Базы дадзеных рэляцыйныя. Паняцце рэляцыйнай базы дадзеных

З'яўленне кампутарнай тэхнікі ў нашай сучаснасці азнаменавала інфармацыйны пераварот ва ўсіх сферах чалавечай дзейнасці. Але для таго, каб уся інфармацыя не стала непатрэбным смеццем ў глабальнай сетцы Інтэрнэт, была вынайдзенай сістэма баз дадзеных, у якой матэрыялы сартуюцца, сістэматызуюцца, у выніку чаго іх лёгка адшукаць і прадставіць наступнай апрацоўцы. Існуюць тры асноўныя разнавіднасці - вылучаюць базы дадзеных рэляцыйныя, іерархічныя, сеткавыя.

фундаментальныя мадэлі

Вяртаючыся да ўзнікнення баз дадзеных, варта сказаць, што гэты працэс быў досыць складаным, ён бярэ свой пачатак разам з развіццём праграмуемага абсталявання апрацоўкі інфармацыі. Таму нядзіўна, што колькасць іх мадэляў на дадзены момант дасягае больш за 50, але асноўнымі з іх лічацца іерархічная, рэляцыйная і сеткавая, якія і да гэтага часу шырока прымяняюцца на практыцы. Што ж яны сабой уяўляюць?

Іерархічная база дадзеных мае дрэвападобную структуру і складаецца з дадзеных розных узроўняў, паміж якімі існуюць сувязі. Сеткавая мадэль БД уяўляе сабой больш складаны шаблон. Яе структура нагадвае іерархічную, а схема пашыраная і ўдасканаленая. Розніца паміж імі ў тым, што нашчадкавыя дадзеныя іерархічнай мадэлі могуць мець сувязь толькі з адным продкам, а ў сеткавай іх можа быць некалькі. Структура рэляцыйнай базы дадзеных значна складаней. Таму яе варта разабраць больш падрабязна.

Асноўнае паняцце рэляцыйнай базы дадзеных

Такая мадэль была распрацавана ў 1970-х гадах доктарам навукі Эдгарам Коддом. Яна ўяўляе сабой лагічна структураванай табліцу з палямі, якая апісвае дадзеныя, іх адносіны паміж сабой, аперацыі, вырабленыя над імі, а галоўнае - правілы, якія гарантуюць іх цэласнасць. Чаму мадэль называецца рэляцыйнай? У яе аснове ляжаць адносіны (ад лац. Relatio) паміж дадзенымі. Існуе мноства азначэнняў гэтага тыпу базы дадзеных. Рэляцыйныя табліцы з інфармацыяй значна прасцей сістэматызаваць і надаць апрацоўцы, чым у сеткавай або іерархічнай мадэлі. Як жа гэта зрабіць? Дастаткова ведаць асаблівасці, структуру мадэлі і ўласцівасці рэляцыйных табліц.

Працэс мадэлявання і складання асноўных элементаў

Для таго каб стварыць уласную СКБД, варта скарыстацца адным з інструментаў мадэлявання, прадумаць, з якой інфармацыяй вам неабходна працаваць, спраектаваць табліцы і рэляцыйныя адно-і множныя сувязі паміж дадзенымі, запоўніць ячэйкі сутнасцяў і ўсталяваць першасны, знешнія ключы.

Мадэляванне табліц і праектаванне рэляцыйных баз дадзеных робіцца з дапамогай бясплатных інструментаў, такіх як Workbench, PhpMyAdmin, Case Studio, dbForge Studio. Пасля дэталёвай праекціроўкі варта захаваць графічна гатовую рэляцыйную мадэль і перавесці яе ў гатовы SQL-код. На гэтым этапе можна пачынаць працу упарадкавана дадзеных, іх апрацоўку і сістэматызацыю.

Асаблівасці, структура і тэрміны, звязаныя з рэляцыйнай мадэллю

Кожны крыніца па-свойму апісвае яе элементы, таму для меншай блытаніны хацелася б прывесці невялікую падказку:

• рэляцыйная таблічка = сутнасць;
• макет = атрыбуты = найменне палёў = загаловак слупкоў сутнасці;
• асобнік сутнасці = картэж = запіс = радок таблічкі;
• значэнне атрыбуту = вочка сутнасці = полі.

Для пераходу да ўласцівасцяў рэляцыйнай базы дадзеных варта ведаць, з якіх базавых кампанентаў яна складаецца і для чаго яны прызначаны.

1. Сутнасць. Табліца рэляцыйнай базы дадзеных можа быць адна, а можа быць цэлы набор з табліц, якія характарызуюцца апісаныя аб'екты дзякуючы якія захоўваюцца ў іх дадзеных. У іх фіксаванае колькасць палёў і пераменны лік запісаў. Табліца рэляцыйнай мадэлі баз дадзеных складаецца з радкоў, атрыбутаў і макета.
2. Запіс - пераменны лік радкоў, якія адлюстроўваюць дадзеныя, што характарызуе апісваны аб'ект. Нумарацыя запісаў вырабляецца сістэмай аўтаматычна.
3. Атрыбуты - дадзеныя, якія дэманструюць сабой апісанне слупкоў сутнасці.
4. Поле. Ўяўляе сабой слупок сутнасці. Іх колькасць - фіксаваная велічыня, якая ўсталёўваецца падчас стварэння або змены табліцы.

Цяпер, ведаючы складнікі элементы табліцы, можна пераходзіць да ўласцівасцяў рэляцыйнай мадэлі database:

• Сутнасці рэляцыйнай БД двухмерныя. Дзякуючы гэтай уласцівасці з імі лёгка праробліваць розныя лагічныя і матэматычныя аперацыі.
• Парадак прытрымлівання значэнняў атрыбутаў і запісаў у рэляцыйнай табліцы можа быць адвольным.
• Слупок ў межах адной рэляцыйнай табліцы павінен мець сваё індывідуальнае назву.
• Усе дадзеныя ў Стоўбцах сутнасці маюць фіксаваную даўжыню і аднолькавы тып.
• Любая запіс у сутнасці лічыцца адным элементам дадзеных.
• Складнікі кампаненты радкоў адзіныя ў сваім родзе. У рэляцыйнай сутнасці адсутнічаюць аднолькавыя радка.

Зыходзячы з уласцівасцяў рэляцыйнай СКБД, зразумела, што значэнні атрыбутаў павінны быць аднолькавага тыпу, даўжыні. Разгледзім асаблівасці значэнняў атрыбутаў.

Асноўныя характарыстыкі палёў рэляцыйных БД

Назвы палёў павінны быць унікальнымі ў рамках адной сутнасці. Тыпы атрыбутаў або палёў рэляцыйных баз дадзеных апісваюць, дадзеныя якой катэгорыі захоўваюцца ў палях сутнасцяў. Поле рэляцыйнай базы дадзеных павінна мець фіксаваны памер, які вылічваецца ў знаках. Параметры і фармат значэнняў атрыбутаў вызначаюць манеру выпраўленні ў іх дадзеных. Яшчэ ёсць такое паняцце, як "маска", ці "шаблон ўводу". Яно прызначана для вызначэння канфігурацыі ўводу дадзеных у значэнне атрыбуту. Абавязкова пры запісе няправільнага тыпу дадзеных у поле павінна выдавацца паведамленне аб памылцы. Таксама на элементы палёў накладваюцца некаторыя абмежаванні - умовы праверкі дакладнасці і беспамылковасці ўводу дадзеных. Існуе некаторы абавязковае значэнне атрыбуту, якое адназначна павінна быць запоўнена дадзенымі. Некаторыя радкі атрыбутаў могуць быць запоўненыя NULL-значэннямі. Дазваляецца ўвод пустых дадзеных у атрыбуты палёў. Як і паведамленне пра памылку, ёсць значэння, якія запаўняюцца сістэмай аўтаматычна - гэта дадзеныя па змаўчанні. Для паскарэння пошуку любых дадзеных прызначана індэксавацца полі.

Схема двухмернай рэляцыйнай табліцы базы дадзеных

Для дэталёвага разумення сістэмы кіравання мадэлі з дапамогай SQL лепш за ўсё разгледзець схему на прыкладзе. Нам ужо вядома, што ўяўляе сабой рэляцыйная БД. Запіс у кожнай табліцы - гэта адзін элемент дадзеных. Каб прадухіліць надмернасць дадзеных, неабходна правесці аперацыі нармалізацыі.

Базавыя правілы нармалізацыі рэляцыйнай сутнасці

1. Значэнне назвы поля для рэляцыйнай табліцы павінна быць унікальным, адзіным у сваім родзе (першая нармальная форма - 1НФ).

2. Для табліцы, якая ўжо прыведзена да 1НФ, найменне любога неидентифицирующего слупка павінна быць залежным ад унікальнага ідэнтыфікатара табліцы (2НФ).

3. Для ўсёй табліцы, што ўжо знаходзіцца ў 2НФ, кожнае неидентифицирующее поле не можа залежаць ад элемента іншага неапазнанага значэння (3НФ сутнасці).

Базы дадзеных: рэляцыйныя сувязі паміж табліцамі

Існуе 2 асноўных выгляду сувязяў рэляцыйных таблічак:

• «Адзін-многія». Узнікае пры адпаведнасці адной ключавой запісу табліцы №1 некалькім асобнікам другі сутнасці. Значок ключа на адным з канцоў праведзенай лініі кажа пра тое, што сутнасць знаходзіцца на баку "адзін", другі канец лініі часцяком адзначаюць сімвалам бясконцасці.

• Сувязь «шмат-шмат» утвараецца ў выпадку ўзнікнення паміж некалькімі радкамі адной сутнасці яўнага лагічнага ўзаемадзеяння з шэрагам запісаў іншы табліцы.
• Калі паміж двума сутнасцямі ўзнікае канкатэнацыя «адзін да аднаго», гэта значыць, што ключавы ідэнтыфікатар адной табліцы прысутнічае ў іншай сутнасці, тады варта прыбраць адну з табліц, яна лішняя. Але часам выключна ў мэтах бяспекі праграмісты наўмысна падзяляюць дзве сутнасці. Таму гіпатэтычна сувязь «адзін да аднаго» можа існаваць.

Існаванне ключоў у рэляцыйнай базе дадзеных

Першасны і другасны ключы вызначаюць патэнцыйныя адносіны базы дадзеных. Рэляцыйныя сувязі мадэлі дадзеных могуць мець толькі адзін патэнцыйны ключ, гэта і будзе primary key. Што ж ён сабой уяўляе? Першасны ключ - гэта слупок сутнасці або набор атрыбутаў, дзякуючы якім можна атрымаць доступ да дадзеных канкрэтнай радка. Ён павінен быць унікальным, адзіным, а яго поля не могуць утрымліваць пустых значэнняў. Калі першасны ключ складаецца ўсяго з аднаго атрыбуту, тады ён называецца простым, у іншым выпадку будзе складнікам.

Акрамя першаснага ключа, існуе і знешні (foreign key). Многія не разумеюць, якая паміж імі розніца. Разбяром іх больш дэталёва на прыкладзе. Такім чынам, існуе 2 табліцы: «Дэканат» і «Студэнты». Сутнасць «Дэканат» змяшчае поля: «ID студэнта», «Прозвішча, імя» і «Група». Табліца «Студэнты» мае такія значэнні атрыбутаў, як «Прозвішча, імя», «Группа» і «Сярэдні баль». Бо ID студэнта не можа быць аднолькавым для некалькіх студэнтаў, гэта поле і будзе першасным ключом. «Прозвішча, імя» і «Группа» з табліцы «Студэнты» могуць быць аднолькавымі для некалькіх чалавек, яны спасылаюцца на ID нумар студэнта з сутнасці «Дэканат», таму могуць быць выкарыстаны ў якасці вонкавага ключа.

Прыклад мадэлі рэляцыйнай базы дадзеных

Для нагляднасці прывядзем просты прыклад рэляцыйнай мадэлі базы дадзеных, якая складаецца з двух сутнасцяў. Існуе табліца з назвай «Дэканат».

Неабходна правесці сувязі, каб атрымалася паўнавартасная рэляцыйная база дадзеных. Запіс "Ян-41", як і "Ян-72", можа прысутнічаць не аднойчы ў таблічцы "Дэканат", таксама прозвішча, імя і імя па бацьку студэнтаў у рэдкіх выпадках могуць супадаць, таму дадзеныя поля ніяк нельга зрабіць першасным ключом. Пакажам сутнасць «Студэнты».

Як мы бачым, тыпы палёў рэляцыйных баз дадзеных цалкам адрозніваюцца. Прысутнічаюць як лічбавыя запісы, так і знакавыя. Таму ў наладах атрыбутаў варта паказваць значэнні integer, char, vachar, date і іншыя. У табліцы "Дэканат" унікальным значэннем з'яўляецца толькі ID студэнта. Дадзенае поле можна ўзяць за першасны ключ. Прозвішча, імя, група і тэлефон з сутнасці "Студэнты" могуць быць узятыя як знешні ключ, якія спасылаюцца на ID студэнта. Сувязь ўстаноўлена. Гэта прыклад мадэлі з сувяззю «адзін да аднаго». Гіпатэтычна адна з табліц лішняя, іх можна лёгка аб'яднаць у адну сутнасць. Каб ID-нумары студэнтаў не сталі ўсеагульнае вядомымі, цалкам рэальна існаванне двух табліц.