Створення та обробка баз даних на ПЕОМ (стр. 5 )

Тип зв'язку визначається для двох типів запису: предка і нащадка. Екземпляр типу зв'язку складається з одного екземпляра типу запису предка й упорядкованого набору екземплярів типу запису нащадка. Для даного типу зв'язку L з типом запису предка P і типом запису нащадка C повинні виконуватися наступні дві умови:

·  Кожен екземпляр типу P є предком тільки в одному екземплярі L;

·  Кожен екземпляр C є нащадком не більш, ніж в одному екземплярі L.

На формування типів зв'язки не накладаються особливі обмеження; можливі, наприклад, що випливають ситуації. Тип запису нащадка в одному типі зв'язку L1 може бути типом запису предка в іншому типі зв'язку L2 (як в ієрархії):

- даний тип запису P може бути типом запису предка в будь-якому числі типів зв'язку;

- даний тип запису P може бути типом запису нащадка в будь-якому числі типів зв'язку;

- може існувати будь-як число типів зв'язку з тим самим типом запису предка і тим самим типом запису нащадка;

- якщо L1 і L2 - два типи зв'язку з тим самим типом запису предка P і тим самим типом запису нащадка C, те правила, по яких утвориться споріднення, у різних зв'язках можуть розрізнятися;

- типи запису X і Y можуть бути предком і нащадком в одному зв'язку і нащадком і предком - в іншій;

- предок і нащадок можуть бути одного типу запису.

Простий приклад мережної схеми БД наведена на рис.2.2.

Рис.2.2. Приклад мережної схеми БД

Зразковий набір операцій може бути наступної:

Знайти конкретний запис у наборі однотипних записів (студента Сидорова); Перейти від предка до першого нащадка по деякому зв'язку (до першого студенту групи АД-21); Перейти до наступного нащадка в деякому зв'язку (від Сидорова до Іванова); Перейти від нащадка до предка по деякому зв'язку (знайти групу де навчається Сидоров); Створити новий запис; Знищити запис; Модифікувати запис; Включити в зв'язок; Виключити зі зв'язку; Переставити в інший зв'язок і т. д.

Підтримка обмеження цілісності в принципі не потрібно, але іноді вимагають цілісності по посиланнях (як в ієрархічній моделі).

До достоїнствам раннього СУБД можна віднести:

Розвиті засоби керування даними в зовнішній пам'яті на низькому рівні; Можливість побудови вручну ефективних прикладних систем; Можливість економії пам'яті за рахунок поділу подоб’єктів (у мережних системах).

Основними недоліки є:

Складність у використанні тому що необхідні знання про фізичну організацію збереження даних; Прикладні системи залежать від цієї організації і їхнього логіка перевантажена деталями організації доступу до БД.

2.2. Реляційна модель даних

Дані, що зберігаються в БД, завжди мають визначену логічну структуру, тобто описується тією чи іншою моделлю даних. Ми будемо вивчати тільки основні поняття реляційної моделі даних, тому що саме вона одержала широке поширення і застосовується практично у всіх промислових СУБД. В основі реляційної моделі лежить поняття відношення, саме тому модель називається реляційною (від англійського relation – відношення).

Відношенням R називається підмножина декартова добутку множин D1, D2,...,Dn.

Математично це записується так:

RÍD1´D2´…´Dn,

де R – ім'я відносини;

D1´D2´…´Dn - повний декартовий добуток множин, на яких побудоване відношення R.

Множини D1, D2,…..., Dn називаються доменами.

Повний декартовий добуток – це набір усіляких сполучень з n елементів, де кожен елемент береться зі свого домену.

Розглянемо простий приклад. Нехай задані множини-домени:

D1 = {Іванов, Петров};

D2 = {Фізика, Математика};

D3 = {3, 4, 5}.

Тоді повний декартовий добуток цих множин-доменів наступний:

D1´D2´D3 = {áІванов, Фізика, 3ñ,

áІванов, Фізика, 4ñ,

áІванов, Фізика, 5ñ,

áІванов, Математика, 3ñ,

áІванов, Математика, 4ñ,

áІванов, Математика, 5ñ,

áПетров, Фізика, 3ñ,

áПетров, Фізика, 4ñ,

áПетров, Фізика, 5ñ,

áПетров, Математика, 3ñ,

áПетров, Математика, 4ñ,

áПетров, Математика, 5ñ}.

Відзначимо зараз, що кутові дужки áñ у математиці прийнято застосовувати для представлення упорядкованих наборів даних, якими є кортежі, а фігурні дужки {} - для представлення множин, які по визначенню неупорядковані.

Число елементів повного декартового добутку у наведеному прикладі дорівнює n1´n2´n3 = 2´2´3 = 12, де n1, n2, n3 – кількості елементів відповідно у доменах D1, D2, і D3.

Відношення R завжди є представленням деякої реальної ситуації і тому може містить тільки деякі з можливих комбінацій. Наприклад, відношення може містити тільки три елементи:

R = {áІванов, Фізика, 5ñ, áІванов, Математика, 4ñ, áПетров, Фізика, 3ñ}.

У даному відношенні представлена ситуація, коли Іванов має по однієї оцінці з фізиці і математиці, а Петров має оцінку тільки по фізиці (математику він ще не здавав).

Число вихідних множин-доменів називають ступенем відносини. Якщо число вихідних множин = 2, відношення називається бінарним. Якщо число вихідних множин n, то n-арним.

Сутністю називається об'єкт будь-якої природи, дані про який зберігаються в БД. Дані про сутність у БД зберігаються у виді відносини.

Атрибутами називають властивості, що характеризують сутність.

У розглянутому вище прикладі відносини сутність, яка у ньому представлена, можна назвати “Успішність студентів”. Атрибутів для цієї сутності ми ввели три: Прізвище, Предмет, Оцінка. Домени D1, D2, D3 – це множини можливих значень відповідних атрибутів.

Кортежем називається упорядкована сукупність значень атрибутів, що характеризують окремий екземпляр (об'єкт) даної сутності.

У приведеному вище прикладі: áІванов, Фізика, 5ñ - це кортеж, що описує конкретний екземпляр сутності “Успішність студентів” - успішність студента Петрова.

Відношення має просту графічну інтерпретацію – воно може бути представлене у виді таблиці. Наприклад:

Успішність студентів
Прізвище	Предмет	Оцінка
Іванов	Фізика	5
Іванов	Математика	4
Петров	Фізика	3

Стовпці в таблиці відповідають різним атрибутам і їх (стовпці) називають часто входженнями доменів у дане відношення. Рядки таблиці є окремими кортежами відносини.

У таблицях БД стовпці часто називають полями, а рядки – записами.

Заголовок таблиці часто називають схемою відношення. Наприклад, схема відношення “Успішність студентів” має наступний вигляд:

Успішність студентів
Прізвище	Предмет	Оцінка

Таблиці, у яких представляються відношення, прийнято називати реляційними таблицями. Однак, не всяка таблиця є реляційною. Реляційні таблиці повинні задовольняти наступним вимогам:

1.  У таблицях не може бути однакових рядків (кортежів).

2.  Заголовки стовпців (імена атрибутів) повинні бути унікальними.

3.  Усі значення в одному стовпці повинні бути однорідними, тобто мати один тип даних.

4.  Порядок розміщення рядків у таблиці довільний.

Для забезпечення унікальності кортежів у кожнім відношенні визначається первинний ключ.

Первинним ключем відносини називають атрибут (чи сукупність атрибутів), що однозначно ідентифікує (визначає) кожен кортеж. Значення первинного повинні бути унікальними, тобто не можуть повторюватися в різних кортежах. Завдяки наявності первинного ключа у відношенні ніколи не можуть з’явитися однакові кортежі (однакові рядки у таблиці).

Між відношеннями (таблицями) у реляційних БД практично завжди встановлюються зв’язки, які відображують реальні зв’язки між сутностями. Встановлення зв’язків між відношеннями необхідно для забезпечення цілісності даних.

Зв'язок між відношеннями встановлюється через атрибути, які називають ключами зв'язку (чи зовнішніми ключами). Значення ключів зв'язку в зв'язаних кортежах повинні бути однаковими.

Ключі (первинні і зовнішні) можуть бути простими (складатися з одного атрибута) чи складеними (складатися з декількох атрибутів).

Таким чином, реляційну БД можна розглядати як множину взаємозв’язаних відношень (таблиць).

Основні переваги реляційної моделі даних:

1.  Таблична форма організації даних, що є великою зручністю як для розроблювачів, так і для користувачів БД.

2.  Строге теоретичне обґрунтування моделі, засноване на математичній теорії відношень.

Причому, останнє, очевидно, є найбільш важливим. Зупинимося коротко на деяких основних поняттях математичної теорії відношень.

2.3. Операції над відношеннями. Реляційна алгебра

В основі математичної теорії відношень лежить реляційна алгебра. Нагадаємо, що взагалі алгеброю називається множина визначених об'єктів із заданої на ньому сукупністю операцій, замкнутих щодо цієї множини об'єктів. Цю множину називають основною множиною алгебри. Замкнутість операцій означає, що результат кожної з операцій завжди є елементом тієї ж основної множини, з якої вибираються операнди.