ведь по умолчанию в систему  управления базами данных вшиты только самые общие типы данных, пригодные  соответственно для решения самых  общих задач. При составлении  предметных баз данных без проектирования собственных типов данных обойтись практически невозможно. Но, что  любопытно, с равной вероятностью нам  может понадобиться и удалить  созданный нами подтип, чтобы не загромождать и не усложнять код. Для этого в системах управления базами данных обычно встроен специальный  оператор drop , что и означает «удалить». Общий вид этот оператор удаления ненужных пользовательских типов имеет следующий:

 

Drop subtype  имя пользовательского типа ;

 

Пользовательские типы данных, как правило, рекомендуется вводить  для подтипов достаточно общего назначения.

3. Значения  по умолчанию

 

Системы управления базами данных могут иметь возможность создания любых произвольных значений по умолчанию  или, как их еще называют, умолчаний. Эта операция в любой среде  программирования имеет достаточно большой вес, ведь практически в  любой задаче может возникнуть необходимость  введения констант, неизменяемых значений по умолчанию.

Для создания умолчания в  системах управления базами данных используется уже знакомая нам по прохождению  пользовательского типа данных функция Create . Только в случае создания значения по умолчанию используется также дополнительное ключевое слово default , которое и означает «умолчание». Другими словами, чтобы создать в имеющейся базе данных значение по умолчанию, необходимо использовать следующий оператор:

 

Create default  имя умолчания

As  константное выражение ;

 

Понятно, что на месте константного значения при применении этого оператора  нужно написать значение или выражение, которое мы хотим сделать значением  или выражением по умолчанию. И, разумеется, надо решить, под каким именем нам  будет удобно его использовать в  нашей базе данных, и записать это  имя в первую строчку оператора.

Необходимо заметить, что  в данном конкретном случае этот оператор Create отвечает синтаксису языка Transact-SQL, встроенному в систему Microsoft SQL Server.

Итак, что мы получили? Мы вывели, что умолчание представляет собой именованную константу, сохраняемую  в базах данных, как и ее объект. В визуальной среде разработки умолчания  появляются в списке выделенных значений по умолчанию.

Приведем пример создания умолчания. Пусть для правильной работы нашей базы данных необходимо, чтобы в ней функционировало  значение со смыслом неограниченного  срока действия чего-либо. Тогда нужно ввести в список значений этой базы данных значение по умолчанию, отвечающему данному требованию. Это может быть необходимо хотя бы потому, что каждый раз при встрече в тексте кода с этим довольно громоздким выражением будет крайне неудобно выписывать его заново. Именно поэтому воспользуемся означенным выше оператором Create для создания умолчания, со смыслом неограниченного срока действия чего-либо.

 

Create default  «срок не ограничен»

As  ‘9999-12-31 23: 59:59’

 

Здесь также был использован  синтаксис языка Transact-SQL, согласно которому значения констант типа «дата – время» (в данном случае, ‘9999-12-31 23: 59:59’) записываются как строки символов определенного направления. Интерпретация строк символов как значений типа «дата – время» определяется контекстом использования этих строк. Например, в нашем конкретном случае, сначала в константной строчке записано предельное значение года, а потом времени.

Однако при всей своей  полезности умолчания, как и пользовательский тип данных, иногда тоже могут требовать  того, чтобы их удалили. В системы  управления базами данных обычно есть специальный встроенный предикат, аналогичный  оператору, удаляющему ненужный более  пользовательский тип данных. Это  предикат Drop  и сам оператор выглядят следующим образом:

 

Drop default  имя умолчания ;

 

4. Виртуальные  атрибуты

 

Все атрибуты в системах управления базами данных делятся (по абсолютной аналогии с отношениями) на базовые  и виртуальные. Так называемые базовые атрибуты  – это хранимые атрибуты, которые необходимо использовать не один раз, а следовательно, целесообразно сохранить. А, в свою очередь, виртуальные атрибуты  – это не хранимые, а вычисляемые атрибуты. Что это значит? Это значит, что значения так называемых виртуальных атрибутов реально не хранятся, а вычисляются через базовые атрибуты на ходу посредством задаваемых формул. При этом домены вычисляемых виртуальных атрибутов определяются автоматически.