<<
>>

1.4.3. Реляционная модель

Реляционную модель ввел в 1970 г. Э.Ф. Кодд.

Быстрому распространению реляционных моделей способствовало два фактора. Во-первых, БД представляются нам в виде двухмерных таблиц (отношений), встречающихся в повседневной практике, поиск и обработка в которых не зависят от организации хранения данных в памяти ЭВМ.

Во-вторых, реляционная БД с математической точки зрения - это конечный набор отношений различной арности, т.е. теория реляционных БД становится областью приложений математической логики и современной алгебры.

Рассмотрим реляционную модель на примере таблиц с именами ПРОИЗВОДИТЕЛЬ, ТОВАР, ПОТРЕБИТЕЛЬ и ПОСТАВКА. Каждая таблица подобна последовательному набору данных. Строки таблиц соответствуют записям наборов, а столбцы - полям записей. Такие таблицы являются частным случаем конструкции, называемой в математике отношением (реляцией). Представление наборов данных в виде отношений и применение к ним математической теории отношений есть основа реляционных моделей БД.

Таблица 1.1. ПРОИЗВОДИТЕЛЬ Код Наименование Город производителя производителя (КПР) (НПР) (ГПР) ПР1 Форд-Юнион Минск ГТР2 ГАЗ Н. Новгород ПРЗ ВАЗ Тольятти Таблица 1.2. ТОВАР

Код товара (КТ) Наименование товара (НТ) Код производителя (КПР) Цена (ЦЕНА) Дата выпуска (ДАТА) Т1 Форд-Экскорт ПР1 13 10.10.96 Т2 Форд-Транзит ПР1 17 15.05.95 ТЗ ГАЗ ПР2 31 27.09.96 Т4 ВАЗ ПРЗ 10 03.07.96 Таблица 1.3. ПОТРЕБИТЕЛЬ

Код Наименование Город Рейтинг потребителя потребителя (КПТ) (НПТ) (ГПТ) (РТ) ПТ1 Парк Минск 30 ПТ2 Дума Москва 50 ПТЗ ЗИЛ Москва 50 ПТ4 Завод Киев 30 ПТ5 Корабль-завод С.-Петербург 40 Таблица 1.4. ПОСТАВКА

Код производителя (КПР) Код товара (КТ) Код потребителя (КПТ) Количество (КОЛ) ПР1 Т1 ПТ1 100 ПР1 Т1 ПТ2 200 ПР1 Т2 ПТЗ 150 ПР2 ТЗ ПТ2 100 ПР2 ТЗ ПТЗ 50 ПРЗ Т4 ПТ1 200 ПРЗ Т4 ПТ2 500 ПРЗ Т4 ПТЗ 300 Реляционная модель отличается от иерархической и сетевой моделей простым и единообразным способом представления данных в виде таблиц.

Отсюда следует и единообразие набора операторов для работы с данными, т.е. для каждой из функций (включить, удалить, изменить) требуется только один оператор.

Основные операции запоминания данных ВКЛЮЧИТЬ, УДАЛИТЬ, ИЗМЕНИТЬ запись легко реализуются в реляционных моделях БД.

Основной принцип реляционного подхода заключается в использовании операций обработки над таблицами, а не над записями, как в других моделях, с целью извлечения из таблицы желаемой таблицы и формирования новых таблиц. Другими словами, процесс получения результата состоит в формировании новых таблиц из уже существующих.

Покажем эффективность применения на множестве таблиц трех простейших операторов ВЫБРАТЬ, ПРОЕКТИРОВАТЬ, СОЕДИНИТЬ.

Оператор ВЫБРАТЬ строит новую таблицу, выбирая горизонтальное подмножество существующей, т.е. всех строк, удовлетворяющих некоторому условию. Оператор ПРОЕКТИРОВАТЬ, наоборот, формирует вертикальное подмножество существующей таблицы посредством извлечения заданного множества столбцов и удаления из него дублирующих строк. Две таблицы, имеющие общий столбец, можно объединить в новую с помощью оператора СОЕДИНИТЬ. Из исходных таблиц выбираются строки и соединяются с равными значениями общего столбца, в результате чего получается строка новой таблицы. Каждый из операторов применяет одну или две таблицы в качестве операндов.

Изучим такой запрос: «Получить наименование товара, его цену и количество, наименование производителя и наименование потребителя, который поставляется из города Минска в город Москву».

Для получения ответа требуется выполнить следующие действия:

Шаг 1. СОЕДИНИТЬ ПОСТАВКА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬ по КПР, ПОЛУЧАЯ РАБІ.

Шаг 2. ВЫБРАТЬ РАБІ, ГДЕ ГПР=Минск И ГТТГ=Москва, ПОЛУЧАЯ РАБ2.

Шаг 3. ПРОЕКТИРОВАТЬ РАБ2 НА НТ, ЦЕНА, КОЛ, НПР, НПТ, ПОЛУЧАЯ РЕЗУЛЬТАТ.

Нетрудно заметить, что основной принцип реляционного подхода к проектированию моделей БД заключается в использовании логических операций над таблицами (отношениями) с целью извлечения из таблицы желаемого отношения (отношений) и формирования новых.

Другими словами, процесс получения результата состоит в формировании новых таблиц из уже существующих.

Введем еще одно важное понятие баз данных - "целостность данных", применяемое в различных моделях БД. Целостность (integrity) данных - это набор правил, которые предназначе- ны для защиты информации от ее искажения при вводе, удалении, изменении или обработке. Объясним понятие целостности данных на примере реляционной модели. Например, в табл. 1.4 ПОСТАВКА мы введем новую запись о поставке товара потребителю ПТ6, информация (запись) о котором в табл. 1.3 ПОТРЕБИТЕЛЬ будет отсутствовать. Другими словами, поставка товара несуществующему потребителю безусловно является противоречием в базе данных, т.е. нарушением целостности данных.

Можно указать следующие достоинства реляционных моделей

данных: 1.

Упрощение схемы данных для пользователя. Как уже известно, древовидная и сетевая модели объединяют в одной схеме понятия логического и физического уровней, т.е. построение схемы пользователем требует хорошего знания технических приемов, реализованных в системе, если необходимо получить эффективную в использовании БД. Преимуществом реляционной модели перед другими моделями является простая и удобная для пользователя схема данных, представляемая в виде таблиц. 2.

Улучшение логической и физической независимости. Логическая независимость допускает возможность применения одной концептуальной модели различными пользователями. Физическая независимость дает возможность в целях эффективности использования БД модифицировать физическую организацию данных и пути доступа. Например, необходимо добавить или удалить некоторую связь между записями без изменения программы. В иерархической и сетевой моделях физическая независимость является слабой, так как схема зависит от физического описания, и, следовательно, любое физическое изменение пути доступа в той или иной степени ведет к необходимости изменения программы. Физическая независимость реляционной модели состоит в том, что модель данных не включает никаких физических описаний.

В действительности физическое представление отношений и путей доступа описывается независимо от описания логической схемы отношений. 3.

Оптимизация доступа к БД. Увеличение физической независимости требует от системы выбора наилучшей стратегии доступа. Поскольку в программе не определяется стратегия доступа, то система выбирает наиболее эффективную из возможных. 4.

Улучшение целостности и защиты данных. СУБД, ориентированные на иерархические и сетевые модели, имеют ограничен- ные средства для поддержания целостности и защиты данных. Требования целостности определяются логическими терминами на уровне концептуальной схемы. Реляционная модель позволяет улучшить выражение требований целостности путем использования языка высокого уровня.

Для обеспечения безопасности и секретности необходимо указать информацию, которую нужно защитить, и пользователей, применяющих данную информацию. 5.

Возможности различных применений. Использование простой реляционной схемы и языка запросов, рассчитанного на непрограммистов, позволяет расширить области применений. 6.

Обеспечение методологического подхода. Главной целью модели БД является возможность описания реального мира. В реляционной модели определение первой, второй, третьей нормальных форм основывается на математической теории отношений, позволяет пользователю структурировать информацию, точно идентифицируя связи, существующие между элементами информации, и ограничения, которым эти элементы должны удовлетворять. Кроме того, концепция нормальной формы отношения есть средство измерения уровня качества модели. Данная схема предоставляет пользователю возможность изменять любые значения одних отношений, не затрагивая других.

Недостатком реляционных моделей данных является - жесткость структуры данных (невозможность, например, задания строк таблицы произвольной длины) и зависимость скорости ее работы от размера базы данных. Для многих операций, определенных в такой модели, может оказаться необходимым просмотр всей базы.

<< | >>
Источник: А.Н. Романов и А.И. Змитрович. Информационные технологии в экономике: Учебное пособие для вузов. В 2 кн. Кн. 1. / Под ред.. - Мн.: ЗАО "Веды". 240 е.: ил.. 1998

Еще по теме 1.4.3. Реляционная модель:

  1. Учение о материи.
  2. Учение о бытии.
  3. Релятивистская модель реальности.
  4. 2.1 РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ
  5. 2.2 НОРМАЛИЗАЦИЯ ОТНОШЕНИЙ
  6. 2.3 СЕТЕВАЯ И ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ ДАННЫХ
  7. Алгоритм получения структуры иерархической БД 1.
  8. МОДЕЛЬ ИНВЕРТИРОВАННЫХ ФАЙЛОВ И ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫЕ СИСТЕМЫ
  9. 4.1 СЕМАНТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДАННЫХ
  10. Фреймы
  11. 1.4. Модели представления данных
  12. 1.4.3. Реляционная модель
  13. 1.6. Реляционная алгебра
  14. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К КОНСТИТУИРОВАНИЮ СОЦИАЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛИЗАЦИИ Новицкая Т.Е.
  15. Система математических моделей гравитационного поля Земли