Реляційна модель даних у СУБД: Concepts & Приклад
Фіона Браун
⚡ Розумний підсумок
Реляційна модель представляє базу даних як сукупність відношень, де кожне відношення є таблицею рядків і стовпців. Вона визначає основні концепції, обмеження цілісності та операції оновлення, які забезпечують узгодженість реляційних даних та спрощують запити.
Що таке реляційна модель?
Реляційна модель (RM) представляє базу даних як набір відносин. Відношення - це не що інше, як таблиця значень. Кожен рядок у таблиці представляє набір пов’язаних значень даних. Ці рядки в таблиці позначають реальну сутність або зв’язок.
Назва таблиці та назви стовпців допомагають інтерпретувати значення значень у кожному рядку. Дані представлені як набір відношень. У реляційній моделі дані зберігаються у вигляді таблиць. Однак фізичне зберігання даних не залежить від способу їх логічної організації.
Модель була запропонована Е. Ф. Коддом у 1970 році та залишається основою майже кожної основної бази даних, що використовується сьогодні. Деякі популярні системи управління реляційними базами даних:
- DB2 і Informix Dynamic Server – IBM
- Oracle і РДБ – Oracle
- SQL Server і Access – Microsoft
Реляційна модель Concepts в СУБД
- Атрибут: Кожен стовпець у таблиці. Атрибути – це властивості, які визначають відношення, наприклад, Student_Rollno, NAME тощо.
- Таблиці: У реляційній моделі відношення зберігаються у форматі таблиці. Вони зберігаються разом зі своїми сутностями. Таблиця має дві властивості: рядки та стовпці. Рядки представляють записи, а стовпці – атрибути.
- Кортеж: Це не що інше, як один рядок таблиці, який містить один запис.
- Схема відношення: Схема відношення представляє назву відношення з його атрибутами.
- Ступінь: Загальна кількість атрибутів у відношенні називається ступенем відношення.
- потужність: Загальна кількість рядків, присутніх у таблиці.
- колонка: Стовпець представляє набір значень для конкретного атрибута.
- Екземпляр зв'язку: Екземпляр відношення — це скінченний набір кортежів у системі RDBMS. Екземпляри відношення ніколи не мають дублікатів кортежів.
- Ключ співвідношення: Кожен рядок має один, два або кілька атрибутів, які називаються ключем відношення.
- Домен атрибута: Кожен атрибут має деяке заздалегідь визначене значення та область дії, яка відома як домен атрибута.
З урахуванням словникового запасу, наступним завданням є збереженняping дані в цих відношеннях дійсні, що є завданням обмежень цілісності.
Реляційний Integrity Обмеження
Обмеження реляційної цілісності в СУБД стосуються умов, які повинні бути присутніми для коректного відношення. Ці реляційні обмеження походять від правил у міні-світі, який представляє база даних.
Існує багато типів обмежень цілісності. Обмеження реляційної системи керування базами даних здебільшого поділяються на три основні категорії:
- Обмеження домену
- Ключові обмеження
- Довідкова Integrity Обмеження
Обмеження домену
Обмеження домену можуть бути порушені, якщо значення атрибута не відображається у відповідному домені або якщо воно не має відповідного типу даних.
Обмеження домену вказують, що в кожному кортежі значення кожного атрибута має бути атомарним і взятим з правильного домену. Домени визначаються як типи даних, які включають стандартні типи, такі як цілі числа, дійсні числа, символи, логічні значення та рядки змінної довжини.
приклад:
CREATE DOMAIN CustomerName CHECK (value NOT NULL)
У наведеному прикладі демонструється створення обмеження домену таким чином, що CustomerName не дорівнює NULL.
Ключові обмеження
Атрибут, який може однозначно ідентифікувати кортеж у відношенні, називається ключем таблиці. Значення атрибута для різних кортежів у відношенні має бути унікальним.
приклад:
У наведеній таблиці CustomerID є ключовим атрибутом таблиці Customer. Найімовірніше, вона має один ключ для одного клієнта; CustomerID = 1 призначений лише для CustomerName.GoogleПовний огляд різних типів ключів наведено в посібнику з Ключі СУБД.
| Ідентифікатор клієнта | Ім'я клієнта | Статус |
|---|---|---|
| 1 | Active | |
| 2 | Amazon | Active |
| 3 | Apple | неактивний |
Довідкова Integrity Обмеження
Обмеження посилальної цілісності в СУБД базуються на концепції зовнішніх ключів. Зовнішній ключ – це важливий атрибут відношення, на який слід посилатися в інших відношеннях. Обмеження посилальної цілісності виникає, коли відношення посилається на ключовий атрибут іншого або того самого відношення. Цей ключовий елемент повинен існувати в таблиці, на яку посилаються.
приклад:
У наведеному вище прикладі ми маємо два зв'язки: Клієнт та BillIng.
Кортеж для CustomerID = 1 згадується двічі у відношенні Billінг. Отже, ми знаємо CustomerName “Google«має суму рахунку 300 доларів США».
Operaції в реляційній моделі
У реляційній моделі бази даних виконуються чотири основні операції оновлення: вставка, оновлення, видалення та вибір.
- Вставка використовується для вставки даних у відношення.
- Delete використовується для видалення кортежів із таблиці.
- Modify дозволяє змінювати значення деяких атрибутів у існуючих кортежах.
- Select дозволяє вибрати певний діапазон даних.
Щоразу, коли застосовується одна з цих операцій, обмеження цілісності, зазначені в схемі реляційної бази даних, ніколи не повинні порушуватися.
Insert Operaції
Операція вставки повертає значення атрибутів для нового кортежу, який слід вставити у відношення.
Оновити Operaції
Ви можете бачити, що в таблиці зв'язків нижче значення CustomerName 'Apple' оновлюється з Inactive на Active.
видаляти Operaції
Щоб вказати видалення, умова атрибутів відношення вибирає кортеж, який потрібно видалити.
У наведеному вище прикладі CustomerName “Apple” видалено з таблиці.
Операція видалення може порушити цілісність посилань, якщо на видалений кортеж посилаються зовнішні ключі з інших кортежів у тому ж база даних.
Виберіть Operaції
У наведеному вище прикладі, CustomerName “Amazon”Вибрано.
Реляційна модель проти ієрархічної та мережевої моделей
Реляційна модель замінила два попередні підходи, і цей контраст пояснює, чому вона стала домінуючою. У таблиці нижче ці три моделі порівнюються.
| Аспект | Реляційна модель | Ієрархічна модель | Модель мережі |
|---|---|---|---|
| Структура | Таблиці (зв'язки) | Дерево, від батьків до дітей | Графік, багато до багатьох |
| Доступ до даних | Декларативний, за значенням | Навігаційний, за шляхом | Навігаційний, за допомогою вказівника |
| Відносини | Зовнішні ключі | Зв'язки батьків-дитина | Множини та вказівники |
| Мова запитів | SQL | Процедурний код | Процедурний код |
| Гнучкість | Високий | низький | Medium |
Оскільки реляційна модель звертається до даних за значенням, а не за фізичними посиланнями, мова високого рівня, така як SQL може сформулювати запит, не знаючи, як зберігаються дані.
Найкращі практики для створення реляційної моделі
- Дані потрібно представляти як сукупність відношень.
- Кожен зв'язок має бути чітко зображений у таблиці.
- Рядки повинні містити дані про екземпляри сутності.
- Стовпці повинні містити дані про атрибути сутності.
- Комірки таблиці повинні містити одне значення.
- Кожному стовпцю слід надати унікальну назву.
- Жодні два рядки не можуть бути однаковими.
- Значення атрибута повинні бути з одного й того ж домену.
Переваги реляційної моделі бази даних
- Простота: Реляційна модель даних у СУБД простіша, ніж ієрархічна та мережева моделі.
- Структурна незалежність: Реляційна база даних стосується лише даних, а не структури, що може покращити продуктивність моделі.
- Простота у використанні: Реляційна модель проста у використанні, оскільки таблиці, що складаються з рядків і стовпців, є природними та простими для розуміння.
- Можливість запитів: Це дозволяє мові запитів високого рівня, такій як SQL, уникнути складної навігації по базі даних.
- Незалежність даних: Структуру реляційної бази даних можна змінити без необхідності змінювати будь-яку програму.
- Масштабованість: Щодо кількості записів або рядків та кількості полів, базу даних можна розширити для підвищення зручності її використання.
Недоліки реляційної моделі
- Мало які реляційні бази даних мають обмеження на довжину полів, які не можна перевищувати.
- Реляційні бази даних іноді можуть ставати складними, оскільки обсяг даних зростає, а зв'язки між фрагментами даних стають складнішими.
- Складні реляційні системи баз даних можуть призвести до ізольованих баз даних, де інформація не може бути передана з однієї системи в іншу.
