Relationales Datenmodell in DBMS: Concepts & Beispiel
Fiona Braun
โก Intelligente Zusammenfassung
Das relationale Modell stellt eine Datenbank als eine Sammlung von Relationen dar, wobei jede Relation eine Tabelle mit Zeilen und Spalten ist. Es definiert Kernkonzepte, Integritรคtsbedingungen und Aktualisierungsoperationen, die die Konsistenz der relationalen Daten gewรคhrleisten und deren Abfrage vereinfachen.
Was ist das relationale Modell?
Relationales Modell (RM) stellt die Datenbank als eine Sammlung von Beziehungen dar. Eine Relation ist nichts anderes als eine Wertetabelle. Jede Zeile in der Tabelle stellt eine Sammlung zusammengehรถriger Datenwerte dar. Diese Zeilen in der Tabelle bezeichnen eine reale Entitรคt oder Beziehung.
Tabellen- und Spaltennamen helfen, die Bedeutung der Werte in jeder Zeile zu interpretieren. Die Daten werden als Menge von Relationen dargestellt. Im relationalen Modell werden Daten als Tabellen gespeichert. Die physische Speicherung der Daten ist jedoch unabhรคngig von ihrer logischen Organisation.
Das Modell wurde 1970 von EF Codd vorgeschlagen und bildet bis heute die Grundlage fast aller gรคngigen Datenbanken. Einige gรคngige relationale Datenbankmanagementsysteme sind:
- DB2 und Informix Dynamic Server โ IBM
- Oracle und RDB โ Oracle
- SQL Server und Zugriff โ Microsoft
Relationales Modell Concepts im DBMS
- Attribut: Jede Spalte einer Tabelle. Attribute sind die Eigenschaften, die eine Beziehung definieren, z. B. Matrikelnummer, Name usw.
- Tabellen: Im relationalen Modell werden Relationen in Tabellenform gespeichert. Sie werden zusammen mit ihren Entitรคten abgelegt. Eine Tabelle besitzt zwei Eigenschaften: Zeilen und Spalten. Zeilen reprรคsentieren Datensรคtze und Spalten Attribute.
- Tupel: Es handelt sich lediglich um eine einzelne Zeile einer Tabelle, die einen einzelnen Datensatz enthรคlt.
- Beziehungsschema: Ein Relationsschema reprรคsentiert den Namen der Relation mit ihren Attributen.
- Abschluss: Die Gesamtzahl der Attribute in der Relation wird als Grad der Relation bezeichnet.
- Kardinalitรคt: Die Gesamtzahl der Zeilen in der Tabelle.
- Sรคule: Die Spalte stellt den Wertesatz fรผr ein bestimmtes Attribut dar.
- Beziehungsinstanz: Eine Relationsinstanz ist eine endliche Menge von Tupeln in einem relationalen Datenbankmanagementsystem. Relationsinstanzen enthalten niemals doppelte Tupel.
- Beziehungsschlรผssel: Jede Zeile hat ein, zwei oder mehrere Attribute, die als Beziehungsschlรผssel bezeichnet werden.
- Attributdomรคne: Jedes Attribut hat einen vordefinierten Wert und einen vordefinierten Gรผltigkeitsbereich, der als Attributdomรคne bezeichnet wird.
Nachdem der Wortschatz vorhanden ist, besteht die nรคchste Herausforderung darin, ihn beizubehalten.ping Die Daten in diesen Relationen mรผssen gรผltig sein; dies ist die Aufgabe von Integritรคtsbedingungen.
Relational Integrity Einschrรคnkungen
Relationale Integritรคtsbedingungen in Datenbankmanagementsystemen (DBMS) bezeichnen Bedingungen, die fรผr eine gรผltige Relation erfรผllt sein mรผssen. Diese relationalen Bedingungen werden aus den Regeln der Miniwelt abgeleitet, die die Datenbank reprรคsentiert.
Es gibt viele Arten von Integritรคtsbedingungen. Die Bedingungen fรผr relationale Datenbankmanagementsysteme lassen sich hauptsรคchlich in drei Kategorien unterteilen:
- Domรคneneinschrรคnkungen
- Wichtige Einschrรคnkungen
- Referent Integrity Einschrรคnkungen
Domรคneneinschrรคnkungen
Domรคnenbeschrรคnkungen kรถnnen verletzt werden, wenn ein Attributwert nicht in der entsprechenden Domรคne vorkommt oder wenn er nicht den passenden Datentyp hat.
Domรคnenbeschrรคnkungen legen fest, dass innerhalb jedes Tupels der Wert jedes Attributs atomar sein und aus der korrekten Domรคne stammen muss. Domรคnen werden als Datentypen definiert, darunter Standardtypen wie ganze Zahlen, reelle Zahlen, Zeichen, boolesche Werte und Zeichenketten variabler Lรคnge.
Ejemplo:
CREATE DOMAIN CustomerName CHECK (value NOT NULL)
Das gezeigte Beispiel veranschaulicht die Erstellung einer Domรคnenbeschrรคnkung, sodass CustomerName nicht NULL ist.
Wichtige Einschrรคnkungen
Ein Attribut, das ein Tupel in einer Beziehung eindeutig identifizieren kann, wird als Schlรผssel der Tabelle bezeichnet. Der Wert des Attributs fรผr verschiedene Tupel in der Beziehung muss eindeutig sein.
Ejemplo:
In der gegebenen Tabelle ist CustomerID ein Schlรผsselattribut der Kundentabelle. Es gibt hรถchstwahrscheinlich genau einen Schlรผssel fรผr jeden Kunden; CustomerID = 1 gilt nur fรผr den Kundennamen โCustomerNameโ.GoogleEine ausfรผhrliche Beschreibung der verschiedenen Schlรผsseltypen findet sich im Leitfaden zu DBMS-Schlรผssel.
| Kundennummer | Kundenname | Status |
|---|---|---|
| 1 | Aktives | |
| 2 | Amazon | Aktives |
| 3 | Apple | Inaktiv |
Referent Integrity Einschrรคnkungen
Referenzielle Integritรคtsbedingungen in Datenbankmanagementsystemen basieren auf dem Konzept von Fremdschlรผsseln. Ein Fremdschlรผssel ist ein wichtiges Attribut einer Relation, auf das in anderen Relationen verwiesen werden muss. Eine referenzielle Integritรคtsbedingung liegt vor, wenn eine Relation auf ein Schlรผsselattribut einer anderen oder derselben Relation verweist. Dieses Schlรผsselelement muss in der referenzierten Tabelle vorhanden sein.
Ejemplo:
Im obigen Beispiel haben wir zwei Relationen, Kunde und Billing.
Das Tupel fรผr CustomerID = 1 wird in der Relation zweimal referenziert. BillWir kennen also den Kundennamen.Googleโhat einen Rechnungsbetrag von 300 Dollar.โ
Operationen im relationalen Modell
Im relationalen Datenbankmodell werden vier grundlegende Aktualisierungsoperationen durchgefรผhrt: Einfรผgen, Aktualisieren, Lรถschen und Auswรคhlen.
- Mit der Funktion โInsertโ werden Daten in die Relation eingefรผgt.
- Mit โDeleteโ werden Tupel aus der Tabelle gelรถscht.
- Mit โรndernโ kรถnnen Sie die Werte einiger Attribute in vorhandenen Tupeln รคndern.
- Mit โAuswรคhlenโ kรถnnen Sie einen bestimmten Datenbereich auswรคhlen.
Bei jeder Anwendung einer dieser Operationen dรผrfen die fรผr das relationale Datenbankschema festgelegten Integritรคtsbedingungen keinesfalls verletzt werden.
Insert OperaProduktion
Die Einfรผgeoperation liefert die Werte der Attribute fรผr ein neues Tupel, das in eine Relation eingefรผgt werden soll.
Update OperaProduktion
Sie kรถnnen in der untenstehenden Beziehungstabelle sehen, dass der Kundenname 'Apple' von Inaktiv auf Aktiv aktualisiert wurde.
Lรถschen OperaProduktion
Um das Lรถschen anzugeben, wรคhlt eine Bedingung fรผr die Attribute der Beziehung das zu lรถschende Tupel aus.
Im obigen Beispiel wird der Kundenname โAppleโ aus der Tabelle gelรถscht.
Der Lรถschvorgang kรถnnte die referenzielle Integritรคt verletzen, wenn das zu lรถschende Tupel von Fremdschlรผsseln anderer Tupel im selben Datensatz referenziert wird. Datenbank.
Auswรคhlen OperaProduktion
Im obigen Beispiel ist CustomerName โAmazon" ist ausgewรคhlt.
Relationales Modell vs. hierarchische und Netzwerkmodelle
Das relationale Modell ersetzte zwei frรผhere Ansรคtze, und der Kontrast erklรคrt, warum es sich durchsetzte. Die folgende Tabelle vergleicht die drei Ansรคtze.
| Aspekt | Relationales Modell | Hierarchisches Modell | Netzwerkmodell |
|---|---|---|---|
| Struktur | Tabellen (Relationen) | Baumstruktur, Eltern-Kind-Zustand | Graph, viele zu vielen |
| Datenzugriff | Deklarativ, per Wert | Navigation, nach Weg | Navigation, per Zeiger |
| Beziehungen | Fremde Schlรผssel | Eltern-Kind-Verbindungen | Mengen und Zeiger |
| Abfragesprache | SQL | Verfahrensordnung | Verfahrensordnung |
| Flexibilitรคt | Hoch | Niedrig | Medium |
Da das relationale Modell Daten anhand ihres Wertes und nicht durch die Navigation physischer Verbindungen adressiert, ist eine hรถhere Programmiersprache wie SQL kann eine Anfrage formulieren, ohne zu wissen, wie die Daten gespeichert sind.
Best Practices fรผr die Erstellung eines relationalen Modells
- Daten mรผssen als eine Sammlung von Relationen dargestellt werden.
- Jede Beziehung sollte in der Tabelle klar dargestellt werden.
- Die Zeilen sollten Daten รผber Instanzen einer Entitรคt enthalten.
- Die Spalten mรผssen Daten รผber Attribute der Entitรคt enthalten.
- Die Zellen der Tabelle sollten jeweils einen einzelnen Wert enthalten.
- Jeder Spalte sollte ein eindeutiger Name gegeben werden.
- Keine zwei Reihen kรถnnen identisch sein.
- Die Werte eines Attributs sollten aus derselben Domรคne stammen.
Vorteile des relationalen Datenbankmodells
- Einfachheit: Ein relationales Datenmodell in einem DBMS ist einfacher als die hierarchischen und Netzwerkmodelle.
- Strukturelle Unabhรคngigkeit: Die relationale Datenbank befasst sich ausschlieรlich mit Daten und nicht mit deren Struktur, was die Leistungsfรคhigkeit des Modells verbessern kann.
- Einfach zu verwenden: Das relationale Modell ist einfach anzuwenden, da Tabellen, die aus Zeilen und Spalten bestehen, natรผrlich und leicht verstรคndlich sind.
- Abfragefunktion: Dadurch wird es einer Abfragesprache auf hรถherer Ebene wie SQL ermรถglicht, komplexe Datenbanknavigationen zu vermeiden.
- Datenunabhรคngigkeit: Die Struktur einer relationalen Datenbank kann geรคndert werden, ohne dass รnderungen an der Anwendung erforderlich sind.
- Skalierbar: Hinsichtlich der Anzahl der Datensรคtze bzw. Zeilen und der Anzahl der Felder kann eine Datenbank vergrรถรert werden, um ihre Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.
Nachteile des relationalen Modells
- Nur wenige relationale Datenbanken haben Beschrรคnkungen hinsichtlich der Feldlรคnge, die nicht รผberschritten werden dรผrfen.
- Relationale Datenbanken kรถnnen mitunter komplex werden, wenn die Datenmenge wรคchst und die Beziehungen zwischen den Datenelementen komplizierter werden.
- Komplexe relationale Datenbanksysteme kรถnnen zu isolierten Datenbanken fรผhren, in denen Informationen nicht zwischen den Systemen ausgetauscht werden kรถnnen.
