Информационные системы
Шрифт:
К основным достоинствам реляционного подхода к управлению базой данных следует отнести:
• наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют сравнительно просто моделировать большую часть распространенных предметных областей и допускают точные формальные определения, оставаясь интуитивно понятными;
• наличие простого и в то же время мощного математического аппарата, опирающегося главным образом на теорию множеств и математическую логику и обеспечивающего теоретический базис реляционного подхода к организации баз данных;
• возможность манипулирования данными
Несмотря на все свои достоинства, реляционные системы далеко не сразу получили широкое признание. Хотя уже во второй половине 70-х годов появились первые прототипы реляционных СУБД, долгое время считалось невозможным добиться эффективной реализации таких систем. Однако постепенное накопление методов и алгоритмов организации реляционных баз данных и управления ими привели к тому, что уже в середине 80-х годов реляционные системы практически вытеснили с мирового рынка ранние СУБД.
В настоящее время реляционные СУБД остаются одними из наиболее распространенных, несмотря на некоторые присущие им недостатки. Сейчас основным предметом критики реляционных СУБД является не их недостаточная эффективность, а также некоторая ограниченность таких систем при использовании в так называемых нетрадиционных областях (наиболее распространенными примерами являются системы автоматизации проектирования), в которых требуются предельно сложные структуры данных. Причем эта ограниченность реляционных СУБД является прямым следствием их простоты и проявляется лишь в отдельных предметных областях. Вторым часто отмечаемым недостатком реляционных баз данных является невозможность адекватного отражения семантики предметной области – средства представления знаний о семантической специфике предметной области в реляционных системах очень ограничены.
На устранение именно этих недостатков в основном и направлены исследования по созданию объектно-ориентированных баз данных.
Базовые понятия реляционной модели данных
Термин «реляционный» указывает, прежде всего, на то, что такая модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей, которые удобно представлять в виде двухмерной таблицы. Как показал Кодд, набор отношений (таблиц) может быть использован для хранения данных об объектах реального мира и моделирования связей между ними. Таким образом, реляционная модель данных представляет информацию в виде совокупности взаимосвязанных таблиц, которые принято называть отношениями, или реляциями.
Основными понятиями реляционной модели данных являются:
• тип данных;
• домен;
• атрибут;
• кортеж;
• ключ.
Рассмотрим смысл этих понятий на примере отношения (таблицы) СТУДЕНТЫ, содержащего информацию о студентах некоторого вуза (табл. 4.1).
Таблица 4.1. Пример отношения СТУДЕНТЫ реляционной базы данных
Тип данных
Понятие типа данных в реляционной модели данных полностью эквивалентно соответствующему понятию в алгоритмических языках. Набор поддерживаемых типов данных определяется СУБД и может значительно различаться в разных системах. Однако практически все СУБД поддерживают
• целочисленные;
• вещественные;
• строковые;
• специализированные типы данных для денежных величин;
• специальные типы данных для временных величин (дата и/или время);
• типы двоичных объектов – данный тип не имеет аналога в языках программирования; обычно для его обозначения используется аббревиатура BLOB (Binary Large Object – большой двоичный объект).
Примечание.
Достаточно активно развивается подход к расширению возможностей реляционных систем абстрактными типами данных (соответствующими возможностями обладают, например, системы семейства Ingres/Postgres).
В рассматриваемом примере (см. табл. 4.1) используются три типа данных: строковый (столбцы Имя и Специальность), временной (столбец Дата_рождения) и целочисленный (Курс и №_студенческсто_билета).
Домен
Наименьшая единица данных реляционной модели – это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа. Иными словами, домен представляет собой допустимое потенциальное множество значений данного типа.
В нашем примере для каждого столбца таблицы можно определить домен.
• Домены Имена и Специальности для столбцов Имя и Специальность соответственно будут базироваться на строковом типе данных – в число их значений могут входить только те строки, которые могут представлять имя и название специальности (в частности, такие строки не должны начинаться с мягкого знака).
• Домен Даты_рождения для столбца Дата_рождения определяется на базовом временном типе данных – данный домен содержит только допустимый диапазон дат рождения студентов.
• Домены Номера_курсов и Номера_студенческих_билетов базируются на целочисленном типе – в число их значений могут входить только те целые числа, которые позволяют обозначить номер курса университета (обычно от 1 до 6) и номер студенческого билета (обязательно положительное число).
Примечание.
Понятие домена более специфично для баз данных, хотя и имеет некоторые аналогии с диапазонными типами и множествами в ряде языков 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.
Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, если они относятся к одному домену. Если же значения двух атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено смысла. В нашем примере значения доменов Номера_курсов и Номера_студенческих_билетов, хотя и основаны на одном типе данных – целочисленном, сравнимыми не являются.
Примечание.
Понятие домена характерно далеко не для всех СУБД. В качестве примера реляционных баз данных, использующих это понятие, можно привести Oracle и InterBase.