Теорминимум к экзамену по базам данных

Теорминимум к экзаменупо базам данныхИнформационная система – программный комплекс, функции которого состоят в1) поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера,2) выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений,3) предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса.Файл – именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные.Файловая система1) программная система, управляющая файлами2) архив файлов, хранящийся во внешней памяти.Авторизацию доступа к файлам – по отношению к каждому зарегистрированному пользователю даннойвычислительной системы для каждого существующего файла указываются действия, которые разрешены или запрещеныданному пользователю (так называемый мандатный способ защиты – каждый пользователь имеет отдельный мандатдля работы с каждым файлом или не имеет его).Требования к системе управления базами данных (СУБД): многофайловая система с ключами доступа целостность данных (ограничения ссылочной целостности, общие ограничения целостности) язык запросов к БД на уровне пользователя транзакции журнализация многопользовательский режим независимый системный компонентВ модели данных описывается некоторый набор родовых понятий и признаков, которыми должны обладать всеконкретные СУБД и управляемые ими базы данных, если они основываются на этой модели.Ранние модели данных: модель данных инвертированных таблиц иерархическая модель данных сетевая модель данныхРеляционная модель данных – структурная часть, манипуляционная часть, целостная часть:структурная часть – основные логические структуры данных, которые могут применяться на уровне пользователя приорганизации БД, соответствующих данной модели,манипуляционная часть – спецификация одного или нескольких языков, предназначенных для написания запросов к БД,целостная часть – специфицирует механизмы ограничений целостности, которые обязательно должны поддерживатьсяво всех реализациях СУБД, соответствующих данной модели.Отношение ( математике) над множествами {T1, T2, …, Tn} называется подмножество декартова произведения этихмножеств, т.е.

некоторое множество кортежей {{v1, v2, …, vn}}, где vi  Ti.1122Схема БД в реляционной модели данных – это набор именованных заголовков отношений вида Hi = {<Ai , Ti >, < Ai , Ti >,nini…, < Ai , Ti >}. Ti называется доменом атрибута Ai.Реляционная база данных в каждый момент времени представляет собой набор именованных отношений, каждое изкоторых обладает заголовком, таким как он определен в схеме БД, и телом.

Имя отношения Ri совпадает с именемзаголовка этого отношения HRi.Тело отношения BRi – это множество кортежей вида {<Ai , Ti , vi >, < Ai , Ti , vi >, …, < Ai , Ti , vi >}, где ti  Ti . Во времяжизни БД тела отношений могут изменяться, но все содержащиеся в них кортежи должны соответствовать заголовкамсоответствующих отношений.111222nininijjПервичный ключ – такое минимальное подмножество заголовка отношения, что в любом теле этого отношения, котороеможет появиться в базе данных, значение первичного ключа в любом кортеже этого тела является уникальным, т.е.отличается от значения первичного ключа в любом другом кортеже.Внешним ключом отношения R1, ссылающимся на отношение R2, называется подмножество заголовка HR1, котороесовпадает с первичным ключом отношения R2 (с точностью до имен атрибутов).Ограничение ссылочной целостности реляционной модели данных: в любом теле отношения R1, которое можетпоявиться в базе данных, для «не пустого» значения внешнего ключа, ссылающегося на отношение R2, в любом кортежеэтого тела должен найтись кортеж в теле отношения R2, которое содержится в базе данных, с совпадающим значениемпервичного ключа.Объектно-ориентированная модель данных: модель данных база данных – это набор объектов (контейнеров данных)произвольного типа.Экстент объектного структурного типа – объект типа множества, элементами которого являются объекты данногоатомарного типа.

Поскольку такой объект создается неявно, его OID неизвестен, но зато у него имеется имя, явнозадающееся в определении и совпадающее с именем атомарного объектного типа.База данных в истинной реляционной модели – это набор долговременно хранимых именованных переменныхотношений, каждая из которых определена на некотором типе отношений. В каждый момент времени каждаяпеременная отношения базы данных содержит некоторое значение отношения соответствующего типа.Возможный ключ – это одно из подмножеств заголовка переменной отношения, обладающее свойствами первичногоключа.Заголовком (или схемой) отношения r (Hr) называется конечное множество упорядоченных пар вида <A, T>, где Aназывается именем атрибута, а T обозначает имя некоторого базового типа или ранее определенного домена.

Поопределению требуется, чтобы все имена атрибутов в заголовке отношения были различны.Кортежем tr, соответствующим заголовку Hr, называется множество упорядоченных триплетов вида <A, T, v>, по одномутакому триплету для каждого атрибута в Hr. Третий элемент – v – триплета <A, T, v> должен являться допустимымзначением типа данных или домена T.Телом Br отношения r называется произвольное множество кортежей tr.Значением Vr отношения r называется пара множеств Hr и Br.Переменной VARr называется именованный контейнер, который может содержать любое допустимое значение Vr.Степенью, или «арностью», заголовка отношения, кортежа, соответствующего этому заголовку, тела отношения,значения отношения и переменной отношения является мощность заголовка отношения.Схема реляционной базы данных – это набор пар <имя_VARr, Hr>, включающий имена и заголовки всех переменныхотношения, которые определены в базе данных.Реляционная база данных – это набор пар <VARr, Hr> (конечно, каждая переменная отношения в любой моментвремени содержит некоторое значение-отношение, в частности, пустое)Первичным ключом переменной отношения является такое подмножество S множества атрибутов ее заголовка, что влюбое время значение первичного ключа (составное, если в состав первичного ключа входит более одного атрибута) влюбом кортеже тела отношения отличается от значения первичного ключа в любом другом кортеже тела этогоотношения, а никакое собственное подмножество6) S этим свойством не обладает.

В вырожденном случае, когдазаголовок переменной отношения является пустым множеством, первичный ключ этой переменной отношения состоитиз пустого подмножества заголовка.Язык называется реляционным, если он обладает не меньшей выразительностью и мощностью, чем реляционнаяалгебра или реляционное исчисление.Фундаментальные свойства отношений отсутствие кортежей-дубликатов, существование первичного и возможного ключа отсутствие упорядоченности кортежей отсутствие упорядоченности атрибутов атомарность значений атрибутовНеопределенное значение:Если a – это значение некоторого типа данных или NULL, op – любая двуместная «арифметическая» операция этого типаданных (например, +), а lop – операция сравнения значений этого типа (например, =), то по определению:a op NULL = NULLNULL op a = NULLa lop NULL = unknownNULL lop a = unknownUnknown – третье значение логического, или булевского, типа, обладающее следующими свойствами:NOT unknown = unknowntrue AND unknown = unknowntrue OR unknown = truefalse AND unknown = falsefalse OR unknown = unknownКонкретный язык манипулирования реляционными БД называется реляционно-полным, если любой запрос,формулируемый с помощью одного выражения реляционной алгебры или одной формулы реляционного исчисления,может быть сформулирован с помощью одного оператора этого языка.Операции реляционной алгебры Кодда:теоретико-множественные операции: объединение (UNION), пересечение (INTERSECT), вычитание (MINUS), взятие расширенного декартова произведения (TIMES)специальные реляционные операции: проекция (PROJECT), ограничение (WHERE), соединение (-JOIN), деление (DIVIDE BY)особая операция: присваивание переименование атрибутов (RENAME)Операция реляционного деления (DIVIDE BY) – операция, имеющая два операнда – бинарное и унарное отношения.Результирующее отношение состоит из унарных кортежей, включающих значения первого атрибута кортежей первогооперанда таких, что множество значений второго атрибута (при фиксированном значении первого атрибута) включаетмножество значений второго операнда.Декартовым произведением множеств A{a} и B{b} является такое множество пар C{<c1, 2>}, что для каждого элемента<c1, c2> множества C существуют такой элемент a множества A, что c1=a, и такой элемент b множества B, что c2=b.Операция расширенного декартова произведения (алгебра Кодда).

Пусть имеются два отношения R1{a1, a2, …, an} иR2{b1, b2, …, bm}. Тогда результатом операции R1 TIMES R2 является отношение R{a1, a2, …, an, b1, b2, …, bm}, телокоторого является множеством кортежей вида {ra1, ra2, …, ran, rb1, rb2, …, rbm} таких, что {ra1, ra2, …, ran} входит в телоR1, а {rb1, rb2, …, rbm} входит в тело R2.Проекция (алгебра Кодда). Результатом проекции отношения A на множество атрибутов {a1, a2, ..., an}(PROJECT A {a1, a2,..., an}) является отношение с заголовком, определяемым множеством атрибутов {a1, a2, ..., an}, и с телом, состоящим изкортежей вида <a1:v1, a2:v2, ..., an:vn> таких, что в отношении A имеется кортеж, атрибут a1 которого имеет значение v1,атрибут a2 имеет значение v2, ..., атрибут an имеет значение vn.Операция соединения (алгебра Кодда).

Результатом операции соединения A JOIN B WHERE comp совместимых повзятию расширенного декартова произведения отношений A и B является отношение, получаемое путем выполненияоперации ограничения по условию comp расширенного декартова произведения отношений A и B (A JOIN B WHERE comp(A TIMES B) WHERE comp).Операция реляционного деления (алгебра Кодда). Пусть заданы два отношения – A с заголовком {a1, a2, ..., an, b1, b2,..., bm} и B с заголовком {b1, b2, ..., bm}. Будем считать, что атрибут bi отношения A и атрибут bi отношения B (i = 1, 2, …,m) не только обладают одним и тем же именем, но и определены на одном и том же домене. Назовем множествоатрибутов {aj} составным атрибутом a, а множество атрибутов {bj} – составным атрибутом b.