Реляционная модель данных - это... Определение, понятие, структура и теория нормализации

Реляционная модель данных — это уникальный подход к управлению параметрами с использованием структуры и языка в соответствии с предикатной логикой единичного порядка. Она впервые была описана в 1969 году английским ученым Коддом. В этом проекте все параметры представлены в виде кортежей, сгруппированных в определенные отношения.

Цель реляционной модели данных...

...это предоставлять декларативный метод для указания моделей и запросов.

Пользователи непосредственно отмечают, какую информацию содержит база данных и какую теорию они хотят от нее. И также позволяют программному обеспечению системы управления базами позаботиться об описании структур для ее хранения. Важна и информационно-поисковая процедура для ответов на запросы.

Большинство РБД используют определения данных SQL и язык поиска. Эти системы реализуют то, что можно рассматривать как инженерное приближение к реляционной модели.

Таблицу в схеме базы данных SQL соответствует предикатной переменной. Ключевые ограничения и запросы SQL соответствуют предикатам.

Однако такие базы данных во многих деталях отклоняются от реляционной модели, и Кодд яростно выступал против перемен, которые ставят под угрозу исходные принципы.

Обзор

Основная идея реляционной модели данных — это описание всей базы в качестве набора предикатов для конечного составляющего переменных, описывающих ограничения на возможные значения и их комбинации. Содержимое в любой момент времени представляет собой конечную (логическую) модель. То есть набор отношений, по одному на переменную предиката, так что все компоненты удовлетворены. Именно это реляционная модель данных.

Альтернативы

Другими моделями являются иерархическая и сетевая системы. Некоторые из них, использующие более старые архитектуры, до сих пор популярны в центрах обработки данных с высокими требованиями к объему. Или в тех случаях, когда существующие системы настолько сложны и абстрактны, что переход на них, использующих реляционную модель, будет непозволительно дорогим. И также следует отметить новые объектно-ориентированные базы данных.

Реализация

Было совершено несколько попыток получить истинную материализацию РМД, первоначально определенную Коддом и объясненную другими учеными.

Реляционная модель представления данных являлась главной в своем роде, которая была описана в формально-математических терминах. Иерархические и сетевые базы существовали до реляционных систем, но их спецификации были относительно неформальными. После того как РМД была определена, специалисты делали много попыток сравнить и сопоставить различные модели - и это привело к появлению более строгих описаний ранних систем. Хотя процедурный характер интерфейсов манипулирования данными для иерархических и сетевых баз ограничивал возможности для формализации.

Темы

Фундаментальным предположением о понятии реляционной модели данных является то, что все они представлены в виде математической "п" - типичных отношений, "Сп" - парной связи, являющейся подмножеством в декартовом произведении из нескольких доменов. В математической модели рассуждение о таких данных осуществляется в двузначной логике предикатов, что обозначает, что для каждого предложения есть две возможные оценки: либо истина, либо ложь (и нет третьего значения, такого как неизвестно или неприменимо, каждый из которых часто ассоциируется с понятием 0). Данные обрабатываются с помощью исчисления или алгебры, которые эквивалентны в выразительной силе.

Виды моделей данных, реляционная модель данных

РМД позволяет разработчику создавать согласованное, логическое представление информации. Это все достигается путем включения заявленных ограничений в проект базы данных, который обычно называют логической схемой. Теория заключается в разработке процесса нормализации моделей, посредством которого проект с определенными желаемыми свойствами может быть выбран из набора логически эквивалентных альтернатив. В планах доступа и других реализациях и эксплуатациях детали обрабатываются СУБД-двигателем и не отражены в логической модели. Это контрастирует с обычной практикой, в которой настройка производительности часто требует изменений в логической функции.

Основная реляционная модель данных представляет строительный блок — это домен или тип информации, обычно сокращенный до минимума. Кортеж представляет собой упорядоченный набор из значений атрибутов. А они, в свою очередь, являются взаимной парой имени и типа. Это может быть либо скалярное значение, либо более сложный вариант.

Отношение состоит из заголовка и тела

Первый — это набор атрибутов.

Тело (с n-ным отношением) — это комплект из кортежей.

Заголовок касательства также является темой каждой структуры.

Реляционная модель данных определяется как набор из n- кортежей. Как в математике, так и в МРД комплект представляет собой неупорядоченную коллекцию уникальных недублированных элементов, хотя некоторые СУБД навязывают последовательность своим данным. В математике кортеж имеет порядок и допускает дублирование. Э. Ф. Кодд первоначально установил кортежи, используя это математическое определение.

Позже одна из замечательных идей Э. Ф. Кодда заключалась в том, что использование имен атрибутов вместо упорядочения было бы намного более удобным (в общем случае) в компьютерном языке, основанном на отношениях. Это утверждение все еще полезно сегодня. Хотя концепция изменилась, название «кортеж» не трансформировалось. Непосредственным и важным следствием этой отличительной черты является то, что в реляционной модели декартово произведение становится коммутативным.

Таблица — это общепринятое визуальное представление отношений. Кортеж похож на концепцию строки.

Relvar является именованной переменной какого-то определенного типа касательства, к которому во все времена некоторая связь этого типа присваивается, хотя взгляд может содержать ноль кортежи.

Основы реляционной модели данных: вся информация представлена значениями информации в отношениях. В соответствии с этим принципом реляционная база представляет собой набор relvars, и результат каждого запроса представляется в виде касательства.

Согласованность реляционной базы данных обеспечивается не правилами, встроенными в приложения, которые ее используют, а скорее ограничениями, объявленными как часть логической схемы и внедренными СУБД для всех приложений. Ограничения выражаются в использовании реляционных операторов сравнения, из которых только один является подмножеством (⊆), теоретически достаточным. На практике ожидается, что будет доступно несколько полезных сокращений, из которых наиболее важными являются ключи-кандидаты и ограничения внешнего источника. Именно это все является реляционной моделью данных.

Интерпретация

Для того чтобы в полной мере оценить РМД, необходимо понять предполагаемую интерпретацию в виде отношения.

Тело касательства иногда называют его расширением. Это связано с тем, что его следует интерпретировать как представление увеличения некоторого предиката. Это набор истинных предложений, которые можно сформировать, заменив каждую свободную переменную именем.

Между объектно-реляционными моделями данных существует взаимно однозначное соответствие. Каждый кортеж тела отношения предоставляет значения атрибутов для создания экземпляра предиката путем подстановки каждой из его свободных переменных. Результатом является утверждение, которое считается верным из-за появления кортежа в теле отношения. Наоборот, каждый процесс, заголовок которого соответствует названию отношений, но который не появляется в теле, считается ложным.

Это предположение известно как гипотеза о замкнутом мире. Она часто нарушается в практических базах данных, где отсутствие кортежа может означать, что истинность соответствующего предложения неизвестна. Например, отсутствие некоторых понятий («Джон», «испанский») в таблице языковых навыков необязательно может служить доказательством того, что мальчик по имени Джон не говорит на испанском языке.

Применение к базам данных, теория нормализации

Субъект информации, используемый в типичной реляционной РМД, может быть набором целых чисел, комплектом символьных строк, составляющим дат или двумя логическими значениями true и false и так далее. Соответствующими именами субъектов для этих фигур могут быть строки с наименованиями "Индекс", "Выполнить необходимую работу", "Время", "Логическое значение" и так далее и тому подобное.

Однако важно понимать, что теория отношений не определяет, какие типы должны поддерживаться. И это действительно правда, в настоящее время ожидается, что положения будут доступны для пользовательских субъектов в дополнение к встроенным, предоставляемым системой.

Атрибут

Это термин, используемый в теории для того, что ,как правило, называют столбцом. Точно так же таблица обычно используется вместо теоретического термина касательства (хотя в SQL он отнюдь не является синонимом отношения). Структура данных таблицы указывается в виде списка определений столбцов, в каждом из которых пишется уникальное имя колонки и тип значений, разрешенных для него.

Атрибут значение является записью в определенном месте, например, John Doe и 35.

Кортеж в основном то же самое, что и ряд, за исключением того, что в СУБД SQL, где смыслы столбцов в строке упорядочены, кортежи не разделены. Вместо этого каждое значение определения идентифицируется исключительно по его названию, а не по его порядковой позиции в кортеже. Имя атрибута может быть Name или Age.

Отношение

Оно представляет собой таблицу определения структуры наряду с появлением данных в этом строении. Дефиниция — это заголовок, а данные в нем — это тело, набор строк. Переменная отношений обычно называется основной таблицей. Заголовок присваиваемого ему значения в любое время соответствует указанному в заданной клетке, а его тело отвечает тому, которое было ему присвоено последним, вызывая некоторый оператор обновления (обычно INSERT, UPDATE или DELETE).

Теоретико-множественная формулировка

Основные понятия в реляционной модели отношений - имена и названия атрибутов. Их необходимо представлять как строки, такие как "Персона" и "Наименование", и обычно нужно будет использовать переменные, чтобы охватить их. Другое базовое понятие — набор атомарных значений, который содержит необходимые и важные смыслы, такие как числа и строки.