Relacyjny model danych w systemie DBMS: Concepts & Przykład
Fiona Brown
⚡ Inteligentne podsumowanie
Model relacyjny przedstawia bazę danych jako zbiór relacji, gdzie każda relacja jest tabelą wierszy i kolumn. Definiuje on podstawowe koncepcje, ograniczenia integralności i operacje aktualizacji, które zapewniają spójność danych relacyjnych i łatwość ich wyszukiwania.
Czym jest model relacyjny?
Model relacyjny (RM) reprezentuje bazę danych jako zbiór relacji. Relacja to nic innego jak tabela wartości. Każdy wiersz w tabeli reprezentuje zbiór powiązanych wartości danych. Te wiersze w tabeli oznaczają obiekt lub relację ze świata rzeczywistego.
Nazwa tabeli i nazwy kolumn pomagają zinterpretować znaczenie wartości w każdym wierszu. Dane są reprezentowane jako zbiór relacji. W modelu relacyjnym dane są przechowywane w postaci tabel. Jednak fizyczne przechowywanie danych jest niezależne od sposobu ich logicznej organizacji.
Model ten zaproponował EF Codd w 1970 r. i nadal stanowi podstawę niemal każdej powszechnie używanej bazy danych. Niektóre popularne systemy zarządzania relacyjnymi bazami danych to:
- DB2 i Informix Dynamic Server – IBM
- Oracle i RDB – Oracle
- Serwer SQL i dostęp – Microsoft
Model relacyjny Concepts w DBMS-ie
- Atrybut: Każda kolumna w tabeli. Atrybuty to właściwości definiujące relację, np. Student_Rollno, NAME itd.
- Tabele: W modelu relacyjnym relacje są zapisywane w formacie tabeli. Jest ona przechowywana wraz z encjami. Tabela ma dwie właściwości: wiersze i kolumny. Wiersze reprezentują rekordy, a kolumny atrybuty.
- Krotka: To nic innego jak pojedynczy wiersz tabeli zawierający pojedynczy rekord.
- Schemat relacji: Schemat relacji reprezentuje nazwę relacji wraz z jej atrybutami.
- Stopień: Całkowita liczba atrybutów w relacji nazywana jest stopniem relacji.
- Kardynalność: Łączna liczba wierszy w tabeli.
- Kolumna: Kolumna reprezentuje zbiór wartości dla określonego atrybutu.
- Instancja relacji: Instancja relacji to skończony zbiór krotek w systemie RDBMS. Instancje relacji nigdy nie mają duplikatów krotek.
- Klucz relacji: Każdy wiersz ma jeden, dwa lub wiele atrybutów, które nazywane są kluczem relacji.
- Domena atrybutów: Każdy atrybut ma pewną zdefiniowaną wartość i zakres, który jest znany jako domena atrybutu.
Mając już słownictwo, następnym zmartwieniem jest utrzymanieping dane w tych relacjach są ważne, co jest zadaniem ograniczeń integralności.
Relacyjny Integrity ograniczenia
Ograniczenia integralności relacyjnej w systemach DBMS odnoszą się do warunków, które muszą być spełnione, aby relacja była prawidłowa. Te ograniczenia relacyjne wynikają z reguł panujących w mini-świecie reprezentowanym przez bazę danych.
Istnieje wiele rodzajów ograniczeń integralności. Ograniczenia dotyczące systemu zarządzania relacyjnymi bazami danych można podzielić na trzy główne kategorie:
- Ograniczenia domeny
- Kluczowe ograniczenia
- Referencyjne Integrity ograniczenia
Ograniczenia domeny
Ograniczenia domeny mogą zostać naruszone, jeśli wartość atrybutu nie pojawia się w odpowiedniej domenie lub nie ma właściwego typu danych.
Ograniczenia domeny określają, że w obrębie każdej krotki wartość każdego atrybutu musi być atomowa i pochodzić z odpowiedniej domeny. Domeny są określane jako typy danych, które obejmują typy standardowe, takie jak liczby całkowite, liczby rzeczywiste, znaki, wartości logiczne i ciągi znaków o zmiennej długości.
Przykład:
CREATE DOMAIN CustomerName CHECK (value NOT NULL)
Przedstawiony przykład demonstruje tworzenie ograniczenia domeny w taki sposób, aby CustomerName nie było równe NULL.
Kluczowe ograniczenia
Atrybut, który może jednoznacznie zidentyfikować krotkę w relacji, nazywany jest kluczem tabeli. Wartość atrybutu dla różnych krotek w relacji musi być unikalna.
Przykład:
W podanej tabeli CustomerID jest kluczowym atrybutem tabeli Customer. Najprawdopodobniej ma jeden klucz dla jednego klienta; CustomerID = 1 dotyczy tylko CustomerName.GooglePełne omówienie różnych typów kluczy znajduje się w przewodniku Klucze DBMS.
| Identyfikator klienta | Nazwa klienta | Status |
|---|---|---|
| 1 | Aktywna | |
| 2 | Amazon | Aktywna |
| 3 | Apple | Nieaktywny |
Referencyjne Integrity ograniczenia
Ograniczenia integralności referencyjnej w systemach zarządzania bazami danych (DBMS) opierają się na koncepcji kluczy obcych. Klucz obcy to ważny atrybut relacji, do którego należy się odwoływać w innych relacjach. Ograniczenie integralności referencyjnej występuje, gdy relacja odwołuje się do atrybutu klucza innej lub tej samej relacji. Ten element klucza musi istnieć w tabeli, do której się odwołuje.
Przykład:
W powyższym przykładzie mamy dwie relacje: Klient i Billing.
Krotka dla CustomerID = 1 jest odwoływana dwukrotnie w relacji Billing. Więc wiemy, że „CustomerName”Google” ma kwotę rozliczeniową 300 dolarów.
Operacje w modelu relacyjnym
W modelu relacyjnej bazy danych wykonywane są cztery podstawowe operacje aktualizacji: wstawianie, aktualizowanie, usuwanie i zaznaczanie.
- Insert służy do wstawiania danych do relacji.
- Delete służy do usuwania krotek z tabeli.
- Modyfikuj umożliwia zmianę wartości niektórych atrybutów w istniejących krotkach.
- Opcja Wybierz umożliwia wybranie określonego zakresu danych.
Za każdym razem, gdy wykonywana jest jedna z tych operacji, ograniczenia integralności określone w schemacie relacyjnej bazy danych nie mogą zostać naruszone.
wstawka Operacja
Operacja wstawiania zwraca wartości atrybutów nowej krotki, która powinna zostać wstawiona do relacji.
Aktualizacja Operacja
Jak widać w poniższej tabeli relacji, nazwa klienta „Apple” została zaktualizowana z Nieaktywnej na Aktywną.
Usunięcia Operacja
Aby określić usunięcie, warunek na atrybutach relacji wybiera krotkę do usunięcia.
W powyższym przykładzie CustomerName „Apple” został usunięty z tabeli.
Operacja usuwania może naruszyć integralność referencyjną, jeśli usuwana krotka jest odwoływana do kluczy obcych z innych krotek w tej samej baza danych.
Wybierz Operacja
W powyższym przykładzie „NazwaKlienta”Amazon" jest zaznaczone.
Model relacyjny a modele hierarchiczne i sieciowe
Model relacyjny zastąpił dwa wcześniejsze podejścia, a kontrast ten wyjaśnia, dlaczego stał się dominujący. Poniższa tabela zestawia te trzy podejścia.
| WYGLĄD | Model relacyjny | Model hierarchiczny | Model sieciowy |
|---|---|---|---|
| Structure | Tabele (relacje) | Drzewo, rodzic do dziecka | Wykres, wiele do wielu |
| Dostęp do danych | Deklaratywne, według wartości | Nawigacyjny, według ścieżki | Nawigacja za pomocą wskaźnika |
| Relacje | Klucz obcy | Połączenia rodzic-dziecko | Zestawy i wskaźniki |
| Język zapytań | SQL | Kodeks proceduralny | Kodeks proceduralny |
| Elastyczność | Wysoki | Niski | Średni |
Ponieważ model relacyjny adresuje dane za pomocą wartości, a nie poprzez nawigację po fizycznych powiązaniach, język wysokiego poziomu, taki jak SQL można wyrazić zapytanie nie wiedząc, jak przechowywane są dane.
Najlepsze praktyki tworzenia modelu relacyjnego
- Dane należy przedstawić jako zbiór relacji.
- Każda relacja powinna być wyraźnie przedstawiona w tabeli.
- Wiersze powinny zawierać dane o wystąpieniach jednostki.
- Kolumny muszą zawierać dane o atrybutach jednostki.
- Komórki tabeli powinny zawierać pojedynczą wartość.
- Każdej kolumnie należy nadać unikalną nazwę.
- Żadne dwa rzędy nie mogą być identyczne.
- Wartości atrybutu powinny pochodzić z tej samej domeny.
Zalety modelu relacyjnej bazy danych
- Prostota: Relacyjny model danych w systemie DBMS jest prostszy niż model hierarchiczny i sieciowy.
- Niezależność strukturalna: Relacyjna baza danych obsługuje wyłącznie dane, a nie ich strukturę, co może poprawić wydajność modelu.
- Łatwy w użyciu: Model relacyjny jest łatwy w użyciu, ponieważ tabele składające się z wierszy i kolumn są naturalne i proste do zrozumienia.
- Możliwość zapytania: Umożliwia językowi zapytań wysokiego poziomu, np. SQL, uniknięcie skomplikowanej nawigacji w bazie danych.
- Niezależność danych: Strukturę relacyjnej bazy danych można zmienić bez konieczności zmiany jakiejkolwiek aplikacji.
- Skalowalny: Bazę danych można powiększać w celu zwiększenia jej użyteczności, zwiększając liczbę rekordów lub wierszy i liczbę pól.
Wady modelu relacyjnego
- Niewiele relacyjnych baz danych ma ograniczenia długości pól, których nie można przekroczyć.
- Bazy danych relacyjnych mogą czasami stawać się bardziej złożone, ponieważ ilość danych rośnie, a relacje między elementami danych stają się bardziej skomplikowane.
- Złożone systemy relacyjnych baz danych mogą prowadzić do odizolowanych baz danych, w których nie da się udostępniać informacji pomiędzy systemami.
