Το μοντέλο σχεσιακών δεδομένων είναι μια μοναδική προσέγγιση για τη διαχείριση παραμέτρων με χρήση δομής και γλώσσας σύμφωνα με τη λογική κατηγορήματος μίας τάξης. Περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1969 από τον Άγγλο επιστήμονα Codd. Σε αυτό το έργο, όλες οι παράμετροι παρουσιάζονται ως πλειάδες ομαδοποιημένες σε συγκεκριμένες σχέσεις.
Ο σκοπός του μοντέλου σχεσιακών δεδομένων…
…είναι η παροχή μιας δηλωτικής μεθόδου για τον καθορισμό μοντέλων και ερωτημάτων.
Οι χρήστες σημειώνουν απευθείας ποιες πληροφορίες περιέχει η βάση δεδομένων και ποια θεωρία θέλουν από αυτήν. Επίσης, αφήστε το λογισμικό διαχείρισης βάσης δεδομένων να φροντίσει να περιγράψει τις δομές για την αποθήκευσή του. Η διαδικασία ανάκτησης πληροφοριών για την απάντηση σε αιτήματα είναι επίσης σημαντική.
Τα περισσότερα RDB χρησιμοποιούν ορισμούς δεδομένων SQL και γλώσσα αναζήτησης. Αυτά τα συστήματα εφαρμόζουν αυτό που μπορεί να θεωρηθεί ως μηχανική προσέγγισησχεσιακό μοντέλο.
Ένας πίνακας σε ένα σχήμα βάσης δεδομένων SQL αντιστοιχεί σε μια μεταβλητή κατηγορήματος. Οι βασικοί περιορισμοί και τα ερωτήματα SQL ταιριάζουν με κατηγορήματα.
Ωστόσο, τέτοιες βάσεις δεδομένων αποκλίνουν από το σχεσιακό μοντέλο σε πολλές λεπτομέρειες και ο Codd αντιτάχθηκε σθεναρά στις αλλαγές που υπονομεύουν τις αρχικές αρχές.
Επισκόπηση
Η κύρια ιδέα του μοντέλου σχεσιακών δεδομένων είναι η περιγραφή ολόκληρης της βάσης δεδομένων ως ένα σύνολο κατηγορημάτων για το τελικό στοιχείο των μεταβλητών, που περιγράφουν τους περιορισμούς στις πιθανές τιμές και τους συνδυασμούς τους. Το περιεχόμενο σε κάθε δεδομένη στιγμή είναι το τελικό (λογικό) μοντέλο. Δηλαδή, ένα σύνολο σχέσεων, μία ανά μεταβλητή κατηγορήματος, έτσι ώστε όλα τα συστατικά να ικανοποιούνται. Αυτό είναι το μοντέλο σχεσιακών δεδομένων.
Εναλλακτικές
Άλλα μοντέλα είναι ιεραρχικά και δικτυακά συστήματα. Ορισμένα από αυτά, χρησιμοποιώντας παλαιότερες αρχιτεκτονικές, εξακολουθούν να είναι δημοφιλή σε κέντρα δεδομένων υψηλής χωρητικότητας. Ή σε περιπτώσεις όπου τα υπάρχοντα συστήματα είναι τόσο περίπλοκα και αφηρημένα που η μετάβαση σε αυτά χρησιμοποιώντας το σχεσιακό μοντέλο θα ήταν απαγορευτικά δαπανηρή. Και επίσης αξιοσημείωτες είναι οι νέες αντικειμενοστρεφείς βάσεις δεδομένων.
Εφαρμογή
Έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες για να επιτευχθεί η αληθινή υλοποίηση του RMD, που αρχικά ορίστηκε από τον Codd και εξηγήθηκε από άλλουςεπιστήμονες.
Το μοντέλο αναπαράστασης σχεσιακών δεδομένων ήταν το κύριο στο είδος του, το οποίο περιγράφηκε με τυπικούς μαθηματικούς όρους. Οι ιεραρχικές και δικτυακές βάσεις υπήρχαν πριν από τα σχεσιακά συστήματα, αλλά οι προδιαγραφές τους ήταν σχετικά ανεπίσημες. Μόλις ορίστηκε το RMD, έγιναν πολλές προσπάθειες σύγκρισης και αντίθεσης διαφορετικών μοντέλων - και αυτό οδήγησε σε πιο αυστηρές περιγραφές των πρώιμων συστημάτων. Αν και η διαδικαστική φύση των διεπαφών χειρισμού δεδομένων για ιεραρχικές και δικτυακές βάσεις δεδομένων περιόριζε τις δυνατότητες επισημοποίησης.
Θέματα
Η θεμελιώδης υπόθεση σχετικά με την έννοια ενός μοντέλου σχεσιακών δεδομένων είναι ότι όλα αντιπροσωπεύονται ως ένα μαθηματικό "p" - τυπικές σχέσεις, "Cn" - μια σχέση ζευγαριού, που είναι ένα υποσύνολο στο καρτεσιανό γινόμενο πολλών τομείς. Στο μαθηματικό μοντέλο, ο συλλογισμός για τέτοια δεδομένα πραγματοποιείται σε μια λογική κατηγορήματος δύο τιμών, που σημαίνει ότι για κάθε πρόταση υπάρχουν δύο πιθανές αξιολογήσεις: είτε true είτε false (και δεν υπάρχει τρίτη τιμή, όπως άγνωστη ή μη εφαρμόσιμη, καθένα από τα οποία συνδέεται συχνά με την έννοια του 0). Τα δεδομένα επεξεργάζονται χρησιμοποιώντας λογισμό ή άλγεβρα, τα οποία είναι ισοδύναμα σε εκφραστική ισχύ.
Τύποι μοντέλων δεδομένων, μοντέλο σχεσιακών δεδομένων
Το
RMD επιτρέπει στον προγραμματιστή να δημιουργήσει μια συνεπή, λογική προβολή πληροφοριών. Όλα αυτά επιτυγχάνονται με την ενσωμάτωση των δηλωμένων περιορισμών στη σχεδίαση της βάσης δεδομένων, που συνήθως αναφέρεται ως λογικό σχήμα. Η θεωρία είναι να αναπτυχθεί μια διαδικασίακανονικοποίηση μοντέλου, όπου ένα σχέδιο με ορισμένες επιθυμητές ιδιότητες μπορεί να επιλεγεί από ένα σύνολο λογικά ισοδύναμων εναλλακτικών. Σε σχέδια πρόσβασης και άλλες υλοποιήσεις και λειτουργίες, οι λεπτομέρειες χειρίζονται από τη μηχανή DBMS και δεν αντικατοπτρίζονται στο λογικό μοντέλο. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την κοινή πρακτική στην οποία ο συντονισμός απόδοσης απαιτεί συχνά αλλαγές στη λογική συνάρτηση.
Το βασικό μοντέλο σχεσιακών δεδομένων αντιπροσωπεύει ένα δομικό στοιχείο - είναι ένας τομέας ή τύπος πληροφοριών, που συνήθως περιορίζεται στο ελάχιστο. Μια πλειάδα είναι ένα διατεταγμένο σύνολο τιμών χαρακτηριστικών. Και αυτοί, με τη σειρά τους, είναι ένα αμοιβαίο ζευγάρι ονόματος και τύπου. Μπορεί να είναι είτε βαθμωτή είτε πιο σύνθετη.
Μια σχέση αποτελείται από μια κεφαλίδα και ένα σώμα
Το πρώτο είναι ένα σύνολο χαρακτηριστικών.
Το σώμα (με την ν η σχέση) είναι ένα σύνολο πλειάδων.
Η κεφαλίδα εφαπτομένης είναι επίσης το θέμα κάθε δομής.
Το μοντέλο σχεσιακών δεδομένων ορίζεται ως ένα σύνολο n-πλειάδων. Τόσο στα μαθηματικά όσο και στα MRD, ένα σύνολο είναι μια μη ταξινομημένη συλλογή μοναδικών μη διπλών στοιχείων, αν και ορισμένα DBMS επιβάλλουν μια ακολουθία στα δεδομένα τους. Στα μαθηματικά, μια πλειάδα έχει μια σειρά και επιτρέπει την αντιγραφή. Ο E. F. Codd δημιούργησε αρχικά πλειάδες χρησιμοποιώντας αυτόν τον μαθηματικό ορισμό.
Αργότερα μία από τις σπουδαίες ιδέες του E. F. Codd ήταν ότι η χρήση ονομάτων χαρακτηριστικών αντί για παραγγελία θα ήταν πολύ πιο βολική (γενικάπερίπτωση) σε μια γλώσσα υπολογιστή που βασίζεται σε σχέσεις. Αυτή η δήλωση είναι ακόμα χρήσιμη σήμερα. Αν και η έννοια έχει αλλάξει, το όνομα "tup" δεν έχει μεταμορφωθεί. Μια άμεση και σημαντική συνέπεια αυτής της διάκρισης είναι ότι στο σχεσιακό μοντέλο το καρτεσιανό γινόμενο γίνεται ανταλλακτική.
Ένας πίνακας είναι μια κοινή οπτική αναπαράσταση σχέσεων. Μια πλειάδα είναι παρόμοια με την έννοια μιας συμβολοσειράς.
Relvar είναι μια ονομασμένη μεταβλητή κάποιου συγκεκριμένου τύπου εφαπτομένης στην οποία εκχωρείται ανά πάσα στιγμή κάποια σχέση αυτού του τύπου, αν και το βλέμμα μπορεί να περιέχει μηδενικές πλειάδες.
Βασικές αρχές του μοντέλου σχεσιακών δεδομένων: όλες οι πληροφορίες αντιπροσωπεύονται από τιμές πληροφοριών σε σχέσεις. Σύμφωνα με αυτήν την αρχή, η σχεσιακή βάση είναι ένα σύνολο relvars και το αποτέλεσμα κάθε ερωτήματος αναπαρίσταται ως εφαπτομένη.
Η συνέπεια μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων δεν επιβάλλεται από κανόνες ενσωματωμένους στις εφαρμογές που τη χρησιμοποιούν, αλλά από περιορισμούς που δηλώνονται ως μέρος του λογικού σχήματος και επιβάλλονται από το DBMS για όλες τις εφαρμογές. Οι περιορισμοί εκφράζονται στη χρήση σχεσιακών τελεστών σύγκρισης, από τους οποίους μόνο ένας είναι υποσύνολο (⊆), θεωρητικά επαρκής. Στην πράξη, αναμένεται να είναι διαθέσιμες αρκετές χρήσιμες συντομεύσεις, από τις οποίες τα υποψήφια κλειδιά και οι περιορισμοί εξωτερικής πηγής είναι οι πιο σημαντικοί. Αυτό είναι το αντικείμενο του μοντέλου σχεσιακών δεδομένων.
Ερμηνεία
Για να εκτιμηθεί πλήρως το RMD, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε την επιδιωκόμενη ερμηνείαως σχέση.
Το σώμα μιας αφής ονομάζεται μερικές φορές προέκτασή της. Αυτό συμβαίνει επειδή θα πρέπει να ερμηνευθεί ότι αντιπροσωπεύει μια αύξηση σε κάποιο κατηγόρημα. Αυτό είναι το σύνολο των αληθών προτάσεων που μπορούν να σχηματιστούν αντικαθιστώντας κάθε ελεύθερη μεταβλητή με ένα όνομα.
Υπάρχει αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ μοντέλων δεδομένων αντικειμενικών σχέσεων. Κάθε πλειάδα του σώματος σχέσεων παρέχει τιμές χαρακτηριστικών για να υποδηλώσει το κατηγόρημα αντικαθιστώντας κάθε μία από τις ελεύθερες μεταβλητές του. Το αποτέλεσμα είναι μια δήλωση που θεωρείται αληθής λόγω της εμφάνισης πλειάδας στο σώμα της σχέσης. Αντίθετα, κάθε διαδικασία της οποίας ο τίτλος ταιριάζει με το όνομα της σχέσης αλλά δεν εμφανίζεται στο σώμα θεωρείται ψευδής.
Αυτή η υπόθεση είναι γνωστή ως υπόθεση του κλειστού κόσμου. Συχνά παραβιάζεται σε πρακτικές βάσεις δεδομένων, όπου η απουσία πλειάδας μπορεί να σημαίνει ότι η αλήθεια της αντίστοιχης πρότασης είναι άγνωστη. Για παράδειγμα, η απουσία ορισμένων όρων ("John", "Ισπανικά") στο Διάγραμμα Γλωσσικών Δεξιοτήτων μπορεί να μην είναι απαραίτητα απόδειξη ότι ένα αγόρι που ονομάζεται John δεν μιλά ισπανικά.
Εφαρμογή σε βάσεις δεδομένων, θεωρία κανονικοποίησης
Το θέμα πληροφοριών που χρησιμοποιείται σε ένα τυπικό σχεσιακό RDM μπορεί να είναι ένα σύνολο ακεραίων, ένα σύνολο συμβολοσειρών χαρακτήρων που συνθέτουν ημερομηνίες ή δύο δυαδικές τιμές true και false, και ούτω καθεξής. Τα αντίστοιχα ονόματα θεμάτων για αυτές τις φιγούρες μπορεί να είναι συμβολοσειρές με τα ονόματα "Ευρετήριο", "Κάνε την απαραίτητη εργασία","Time", "Boolean" και ούτω καθεξής και ούτω καθεξής.
Ωστόσο, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι η σχεσιακή θεωρία δεν προσδιορίζει ποιοι τύποι πρέπει να υποστηρίζονται. Και είναι πράγματι αλήθεια, προς το παρόν αναμένεται ότι θα είναι διαθέσιμες διατάξεις σε προσαρμοσμένες οντότητες εκτός από τις ενσωματωμένες που παρέχονται από το σύστημα.
Χαρακτηριστικό
Αυτός είναι ο όρος που χρησιμοποιείται στη θεωρία για αυτό που συνήθως ονομάζεται στήλη. Ομοίως, ο πίνακας χρησιμοποιείται συνήθως στη θέση του θεωρητικού όρου εφαπτομένη (αν και σε καμία περίπτωση δεν είναι συνώνυμος με τη σχέση στην SQL). Η δομή δεδομένων ενός πίνακα καθορίζεται ως μια λίστα ορισμών στηλών, ο καθένας με ένα μοναδικό όνομα στήλης και τον τύπο των τιμών που επιτρέπονται για αυτό.
Η τιμή χαρακτηριστικού είναι μια καταχώριση σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, όπως ο John Doe και το 35.
Μια πλειάδα είναι βασικά η ίδια με μια σειρά, εκτός από το ότι στο SQL RDBMS, όπου οι σημασίες των στηλών σε μια σειρά είναι ταξινομημένες, οι πλειάδες δεν διαχωρίζονται. Αντίθετα, κάθε τιμή ορισμού προσδιορίζεται αποκλειστικά από το όνομά της και όχι από τη σειρά της στην πλειάδα. Το όνομα του χαρακτηριστικού μπορεί να είναι Όνομα ή Ηλικία.
Στάση
Είναι ένας πίνακας ορισμού δομής μαζί με την εμφάνιση δεδομένων σε αυτήν τη δομή. Ο ορισμός είναι η κεφαλίδα και τα δεδομένα σε αυτήν είναι το σώμα, ένα σύνολο σειρών. Η μεταβλητή σχέσης ονομάζεται συνήθως κύριος πίνακας. Ο τίτλος της τιμής που του αποδίδεται στοοποιαδήποτε στιγμή ταιριάζει με αυτό που καθορίζεται στο δεδομένο κελί και το σώμα του ταιριάζει με αυτό που του εκχωρήθηκε τελευταία, επικαλούμενος κάποια δήλωση ενημέρωσης (συνήθως INSERT, UPDATE ή DELETE).
Σύνολο-θεωρητική διατύπωση
Βασικές έννοιες στο σχεσιακό μοντέλο σχέσεων είναι τα ονόματα και τα ονόματα των χαρακτηριστικών. Πρέπει να αναπαρασταθούν ως συμβολοσειρές όπως "Person" και "Name" και συνήθως θα πρέπει να χρησιμοποιούν μεταβλητές για να τις εκτείνονται. Μια άλλη βασική έννοια είναι ένα σύνολο ατομικών τιμών που περιέχει απαραίτητες και σημαντικές έννοιες όπως αριθμούς και συμβολοσειρές.
