Relační datový model v DBMS: Concepts & Příklad
Fiona Brownová
⚡ Chytré shrnutí
Relační model představuje databázi jako kolekci relací, kde každá relace je tabulka řádků a sloupců. Definuje základní koncepty, omezení integrity a aktualizační operace, které udržují relační data konzistentní a snadno se na ně dotazuje.
Co je relační model?
Relační model (RM) představuje databázi jako kolekci vztahů. Vztah není nic jiného než tabulka hodnot. Každý řádek v tabulce představuje kolekci souvisejících datových hodnot. Tyto řádky v tabulce označují entitu nebo vztah reálného světa.
Název tabulky a názvy sloupců pomáhají interpretovat význam hodnot v každém řádku. Data jsou reprezentována jako sada relací. V relačním modelu jsou data uložena jako tabulky. Fyzické uložení dat je však nezávislé na způsobu, jakým jsou data logicky uspořádána.
Tento model navrhl E. F. Codd v roce 1970 a zůstává základem téměř každé běžné databáze používané dodnes. Mezi populární systémy pro správu relačních databází patří:
- DB2 a Informix Dynamic Server – IBM
- Oracle a RDB – Oracle
- SQL Server a přístup – Microsoft
Relační model Concepts v DBMS
- Atribut: Každý sloupec v tabulce. Atributy jsou vlastnosti, které definují relaci, např. Student_Rollno, NAME atd.
- Tabulky: V relačním modelu jsou relace uloženy ve formátu tabulky. Jsou uloženy spolu se svými entitami. Tabulka má dvě vlastnosti, řádky a sloupce. Řádky představují záznamy a sloupce atributy.
- Tuple: Není to nic jiného než jeden řádek tabulky, který obsahuje jeden záznam.
- Schéma vztahu: Relační schéma představuje název relace s jeho atributy.
- Titul: Celkový počet atributů v relaci se nazývá stupeň relace.
- Kardinalita: Celkový počet řádků v tabulce.
- Sloupec: Sloupec představuje sadu hodnot pro konkrétní atribut.
- Instance relace: Instance relace je konečná množina n-tic v systému RDBMS. Instance relace nikdy nemají duplicitní n-tice.
- Klíč vztahu: Každý řádek má jeden, dva nebo více atributů, které se nazývají relační klíč.
- Doména atributu: Každý atribut má nějakou předem definovanou hodnotu a rozsah, což je známé jako doména atributu.
S určenou slovní zásobou je dalším problémem udržetping data v těchto relacích platná, což je úkolem omezení integrity.
Relační Integrity Omezení
Omezení relační integrity v systémech pro správu databází (DBMS) se vztahují k podmínkám, které musí být splněny pro platnou relaci. Tato relační omezení jsou odvozena z pravidel v minisvětě, který databáze reprezentuje.
Existuje mnoho typů omezení integrity. Omezení v systému správy relačních databází se obvykle dělí do tří hlavních kategorií:
- Omezení domény
- Klíčová omezení
- Referenční Integrity Omezení
Omezení domény
Omezení domény mohou být porušena, pokud se hodnota atributu v odpovídající doméně neobjevuje nebo pokud není příslušného datového typu.
Doménová omezení určují, že v rámci každé n-tice musí být hodnota každého atributu atomická a převzatá ze správné domény. Domény jsou specifikovány jako datové typy, které zahrnují standardní typy, jako jsou celá čísla, reálná čísla, znaky, booleovské hodnoty a řetězce proměnné délky.
Příklad:
CREATE DOMAIN CustomerName CHECK (value NOT NULL)
Uvedený příklad demonstruje vytvoření omezení domény tak, aby CustomerName nebylo NULL.
Klíčová omezení
Atribut, který dokáže jednoznačně identifikovat n-tici ve vztahu, se nazývá klíč tabulky. Hodnota atributu pro různé n-tice ve vztahu musí být jedinečná.
Příklad:
V dané tabulce je CustomerID klíčovým atributem tabulky Customer. S největší pravděpodobností bude mít jeden klíč pro jednoho zákazníka; CustomerID = 1 je pouze pro CustomerName.Google„Úplný popis různých typů klíčů je uveden v průvodci Klíče DBMS.
| Zákaznické identifikační číslo | Jméno zákazníka | Status |
|---|---|---|
| 1 | Aktivní | |
| 2 | Amazon | Aktivní |
| 3 | jablko | Neaktivní |
Referenční Integrity Omezení
Omezení referenční integrity v systémech pro správu databází (DBMS) jsou založena na konceptu cizích klíčů. Cizí klíč je důležitý atribut relace, na který by se mělo odkazovat v jiných relacích. K omezení referenční integrity dochází, když relace odkazuje na klíčový atribut jiné nebo stejné relace. Tento klíčový prvek musí existovat v odkazované tabulce.
Příklad:
Ve výše uvedeném příkladu máme dva vztahy, Zákazník a BillIng.
N-tice pro CustomerID = 1 je v relaci odkazována dvakrát. Billing. Takže známe jméno zákazníka.Google„má fakturační částku 300 dolarů.“
Operace v relačním modelu
Na relačním databázovém modelu se provádějí čtyři základní operace aktualizace: vložení, aktualizace, odstranění a výběr.
- Příkaz Insert se používá k vložení dat do relace.
- Delete se používá k odstranění n-tic z tabulky.
- Upravit umožňuje změnit hodnoty některých atributů v existujících n-ticích.
- Vybrat umožňuje vybrat konkrétní rozsah dat.
Kdykoli je použita jedna z těchto operací, nesmí být nikdy porušena omezení integrity specifikovaná ve schématu relační databáze.
Vložit Operavání
Operace vložení vrací hodnoty atributů pro novou n-tici, která má být vložena do relace.
Aktualizace Operavání
V níže uvedené tabulce relací vidíte, že se hodnota CustomerName 'Apple' změnila z Neaktivní na Aktivní.
Vymazat Operavání
Chcete-li určit odstranění, podmínka pro atributy vztahu vybere n-tici, která má být odstraněna.
Ve výše uvedeném příkladu je CustomerName „Apple“ z tabulky odstraněn.
Operace odstranění by mohla narušit referenční integritu, pokud je na odstraněnou n-tici odkazováno cizími klíči z jiných n-tic ve stejném souboru. databáze.
vybrat Operavání
Ve výše uvedeném příkladu, CustomerName „Amazon”Je vybráno.
Relační model vs. hierarchické a síťové modely
Relační model nahradil dva dřívější přístupy a tento kontrast vysvětluje, proč se stal dominantním. Níže uvedená tabulka srovnává tyto tři přístupy vedle sebe.
| Vzhled | Relační model | Hierarchický model | Model sítě |
|---|---|---|---|
| Struktura | Tabulky (relace) | Strom, od rodiče k dítěti | Graf, mnoho k mnoha |
| Přístup k datům | Deklarativní, podle hodnoty | Navigační, podle cesty | Navigační, pomocí ukazatele |
| Vztahy | Cizí klíče | Propojení rodič-dítě | Množiny a ukazatele |
| Jazyk dotazu | SQL | Procedurální kód | Procedurální kód |
| Flexibilita | Vysoký | Nízké | Střední |
Protože relační model řeší data podle hodnoty, nikoli podle fyzických odkazů, je vhodné použít jazyk vyšší úrovně, jako je SQL dokáže vyjádřit dotaz, aniž by věděl, jak jsou data uložena.
Nejlepší postupy pro vytváření relačního modelu
- Data je třeba reprezentovat jako soubor relací.
- Každý vztah by měl být v tabulce jasně znázorněn.
- Řádky by měly obsahovat data o instancích entity.
- Sloupce musí obsahovat data o atributech entity.
- Buňky tabulky by měly obsahovat jednu hodnotu.
- Každý sloupec by měl mít jedinečný název.
- Žádné dva řádky nemohou být stejné.
- Hodnoty atributu by měly pocházet ze stejné domény.
Výhody relačního databázového modelu
- Jednoduchost: Relační datový model v DBMS je jednodušší než hierarchické a síťové modely.
- Strukturální nezávislost: Relační databáze se zabývá pouze daty, nikoli strukturou, což může zlepšit výkon modelu.
- Snadné použití: Relační model se snadno používá, protože tabulky sestávající z řádků a sloupců jsou přirozené a snadno pochopitelné.
- Možnost dotazování: Umožňuje vysokoúrovňovému dotazovacímu jazyku, jako je SQL, vyhnout se složité navigaci v databázi.
- Datová nezávislost: Strukturu relační databáze lze změnit bez nutnosti změny jakékoli aplikace.
- Škálovatelné: S ohledem na počet záznamů nebo řádků a počet polí lze databázi rozšířit, aby se zvýšila její použitelnost.
Nevýhody relačního modelu
- Jen málo relačních databází má omezení délky polí, která nelze překročit.
- Relační databáze se někdy mohou stát složitějšími s rostoucím množstvím dat a složitějšími vztahy mezi jednotlivými částmi dat.
- Složité relační databázové systémy mohou vést k izolovaným databázím, kde nelze sdílet informace mezi systémy.
