Հարաբերական տվյալների մոդելը եզակի մոտեցում է պարամետրերը կառավարելու համար՝ օգտագործելով կառուցվածքը և լեզուն՝ ըստ մեկ կարգի պրեդիկատային տրամաբանության: Այն առաջին անգամ նկարագրվել է 1969 թվականին անգլիացի գիտնական Քոդի կողմից։ Այս նախագծում բոլոր պարամետրերը ներկայացված են որպես զույգեր՝ խմբավորված որոշակի հարաբերություններում:
Հարաբերական տվյալների մոդելի նպատակը…
…մոդելների և հարցումների հստակեցման դեկլարատիվ մեթոդ է տրամադրում:
Օգտատերերն ուղղակիորեն նշում են, թե ինչ տեղեկատվություն է պարունակում տվյալների բազան և ինչ տեսություն են ուզում դրանից: Եվ նաև թույլ տվեք տվյալների բազայի կառավարման ծրագրակազմին հոգ տանել այն պահելու համար կառուցվածքների նկարագրության մասին: Հարցումներին պատասխանելու համար տեղեկատվության որոնման կարգը նույնպես կարևոր է:
RDB-ների մեծ մասն օգտագործում է SQL տվյալների սահմանումներ և որոնման լեզու: Այս համակարգերն իրականացնում են այն, ինչը կարելի է դիտել որպես ինժեներական մոտարկումհարաբերական մոդել։
SQL տվյալների բազայի սխեմայի աղյուսակը համապատասխանում է պրեդիկատ փոփոխականին: Հիմնական սահմանափակումները և SQL հարցումները համընկնում են պրեդիկատների հետ:
Սակայն նման տվյալների բազաները շատ մանրամասներով շեղվում են հարաբերական մոդելից, և Քոդը կտրականապես դեմ է արտահայտվել սկզբնական սկզբունքներին խախտող փոփոխություններին:
Overview
Հարաբերական տվյալների մոդելի հիմնական գաղափարը ամբողջ տվյալների բազայի նկարագրությունն է որպես փոփոխականների վերջնական բաղադրիչի պրեդիկատների մի շարք՝ նկարագրելով հնարավոր արժեքների և դրանց համակցությունների սահմանափակումները: Ցանկացած ժամանակի բովանդակությունը վերջնական (տրամաբանական) մոդելն է: Այսինքն՝ հարաբերությունների մի շարք՝ մեկ պրեդիկատ փոփոխականի համար, որպեսզի բոլոր բաղադրիչները բավարարվեն։ Սա հարաբերական տվյալների մոդելն է։
Այլընտրանք
Մյուս մոդելները հիերարխիկ և ցանցային համակարգեր են: Դրանցից ոմանք, օգտագործելով ավելի հին ճարտարապետներ, դեռ հայտնի են բարձր հզորությամբ տվյալների կենտրոններում: Կամ այն դեպքերում, երբ գոյություն ունեցող համակարգերն այնքան բարդ և վերացական են, որ փոխհարաբերությունների մոդելի միջոցով դրանց անցումը չափազանց թանկ կարժենա: Ուշագրավ են նաև նոր օբյեկտների վրա հիմնված տվյալների բազաները:
Իրականացում
Մի քանի փորձեր են եղել ձեռք բերելու RMD-ի իրական նյութականացումը, որն ի սկզբանե սահմանվել է Քոդի կողմից և բացատրվել ուրիշների կողմիցգիտնականներ.
Հարաբերական տվյալների ներկայացման մոդելն իր տեսակի մեջ գլխավորն էր, որը նկարագրված էր ֆորմալ մաթեմատիկական տերմիններով: Հիերարխիկ և ցանցային հիմքերը գոյություն ունեին մինչև հարաբերական համակարգերը, սակայն դրանց բնութագրերը համեմատաբար ոչ պաշտոնական էին: Երբ RMD-ն սահմանվեց, բազմաթիվ փորձեր արվեցին համեմատելու և հակադրելու տարբեր մոդելներ, և դա հանգեցրեց վաղ համակարգերի ավելի խիստ նկարագրությունների: Չնայած հիերարխիկ և ցանցային տվյալների բազաների տվյալների մանիպուլյացիայի միջերեսների ընթացակարգային բնույթը սահմանափակեց պաշտոնականացման հնարավորությունները:
Թեմաներ
Հարաբերական տվյալների մոդելի հայեցակարգի վերաբերյալ հիմնարար ենթադրությունն այն է, որ դրանք բոլորը ներկայացված են որպես մաթեմատիկական «p»՝ բնորոշ հարաբերություններ, «Cn»՝ զույգական հարաբերություններ, որոնք մի քանի դեկարտյան արտադրյալի ենթաբազմություն են։ տիրույթներ. Մաթեմատիկական մոդելում նման տվյալների մասին հիմնավորումն իրականացվում է երկարժեք պրեդիկատային տրամաբանությամբ, ինչը նշանակում է, որ յուրաքանչյուր նախադասության համար կա երկու հնարավոր գնահատում՝ կա՛մ ճշմարիտ, կա՛մ սխալ (և չկա երրորդ արժեք, օրինակ՝ անհայտ կամ անկիրառելի։, որոնցից յուրաքանչյուրը հաճախ ասոցացվում է 0 հասկացության հետ): Տվյալները մշակվում են հաշվարկների կամ հանրահաշիվների միջոցով, որոնք համարժեք են արտահայտչական ուժով:
Տվյալների մոդելների տեսակներ, հարաբերական տվյալների մոդել
RMD-ը ծրագրավորողին թույլ է տալիս ստեղծել տեղեկատվության հետևողական, տրամաբանական տեսք: Այս ամենը ձեռք է բերվում տվյալների բազայի ձևավորման մեջ նշված սահմանափակումները ներառելով, որոնք սովորաբար կոչվում են տրամաբանական սխեմա: Տեսությունը գործընթաց մշակելն էմոդելի նորմալացում, որի շնորհիվ որոշակի ցանկալի հատկություններով դիզայնը կարող է ընտրվել տրամաբանորեն համարժեք այլընտրանքների մի շարքից: Մուտքի պլաններում և այլ իրականացումներում և գործառնություններում մանրամասները մշակվում են DBMS շարժիչի կողմից և չեն արտացոլվում տրամաբանական մոդելում: Սա ի տարբերություն սովորական պրակտիկայի, երբ կատարողականի կարգավորումը հաճախ պահանջում է տրամաբանական ֆունկցիայի փոփոխություններ:
Հիմնական հարաբերական տվյալների մոդելը ներկայացնում է շինարարական բլոկ. դա տիրույթ է կամ տեղեկատվության տեսակ, որը սովորաբար նվազեցվում է նվազագույնի: Tuple-ը ատրիբուտների արժեքների դասավորված շարք է: Իսկ նրանք իրենց հերթին անվան ու տեսակի փոխադարձ զույգ են։ Այն կարող է լինել կամ սկալյար կամ ավելի բարդ արժեք:
Հարաբերակցությունը բաղկացած է վերնագրից և մարմնից
Առաջինը ատրիբուտների մի շարք է:
Մարմինը (n-րդ հարաբերակցությամբ) զույգերի բազմություն է։
Շոշափելիության վերնագիրը նույնպես յուրաքանչյուր կառույցի թեմա է:
Հարաբերական տվյալների մոդելը սահմանվում է որպես n-tuples-ի բազմություն: Ե՛վ մաթեմատիկայում, և՛ MRD-ում հավաքածուն եզակի չկրկնվող տարրերի անկանոն հավաքածու է, չնայած որոշ DBMS-ներ իրենց տվյալների վրա դնում են հաջորդականություն: Մաթեմատիկայի մեջ բազմակն ունի կարգ և թույլ է տալիս կրկնօրինակել: E. F. Codd-ն ի սկզբանե ստեղծել է բազմակներ՝ օգտագործելով այս մաթեմատիկական սահմանումը:
Հետագայում E. F. Codd-ի հիանալի գաղափարներից մեկն այն էր, որ պատվիրելու փոխարեն ատրիբուտների անուններ օգտագործելը շատ ավելի հարմար կլինի (ընդհանուր առմամբդեպք) հարաբերությունների վրա հիմնված համակարգչային լեզվով: Այս հայտարարությունն այսօր էլ օգտակար է։ Թեև հայեցակարգը փոխվել է, բայց «երկակի» անվանումը չի փոխակերպվել։ Այս տարբերակման անմիջական և կարևոր հետևանքն այն է, որ հարաբերական մոդելում դեկարտյան արտադրյալը դառնում է կոմուտատիվ։
Աղյուսակը հարաբերությունների ընդհանուր տեսողական ներկայացում է: Թուպլիկը նման է տողի հասկացությանը:
Relvar-ը որոշակի տիպի շոշափողի անվանված փոփոխական է, որին միշտ վերագրված է այդ տիպի ինչ-որ առնչություն, թեև հայացքը կարող է պարունակել զրոյական բազմակներ:
Հարաբերական տվյալների մոդելի հիմունքները. ամբողջ տեղեկատվությունը ներկայացված է հարաբերություններում տեղեկատվական արժեքներով: Այս սկզբունքի համաձայն՝ հարաբերական բազան ռեվվարների բազմություն է, և յուրաքանչյուր հարցման արդյունքը ներկայացված է որպես շոշափելիություն։
Հարաբերական տվյալների բազայի հետևողականությունը չի պարտադրվում այն օգտագործող հավելվածներում ներկառուցված կանոններով, այլ ավելի շուտ՝ որպես տրամաբանական սխեմայի մաս հայտարարված և DBMS-ի կողմից բոլոր հավելվածների համար սահմանված սահմանափակումներով: Սահմանափակումները արտահայտվում են հարաբերական համեմատության օպերատորների օգտագործման մեջ, որոնցից միայն մեկը ենթաբազմություն է (⊆), տեսականորեն բավարար։ Գործնականում ակնկալվում է, որ հասանելի կլինեն մի քանի օգտակար դյուրանցումներ, որոնցից թեկնածուի ստեղները և արտաքին աղբյուրների սահմանափակումները ամենակարևորն են: Ահա թե ինչի մասին է հարաբերական տվյալների մոդելը:
Մեկնաբանություն
ՌՄԴ-ն ամբողջությամբ գնահատելու համար անհրաժեշտ է հասկանալ նախատեսված մեկնաբանությունըորպես հարաբերություն։
Հպման մարմինը երբեմն անվանում են դրա երկարացում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ այն պետք է մեկնաբանվի որպես որոշ պրեդիկատի աճ: Սա ճշմարիտ նախադասությունների ամբողջությունն է, որը կարող է ձևավորվել՝ յուրաքանչյուր ազատ փոփոխականի անունով փոխարինելով:
Կա մեկ առ մեկ համապատասխանություն օբյեկտ-առաբերական տվյալների մոդելների միջև: Հարաբերությունների մարմնի յուրաքանչյուր tuple ապահովում է ատրիբուտների արժեքներ՝ պրեդիկատը օրինականացնելու համար՝ փոխարինելով նրա ազատ փոփոխականներից յուրաքանչյուրը: Արդյունքը մի հայտարարություն է, որը ճշմարիտ է համարվում հարաբերության մարմնում բազմակի առաջացման պատճառով: Ընդհակառակը, յուրաքանչյուր գործընթաց, որի անվանումը համընկնում է հարաբերությունների անվան հետ, բայց չի հայտնվում մարմնում, համարվում է կեղծ:
Այս ենթադրությունը հայտնի է որպես փակ աշխարհի վարկած։ Այն հաճախ խախտվում է գործնական տվյալների շտեմարաններում, որտեղ բազմակի բացակայությունը կարող է նշանակել, որ համապատասխան նախադասության ճշմարտացիությունը անհայտ է: Օրինակ, լեզվական հմտությունների աղյուսակում որոշակի տերմինների («Ջոն», «իսպաներեն») բացակայությունը կարող է պարտադիր չէ, որ ապացույց լինի, որ Ջոն անունով տղան իսպաներեն չի խոսում:
Դիմում տվյալների բազաներին, նորմալացման տեսություն
Տիպիկ հարաբերական RDM-ում օգտագործվող տեղեկատվական առարկան կարող է լինել ամբողջ թվերի մի շարք, նիշերի տողերի մի շարք, որոնք կազմում են ամսաթվերը կամ երկու բուլյան ճշմարիտ և կեղծ և այլն: Այս թվերի համապատասխան առարկայական անվանումները կարող են լինել «Ինդեքս», «Կատարել անհրաժեշտ աշխատանքը» անուններով տողեր։«Ժամանակ», «բուլյան» և այլն, և այլն:
Սակայն, կարևոր է հասկանալ, որ հարաբերական տեսությունը չի նշում, թե որ տեսակները պետք է ապահովվեն: Եվ դա իսկապես ճիշտ է, ներկայումս ակնկալվում է, որ դրույթները հասանելի կլինեն մաքսային կազմակերպություններին, ի լրումն համակարգի կողմից տրամադրվող ներկառուցվածների:
Հատկանիշ
Սա այն տերմինն է, որն օգտագործվում է տեսականորեն այն, ինչ սովորաբար կոչվում է սյունակ: Նմանապես, աղյուսակը սովորաբար օգտագործվում է տեսական շոշափելիության տերմինի փոխարեն (չնայած այն ոչ մի կերպ հոմանիշ չէ SQL-ում հարաբերության հետ): Աղյուսակի տվյալների կառուցվածքը նշվում է որպես սյունակի սահմանումների ցանկ, որոնցից յուրաքանչյուրը ունի եզակի սյունակի անվանումը և դրա համար թույլատրված արժեքների տեսակը:
Հատկանիշի արժեքը մուտք է որոշակի վայրում, ինչպիսիք են Ջոն Դոուն և 35-ը:
A tuple-ը հիմնականում նույնն է, ինչ տողը, բացառությամբ այն, որ SQL RDBMS-ում, որտեղ անընդմեջ սյունակների իմաստները դասավորված են, զույգերը առանձնացված չեն: Փոխարենը, յուրաքանչյուր սահմանման արժեք նույնականացվում է բացառապես իր անունով, այլ ոչ թե իր հերթական դիրքով բազմակի մեջ: Հատկանիշի անունը կարող է լինել Անուն կամ Տարիքը:
Վերաբերմունք
Սա կառուցվածքի սահմանման աղյուսակ է այդ կառուցվածքում տվյալների տեսքի հետ մեկտեղ: Սահմանումը վերնագիրն է, իսկ դրա մեջ եղած տվյալները՝ մարմինը՝ տողերի մի շարք։ Հարաբերությունների փոփոխականը սովորաբար կոչվում է հիմնական աղյուսակ: դրան վերագրված արժեքի անվանումըցանկացած ժամանակ համընկնում է տվյալ բջիջում նշվածի հետ, և դրա մարմինը համընկնում է վերջին անգամ նշանակվածի հետ՝ կանչելով թարմացման որևէ հայտարարություն (սովորաբար INSERT, UPDATE կամ DELETE):
Բազմաթիվ-տեսական ձևակերպում
Հարաբերությունների հարաբերական մոդելի հիմնական հասկացությունները ատրիբուտների անվանումներն ու անվանումներն են: Նրանք պետք է ներկայացվեն որպես տողեր, ինչպիսիք են «Անձը» և «Անունը», և սովորաբար պետք է օգտագործեն փոփոխականներ՝ դրանք տարածելու համար: Մեկ այլ հիմնական հասկացություն ատոմային արժեքների մի շարք է, որը պարունակում է անհրաժեշտ և կարևոր նշանակություններ, ինչպիսիք են թվերը և տողերը:
