Введение в базы данных Ограничения, присущие файловым системам

Лекция 4. Реляционная модель данных. Структурная составляющая реляционной модели

4 Реляционная модель данных. Структурная составляющая реляционной модели
4.1 Введение в реляционную модель
Согласно Дейту, реляционная модель состоит из трех частей:
 структурной части;
 целостной части;
 манипуляционной части.
Структурная часть постулирует, что единственной структурой данных, используемой в реляционной модели, является нормализованное n-арное отношение.
Целостная часть описывает ограничения специального вида, которые должны выполняться для любых отношений в любых реляционных базах данных. Это целостность сущностей и целостность внешних ключей (по ссылкам).
Манипуляционная часть описывает два эквивалентных способа манипулирования реляционными данными - реляционную алгебру и реляционное исчисление.
4.2 Структурная часть модели реляционной БД
Основными понятиями реляционных баз данных являются тип данных, домен, атрибут, кортеж, ключ, отношение, схема отношения.
Для начала покажем смысл этих понятий на примере отношения СОТРУДНИКИ, содержащего информацию о сотрудниках некоторой организации.

Рисунок 4.1 - Отношение «сотрудники»
4.2.1 Тип данных
Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью адекватно понятию типа данных в языках программирования.
Тип данных (встречается также термин вид данных) — фундаментальное понятие теории программирования. Тип данных определяет:
1) множество значений;
2) набор операций, которые можно применять к таким значениям;
3) способ реализации хранения значений и выполнения операций.
Реляционная модель требует, чтобы типы используемых данных были простыми. Простые, или атомарные, типы данных не обладают внутренней структурой. Конечно, понятие атомарности относительно. Так, строковый тип данных можно рассматривать как одномерный массив символов, а целый тип данных - как набор битов. Важно лишь то, что при переходе на такой низкий уровень теряется семантика (смысл) данных. Если строку, выражающую, например, фамилию сотрудника, разложить в массив символов, то при этом теряется смысл такой строки как единого целого. Требование, чтобы тип данных был простым, нужно понимать так, что в реляционных операциях не должна учитываться внутренняя структура данных. И должны быть описаны действия, которые можно производить с данными как с единым целым. Более того, в некоторых реляционных СУБД можно создать свой, сколь угодно сложный тип данных, описать возможные действия с этим типом данных, и, если в операциях не требуется знание внутренней структуры данных, то такой тип данных также будет простым с точки зрения реляционной теории.
В современных реляционных БД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (таких как "деньги"), а также специальных "темпоральных" данных (дата, время, временной интервал). В нашем примере мы имеем дело с данными трех типов: строки символов, целые числа и "деньги".