Реляционные базы данных

Содержание

 

Введение................................................................................................................3

1 Базовые понятия реляционных  баз данных........................................................5

1.1 Понятия домен, отношения, заголовок, кортеж, атрибут…..........................5

1.2 Первичный ключ и интуитивная  интерпретация реляционных понятий....10

1.3 Двенадцать правил Кодда...............................................................................11

2 Реляционные СУБД..............................................................................................15

2.1 Современные реляционные СУБД...................................................................15

2.2 Реляционная модель данных.........................................................................18

2.3 Проектирование реляционной  БД..................................................................20

Заключение...........................................................................................................23

Глоссарий............................................................................................................25

Список использованных источников....................................................................27

Приложения.............................................................................................................28

Введение

 

Реляционная база данных — база данных, основанная на реляционной модели данных. Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД.

Использование реляционных баз данных было предложено доктором Коддом из компании IBM в 1970 году.

Эти модели характеризуются  простотой структуры данных, удобным  для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального  аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных. В связи с широким использованием реляционного подхода в создании базы данных, изучение данной темы является актуальным на данный момент.

Объект базы данных —  это любой объект, определенный в  базе данных, который используется для хранения информации или обращения к ней.¹

Реляционная база создается  и затем управляется с помощью  реляционной системы управления базами данных.

Реляционная модель ориентирована  на организацию данных в виде двумерных  таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

• каждый элемент таблицы - один элемент данных; повторяющиеся группы отсутствуют;
• все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;
• каждый столбец имеет уникальное имя;
• одинаковые строки в таблице отсутствуют;
• порядок следования строк и столбцов может быть произвольным. Таблица такого рода называется отношением.

База данных, построенная с помощью отношений, называется реляционной базой данных. Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы - атрибутам отношений, доменам, полям. Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ.

Разделением логического  и физического уровней системы  она упрощает процесс отображения "уровня реального мира", в структуру, которую система может прямо поддерживать. Поскольку реляционная структура сама по себе концептуально проста, она позволяет реализовывать небольшие и/или простые (и поэтому легкие для создания) базы данных, такие как персональные, сама возможность реализации которых никогда даже бы не рассматривалась в старых более сложных системах.

Достоинствами реляционного подхода принято считать следующие  свойства: реляционный подход основывается на небольшом числе интуитивно понятных абстракций, на основе которых возможно простое моделирование наиболее распространенных предметных областей; эти абстракции могут быть точно и формально определены.

Объект исследования - Реляционные базы данных.

Предмет исследования –  изучение понятий и технологий создания реляционных баз данных.

Основной целью работы является демонстрация простоты и возможности  интуитивной интерпретации выше обозначенных понятий.

Исходя из поставленной цели, определим основные задачи курсовой работы:

- Дать определение базовых понятия реляционных баз данных,

- Рассмотреть двенадцать правил Кодда,

- Изучить организацию и проектирование реляционных СУБД.

В ходе исследования были использованы следующие методы: императивный, диспозитивный, логический.

Практическая значимость заключается в том, что представленный материал можно использовать при написании рефератов, контрольных и курсовых работ, а также при подготовке к семинарским и практическим занятиям.

Основная часть

1 Базовые понятия реляционных  баз данных

 

1.1 Понятия домен, отношения, заголовок, кортеж, атрибут

 

Реляционная база данных – это набор из R-таблиц и только R-таблиц, то есть считается, что никаким  образом иначе (переменные, массивы, и т.д.) данные в основании не представляются.

 В рамках реляционной теории есть список операций, которые могут быть вынесены по R-таблицам и так, чтобы R-таблица была результатом снова. Обычно это следует за операциями:

- Основные операции: сужение  - исключение таблицы некоторых  строк; проекция - исключение таблицы  некоторых столбцов; Декартово произведение - от двух таблиц переворачивает третье принципом Декартова произведения двух канатных оснасток; связка - связка канатных оснасток двух таблиц; различие - различие канатных оснасток двух таблиц; присвоение - конкретные таблицы I приспосабливали значение прессования по R-таблицам;

- Производные операции: группа операций соединения; пересечение  - пересечение множеств строк  двух таблиц; дивизион - позволяет  отвечать на вопросы типа: «какие  студенты посещают все курсы?»;  раздел - позволяет отвечать на вопросы типа: «что пять подач в отделе больше всего платятся?»; расширение - добавление новых столбцов в таблице; суммирование - в новом столе с более малым, чем в начальном, числе строк, строки получаются как агрегация (например, суммирование на любом столбце) строки начального.²

Помимо "основных" таблиц, которые являются "первоначально  существующими в БД, имевшие результатом  операции позволяют получать выведенные таблицы - "представления", полученные в результате приложения операций.

 Если возможно говорить  об основной идее использования  реляционного подхода в СУБД, это - предсказуемость результатов  работы с данными, предоставленный  математический гимнастический  снаряд в основе этого подхода.  Действительно, как в основании  корректная математическая модель любой запрос к базе данных, сделанной на любом "корректном" (формальном) языке, влечет за собой ответ, однозначно определенный схемой данных и определенных данных Ли. Что-либо еще для пояснения потребителю, почему это получало, что, вместо другого результата, не требуется (это не обязано знать, например, о фактическом размещении данных на дисках или в буферах хранения или "смотреть" в файлах, чтобы получить описания информации о других).

 Кроме того, реляционный  подход приносит относительную простоту работы разработчику информационной системы, поскольку прикладная область часто описывается с точки зрения таблиц достаточно естественно.

Пустите нам выбирать после основных понятий реляционных  баз данных: тип данных, домен, атрибут, кортеж, соотношение, первичный ключ.

Рисунок 1 - Соотношение основных понятий реляционного подхода

Для начала покажем смысл  этих понятий на примере отношения СОТРУДНИКИ, содержащего информацию о служащих некоторого предприятия.³

Понятие домен имеет  некоторые аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементу типа данных. Если вычисление этого логического выражения дает результат «истина», то элемент данных является элементом домена. Наиболее правильное интуитивное понимание домена — допустимое множество значений определенного типа. Данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену.

Домен - это семантическое  понятие. Домен можно рассматривать  как подмножество значений некоторого типа данных имеющих определенный смысл. Домен характеризуется следующими свойствами:

- Домен имеет уникальное имя (в пределах базы данных)

- Домен определен на  некотором простом типе данных  или на другом домене

- Домен может иметь  некоторое логическое условие  , позволяющее описать подмножество  данных, допустимых для данного  домена

- Домен несет определенную  смысловую нагрузку

Например, домен  , имеющий смысл "возраст сотрудника" можно описать как следующее подмножество множества натуральных чисел:

Если тип данных можно  считать множеством всех возможных  значений данного типа, то домен  напоминает подмножество в этом множестве.

Отличие домена от понятия  подмножества состоит именно в том, что домен отражает семантику , определенную предметной областью. Может быть несколько  доменов, совпадающих как подмножества, но несущие различный смысл. Например, домены "Вес детали" и "Имеющееся количество" можно одинаково описать как множество неотрицательных целых чисел, но смысл этих доменов будет различным, и это будут различные домены.

Основное значение доменов  состоит в том, что домены ограничивают сравнения . Некорректно, с логической точки зрения, сравнивать значения из различных доменов, даже если они имеют одинаковый тип. В этом проявляется смысловое ограничение доменов. Синтаксически правильный запрос "выдать список всех деталей, у которых вес детали больше имеющегося количества" не соответствует смыслу понятий "количество" и "вес".

Замечание. Понятие домена помогает правильно моделировать предметную область. При работе с реальной системой в принципе возможна ситуация когда  требуется ответить на запрос, приведенный  выше. Система даст ответ, но, вероятно, он будет бессмысленным.

Не все домены обладают логическим условием, ограничивающим возможные значения домена. В таком  случае множество возможных значений домена совпадает с множеством возможных  значений типа данных.

Отношение - фундаментальное понятие реляционной модели данных. По этой причине модель также вызывают как реляционная (от английского соотношения - соотношение).

N-мерное отношение, или отношение R уровня n, называет подмножество декартовa пересечениями множеств , не обязательно различный. D1 начального схватывания, D2..., имя Dn в доменах модели (в СУБД тип данных понятия используется).

У соотношения есть простое выразительное истолкование, оно может быть представлено в форме таблицы, столбцы (поля, атрибуты), которые соответствуют входам доменов в соотношении, и строкам (запись) - к коммутируемым доступам от и значениям, принятым от исходных доменов. Число строк (кортежи) называет кардинальное число соотношения (количество элементов), или емкость соотношения.

Такая таблица обладает строкой свойств:

- В таблице нет никаких  двух идентичных строк.

- У таблицы есть  столбцы, соответствующие атрибутам  соотношения.

- У каждого атрибута  в соотношении есть уникальное  имя.

- Порядок строк в  таблице произвольное.

Атрибут здесь понят как доменный вход в соотношении. Линии соотношения называются как кортежи.

Час заголовка (или схема) соотношения r - конечное множество  упорядоченных пар типа <A, T>, где A вызывают как название атрибута, и  чай, определяет имя некоторого основного  типа или перед определенным доменом, который является набором допустимых значений. На определении это требуется, что все имена атрибутов в заголовке соотношения были различными.

В базах данных, как  кортеж вызывают группой соединенных  элементов данных.

В реляционных базах данных кортеж - элемент соотношения, строка таблицы; расположенное коммутируемое от и элементы.

Кортеж tr, соответствующий  заголовку Hr — множество упорядоченных  триплетов вида <A, T, v>, по одному такому триплету для каждого атрибута в Hr. Третий элемент – v – триплета <A, T, v> должен являться допустимым значением типа данных или домена T. Замечание: так как имена атрибутов уникальны, то указание домена в кортеже излишне.

Тело Br отношения —  неупорядоченное множество различных  кортежей tr.

Значением Vr отношения r называется пара множеств Hr и Br.

Как оценивают Регулятор  напряжения соотношения r, вызывается парой Часа наборов и фабричной  марки.⁴

Также есть понятие первичного ключа, такие коммутируемые из атрибутов, которые однозначно определяют кортеж и минимальны среди всех подмножеств (который является им, невозможно удалить любой из атрибутов). При добавлении новых записей первичный ключ обязан остаться первичным ключом (например, использование как первичный ключ коммутируемого Имя +Отчество + Фамилия сотрудника, даже если в момент создания таблицы полных тезок среди людей заводил ее, не была, будет неправильным).

Операции определили по соотношениям:⁵

- Связка - корпус нового  соотношения - связка старых корпусов