Тема_3 (1122336), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Кузнецов. Базы данных.18 Реляционная моделБазовые понятия реляционных базданных (15) Первичный ключ (1)По определению, первичным ключом переменной отношенияявляется подмножество S множества атрибутов ее заголовкатакое, что в любой момент времени значение первичного ключа(составное, если в состав первичного ключа входит болееодного атрибута)в любом кортеже тела отношения отличается от значенияпервичного ключа в любом другом кортеже тела этогоотношения, а никакое собственное подмножество S этим свойством необладаетПозже мы покажем, что существование первичного ключа улюбого значения отношения является следствием одного изфундаментальных свойств отношений, а именно, того свойства,что тело отношения является множеством кортежей25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.19 Реляционная моделБазовые понятия реляционных базданных (16) Первичный ключ (2)Обычным житейским представлением отношения являетсятаблица, заголовком которой является схема отношения, астроками – кортежи отношения-экземпляра; в этом случаеимена атрибутов именуют столбцы этой таблицыПоэтому иногда говорят про «столбцы таблицы», имея ввиду «атрибуты отношения».Это достаточно грубая терминология, поскольку у обычныхтаблиц и строки, и столбцы упорядочены, тогда как атрибутыи кортежи отношений являются элементаминеупорядоченных множествЭтой терминологии придерживаются в большинствекоммерческих реляционных СУБДИногда также используются термины файл как аналогтаблицы, запись как аналог строки и поле как аналог столбца25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.20 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (1)Отсутствие кортежей-дубликатов (1)То свойство, что тело любого отношения никогда несодержит кортежей-дубликатов, следует из определениятела отношения как множества кортежей В классической теории множеств по определению любоемножество состоит из различных элементовИменно из этого свойства вытекает наличие у каждогозначения отношения первичного ключа – минимальногоподмножества заголовка данного отношения, составноезначение которого уникально определяет кортеж отношенияДействительно, поскольку в любое время все кортежи телалюбого отношения различны, у любого значения отношениясвойством уникальности обладает, по крайней мере, полныйнабор его атрибутов25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.21 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (2)Отсутствие кортежей-дубликатов (2)Однако в формальном определении первичного ключатребуется обеспечение его «минимальности», т.е. в наборатрибутов первичного ключа не должны входить такиеатрибуты, которые можно отбросить без ущерба дляосновного свойства – однозначного определения кортежаНемного позже мы покажем, почему свойствоминимальности первичного ключа является критическиважнымПонятно, что если у любого отношения существует наборатрибутов, обладающий свойством уникальности, тосуществует и минимальный набор атрибутов, обладающийсвойством уникальности25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.22 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (3)Отсутствие кортежей-дубликатов (3)Конечно, могут существовать значения отношения снесколькими несовпадающими минимальными наборамиатрибутов, обладающими свойствами уникальностиНапример, если вернуться к предположениям темы 1 обуникальности значений атрибутов СЛУ_НОМЕР и СЛУ_ИМЯотношения СЛУЖАЩИЕ, то для каждого значения этогоотношения мы имеем два множества атрибутов,претендующих на звание первичного ключа – {СЛУ_НОМЕР}и {СЛУ_ИМЯ}В этом случае проектировщик базы данных должен решить,какое из альтернативных множеств атрибутов назватьпервичным ключом, а остальные минимальные наборыатрибутов, обладающие свойством уникальности,называются возможными ключами25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.23 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (4)Отсутствие кортежей-дубликатов (4)Понятие первичного ключа является исключительно важнымв связи с понятием целостности баз данныхЗаметим, что хотя формально существование первичногоключа значения отношения является следствием того, чтотело отношения – это множество, на практике первичные (ивозможные) ключи переменных отношений появляются врезультате явных указаний проектировщика отношенияОпределяя переменную отношения, проектировщикмоделирует часть предметной области, данные из которойбудет в будущем содержать база данныхИ конечно, проектировщик должен знать природу этихданных25.09.2009С.Д. Кузнецов.

Базы данных.24 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (5)Отсутствие кортежей-дубликатов (5)Например, ему должно быть известно, что никакие дваслужащих ни в какой времени не могут иметь удостоверениес одним и тем же номеромПоэтому он может (и даже должен, как будет показано ниже)явно объявить {СЛУ_НОМЕР} возможным ключомЕсли на предприятии установлено, что у всех сотрудниковдолжны быть разные полные имена, то проектировщикможет (и опять же должен) объявить возможным ключом и{СЛУ_ИМЯ}Потом проектировщик должен оценить, какой из возможныхключей является более надежным (свойство егоуникальности никогда не будет отменено), и выбратьнаиболее надежный возможный ключ в качестве первичного25.09.2009С.Д. Кузнецов. Базы данных.25 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (6)Отсутствие кортежей-дубликатов (6)Теперь поясним, почему проектировщику следует явно объявлятьпервичный и возможные ключи переменных отношенийДело в том, в результате этого объявления СУБД получаетинформацию, которая в дальнейшем будет использоваться какограничение целостностиСУБД никогда не допустит появления в переменной отношениязначения-отношения, содержащего два кортежа с одинаковымзначением атрибута СЛУ_НОМЕРопределение первичного ключа для данной переменной отношениянельзя отменитьПоявление двух кортежей с одинаковым значением атрибутаСЛУ_ИМЯ будет также невозможно до тех пор, пока остается в силеопределение {СЛУ_ИМЯ} как возможного ключаТем самым, объявления первичного и возможных ключей дают СУБДвозможность поддерживать целостность базы данных при попыткахзанесения в нее некорректных данных25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.26 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (7)Отсутствие кортежей-дубликатов (7)Наконец, вернемся к свойству минимальности первичного (ивозможных ключей)Это свойство является критически важным, и важность проявляетсяименно при трактовке первичного и возможных ключей как ограниченийцелостностиК примеру, в нашем примере с отношением СЛУЖАЩИЕ свойствомуникальности будет обладать не только множество атрибутов{СЛУ_НОМЕР}, но и, например, множество {СЛУ_НОМЕР,СЛУ_ОТД_НОМЕР}Но если бы мы выставили в качестве ограничения целостноститребование уникальности {СЛУ_НОМЕР, СЛУ_ОТД_НОМЕР}, то СУБДгарантировала бы отсутствие кортежей с одинаковым значениематрибута СЛУ_НОМЕР не во всем значении отношения СЛУЖАЩИЕ, атолько в группах кортежей с одним и тем же значением атрибутаСЛУ_ОТД_НОМЕРПонятно, что это не соответствует смыслу моделируемой предметнойобласти25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.27 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (8)Отсутствие упорядоченности кортежей (1)Формально свойство отсутствия упорядоченности кортежей взначении отношения также является следствием определения телаотношения как множества кортежейОднако на это свойство можно взглянуть и с другой стороны Да, то свойство, что тело отношения является множествомкортежей, облегчает построение полного механизмареляционной модели данных, включая базовые средстваманипулирования данными – реляционные алгебру иисчисление Но основная причина не в этомМожно было бы разработать другую теорию, в которой допускалисьбы упорядоченные «отношения»Однако хранить упорядоченные списки кортежей в условияхинтенсивно обновляемой базы данных гораздо сложнеетехнически, а поддержка упорядоченности вызывает серьезныенакладные расходы25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.28 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (9)Отсутствие упорядоченности кортежей (2)Отсутствие требования к поддержанию порядка намножестве кортежей отношения придает СУБДдополнительную гибкость при хранении баз данных вовнешней памяти и при выполнении запросов к базе данныхЭто не противоречит тому, что при формулировании запросак БД, например, на языке SQL можно потребоватьсортировку результирующей таблицы в соответствии созначениями некоторых столбцовТакой результат, вообще говоря, является не отношением, анекоторым упорядоченным списком кортежей, и он можетбыть только окончательным результатом, к которому уженельзя адресовать запросы25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.29 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (10)Отсутствие упорядоченности атрибутов (1)Атрибуты отношений не упорядочены, поскольку поопределению заголовок отношения есть множество пар<имя_атрибута, имя_типа_или_домена>Для ссылки на значение атрибута в кортеже отношениявсегда используется имя атрибутаЛегко заметить явную аналогию между заголовкамиотношений и структурными типами в языкахпрограммированияДаже в языке программирования C с его практическинеограниченными возможностями работы с указателяминастойчиво рекомендуется обращаться к полям структуртолько по их именам.25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.30 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (11)Отсутствие упорядоченности атрибутов (2)Если, например, на языке C определена структурная переменнаяSTRUCT {integer a; char b; integer c} d;то в стандарте языка решительно не рекомендуется использоватьдля доступу к символьному полю b конструкцию *(&d +sizeof(integer))Это объясняется тем, что при реальном расположении в памятиполей этой структурной переменной в том порядке, как ониопределены, во многих компьютерах потребуется выровнять поле cпо байту с четным адресомПоэтому один байт просто пропадетПри расположении структурной переменной в памяти экономныйкомпилятор (вернее, оптимизатор) переставит местами поля b и c,и указанная выше конструкция не обеспечит доступа к полю bДля корректного обращения к полю b переменной d нужноиспользовать конструкции d.b или &d → b, т.е.

явно указывать имяполя25.09.2009С.Д. Кузнецов. Базы данных.31 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (12)Отсутствие упорядоченности атрибутов (3)Аналогичными практическими соображениямиоправдывается и отсутствие упорядоченности атрибутов взаголовке отношенияВ этом случае СУБД сама принимает решение о том, в какомфизическом порядке следует хранить значения атрибутовкортежей (хотя обычно один и тот же физический порядокподдерживается для всех кортежей каждого отношения)Кроме того, это свойство облегчает выполнение операциимодификации схем существующих отношений не толькопутем добавления новых атрибутов, но и путем удалениясуществующих атрибутов25.09.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.32 Реляционная моделФундаментальные свойства отношений (13)Первая нормальная форма (1)Эдгар Кодд справедливо утверждал, что для моделированиябольшинства предметных областей можно обойтисьотношениями, атрибуты которых определены на простыхдоменах, элементы которых являются атомарными, недекомпозируемымиОн, в частности, говорил следующее:«Отношение, все домены которого являются простыми,может быть представлено двухмерным массивом … соднородными столбцами. Для отношения с одним или болеенепростыми доменами требуются несколько более сложныеструктуры данных.»Более того, он предлагал простую процедуру нормализации,приводящую отношение, значениями одного из атрибутовкоторых являются отношения, к нескольким отношениям надпростыми доменами25.09.2009С.Д.

Характеристики

Список файлов лекций