1 snímka

2 snímka

Jadrom každej databázy je dátový model. Dátový model je súbor dátových štruktúr, obmedzení integrity a operácií manipulácie s údajmi. Pomocou dátového modelu možno znázorniť objekty predmetnej oblasti a vzťahy medzi nimi. Dátový model – súbor dátových štruktúr a operácií ich spracovania.

3 snímka

4 snímka

Hierarchický dátový model Objekty spojené hierarchickými vzťahmi tvoria orientovaný graf (obrátený strom). Medzi základné pojmy hierarchickej štruktúry patrí: úroveň, prvok (uzol), spojenie. Uzol je súbor atribútov údajov, ktoré popisujú nejaký objekt. V hierarchickom stromovom diagrame sú uzly reprezentované vrcholmi grafu. Každý uzol na nižšej úrovni je pripojený iba k jednému uzlu na vyššej úrovni. Hierarchický strom má iba jeden vrchol (koreň stromu), ktorý nie je podriadený žiadnemu inému vrcholu a je na najvyššej (prvej) úrovni. Závislé (slave) uzly sú umiestnené na druhom, treťom atď. úrovne. Počet stromov v databáze je určený počtom koreňových záznamov. Každá položka databázy má iba jednu (hierarchickú) cestu od koreňovej položky.

5 snímka

6 snímka

Dátový model siete V štruktúre siete s rovnakými základnými pojmami (úroveň, uzol, spojenie) môže byť každý prvok spojený s ktorýmkoľvek iným prvkom. Príkladom zložitej sieťovej štruktúry je štruktúra databázy obsahujúcej informácie o študentoch participujúcich na výskumných projektoch. Je možné, aby sa jeden študent zúčastnil viacerých IR, ako aj účasť viacerých študentov na vypracovaní jedného IR.

7 snímka

Relačný dátový model Relačný dátový model je zameraný na organizáciu dát vo forme dvojrozmerných tabuliek. Každá relačná tabuľka je dvojrozmerné pole a má nasledujúce vlastnosti: každý prvok tabuľky je jeden údajový prvok; všetky stĺpce v tabuľke sú homogénne, t.j. všetky prvky v stĺpci majú rovnaký typ (číselný, znakový atď.) a dĺžku; každý stĺpec má jedinečný názov; v tabuľke nie sú žiadne rovnaké riadky; poradie riadkov a stĺpcov môže byť ľubovoľné.

8 snímka

Relačná tabuľka môže predstavovať informácie o študentoch študujúcich na vysokej škole Pole, ktorého každá hodnota jednoznačne identifikuje príslušný záznam, sa nazýva jednoduchý kľúč (kľúčové pole). Ak sú záznamy jednoznačne definované hodnotami niekoľkých polí, potom má takáto databázová tabuľka zložený kľúč. V príklade je kľúčové pole tabuľky "Číslo osobného súboru".

Preberané témy: 1. Relačný model - Stručný prehľad histórie relačného modelu - Použitá terminológia - Alternatívna terminológia - Matematické vzťahy - Vzťahy a ich vlastnosti v databáze - Relačné kľúče - Reprezentácia schém v relačnej databáze - Relačná integrita 2. Relačné jazyky ​​3. Relačná algebra - Unárne operácie relačnej algebry - Operácie množín - Operácie spájania - Delenie 4. Relačný kalkul - N-ticový relačný kalkul - Doménový relačný kalkul 5. Iné jazyky

Relačný model Štruktúra spracovania informácií v relačnej databáze Relačná algebra Dáta. Relačný dátový model Relačná databáza SQL štandardný dotazovací jazyk

Relačný model Ciele vytvorenia relačného modelu: 1) Zabezpečenie vysokého stupňa nezávislosti údajov. 2) Normalizácia vzťahov, t.j. vytváranie vzťahov bez opakujúcich sa skupín. 3) Rozšírenie jazykov správy údajov o operácie na množinách.

Používaná terminológia relačného modelu Ako skúsený matematik Codd vo veľkej miere využíval matematickú terminológiu teórie množín a predikátovej logiky. Relačný model je založený na matematickom koncepte vzťahu, ktorého fyzickým zobrazením je tabuľka.

Použitá terminológia Štruktúra relačných údajov Atribút vzťahu Kardinalita domény N-tice Relácia Stupeň údajov Tabuľky Relačná databáza

Použitá terminológia Číslo Priezvisko 6. ročník Ivanov 5 17 Petrov 4 19 Sidorov 4. 5

Použitá terminológia Relácia je plochá (dvojrozmerná) tabuľka pozostávajúca zo stĺpcov a riadkov. Atribút je pomenovaný stĺpec vzťahu. Doména je množina platných hodnôt pre jeden alebo viacero atribútov, vďaka ktorým môže používateľ centrálne určiť význam a zdroj hodnôt, ktoré atribúty môžu získať. N-tica je reťazec vzťahu. N-tice sa nazývajú rozšírenie, stav alebo telo vzťahu, ktorý sa neustále mení. Opis štruktúry vzťahu spolu so špecifikáciou domén a akýmikoľvek inými obmedzeniami možných hodnôt atribútov sa niekedy označuje ako jeho nadpis (alebo zámer).

Použitá terminológia Stupeň vzťahu je určený počtom atribútov, ktoré obsahuje. Mohutnosť je počet n-tic, ktoré vzťah obsahuje. Mohutnosť - vlastnosti telesa vzťahu (mení sa pri každom pridaní alebo odstránení n-tic). Relačná databáza je súbor normalizovaných vzťahov. Relačnú databázu tvoria vzťahy, ktorých štruktúra je určená pomocou špeciálnej techniky nazývanej normalizácia.

Alternatívna terminológia Oficiálne výrazy Alternatíva 1 Alternatíva 2 Tabuľka vzťahov Súbor Tuple Reťazec Záznam Atribút Pole

Vzťahy a ich vlastnosti v databáze Relačná schéma je názov vzťahu, za ktorým nasleduje množina párov atribútov a domén. atribúty s A 1, A 2,. . Relačná schéma a: domény D 1, D 2 . . Dn (А 1: D 1. . . An: Dn ) V relatívnom modeli môže byť vzťah reprezentovaný ako ľubovoľná podmnožina karteziánskeho súčinu a tabuľka je fyzickým znázornením takéhoto vzťahu.

Vzťahy a ich vlastnosti v databáze Vlastnosti vzťahu: Vzťah má jedinečný názov. Každá bunka vzťahu obsahuje iba atómovú (nedeliteľnú) hodnotu. Každý atribút má jedinečný názov. Hodnoty atribútov sú prevzaté z rovnakej domény. Na poradí atribútov nezáleží. Každá n-tica je jedinečná, t. j. nemôžu existovať duplicitné n-tice. Na poradí n-tic vo vzťahu nezáleží.

Relačné kľúče Superkľúč je atribút alebo súbor atribútov, ktoré jednoznačne identifikujú n-ticu daného vzťahu. Kandidátsky kľúč je superkľúč, ktorý neobsahuje podmnožinu, ktorá je zároveň superkľúčom daného vzťahu. Potenciálny kľúč K pre daný vzťah R má dve vlastnosti: Jedinečnosť. V každej n-tici vzťahu R hodnota kľúča K jednoznačne identifikuje túto n-ticu. Neredukovateľnosť. Žiadna platná podmnožina kľúča K nemá vlastnosť jedinečnosti.

Relačné kľúče Prítomnosť duplicitných hodnôt v konkrétnej existujúcej sade n-tic dokazuje, že nejaká kombinácia atribútov nemôže byť kandidátskym kľúčom. Ak kľúč pozostáva z niekoľkých atribútov, potom sa nazýva zložený kľúč. Primárny kľúč je kandidátsky kľúč, ktorý je vybraný na jedinečnú identifikáciu n-tic v rámci vzťahu. Keďže vzťah neobsahuje duplicitné n-tice, je vždy možné jednoznačne identifikovať každý z jeho riadkov. To znamená, že vzťah má vždy primárny kľúč.

Relačné kľúče Kandidátske kľúče, ktoré nie sú zvolené ako primárny kľúč, sa nazývajú alternatívne kľúče. Cudzí kľúč je atribút alebo súbor atribútov v rámci vzťahu, ktorý zodpovedá potenciálnemu kľúču nejakého (možno rovnakého) vzťahu.

Reprezentácia schém v relačnej databáze Relačná databáza môže pozostávať z ľubovoľného počtu vzťahov. Konceptuálny model alebo konceptuálna schéma je súbor všetkých relačných databáz.

Relačná integrita Dátový model má dve časti: — riadiacu časť, ktorá definuje typy povolených operácií s údajmi, — súbor obmedzení integrity, ktoré zaručujú správnosť údajov. Kvalifikátor NULL sa zavádza v súvislosti so zachovaním pravidiel integrity a označuje, že hodnota atribútu je momentálne neznáma alebo neprijateľná pre túto n-tku. Nuly a medzery predstavujú určité hodnoty, zatiaľ čo kľúčové slovo NULL je určené na označenie absencie akejkoľvek hodnoty.

Relačná integrita Integrita entity znamená, že žiadny atribút primárneho kľúča vo vzťahu nemôže obsahovať chýbajúce hodnoty, označené kvalifikátorom NULL. Ak sa v ktorejkoľvek časti primárneho kľúča nachádza kvalifikátor NULL, znamená to, že nie všetky jeho atribúty sú potrebné na jedinečnú identifikáciu n-tic. To je v rozpore s definíciou primárneho kľúča.

Relačná integrita Referenčná integrita. Ak má vzťah cudzí kľúč, potom sa hodnota cudzieho kľúča musí zhodovať s hodnotou kandidátskeho kľúča nejakej n-tice v jeho základnom vzťahu, alebo musí byť NULL. Obmedzenia integrity podnikových údajov sú dodatočné pravidlá integrity definované používateľmi alebo administrátormi databáz.

Relačné jazyky ​​Relačná algebra je (vysokoúrovňový) procedurálny jazyk. Použitie: Správa z DBMS o tom, ako vytvoriť požadovaný vzťah na základe jedného alebo viacerých existujúcich vzťahov v databáze. Relačný kalkul je neprocedurálny jazyk. Použitie: Určenie toho, aký bude vzťah, ktorý sa vytvorí z jedného alebo viacerých iných databázových vzťahov. Použitie relatívne úplného jazyka: Získajte akýkoľvek vzťah, ktorý možno odvodiť pomocou relačného počtu.

Relačná algebra je teoretický jazyk operácií, ktorý na základe jedného alebo viacerých vzťahov umožňuje vytvoriť ďalší vzťah bez toho, aby sa zmenili samotné pôvodné vzťahy.

Základné operácie relačnej algebry: - výber (výber) - projekcia (p projekcia) - karteziánsky súčin (s artézskym súčinom) - zjednotenie (zjednotenie) - rozdiel (rozdiel množín) Doplnkové operácie: - spoje (spojenie) - priesečníky (priesečník) - delenia (delenie) Relačná algebra

Operácie jednočlennej relačnej algebry Operácia výberu: Operuje s jednou reláciou R. Definuje výslednú reláciu s rovnakým nadpisom ako R a telom pozostávajúcim z n-tic, ktorých hodnoty atribútov sa po dosadení do podmienky (predikátu) vyhodnotia ako pravdivé.

Unárne operácie relačnej algebry Najjednoduchší prípad: X Y je podmienka (predikát), je jedným z porovnávacích operátorov ( atď.), X a Y sú atribúty vzťahu R alebo skalárne hodnoty. Vyberte syntax: R kde , alebo R kde (X Y) Syntax SQL: vyberte * z R kde (X Y)

Operácie unárnej relačnej algebry Operácia vzorky a pomer výberu R (informácie o študentovi) Výsledok výberu R kde Priemerné skóre<5 Номер студента Фамилия Средний балл 6 17 19 Иванов Петров Сидоров 5 4 4, 5 Номер студента Фамилия Средний балл 17 19 Петров Сидоров 4 4,

Unárne operácie relačnej algebry Operácia projekcie: Operuje na jedinom vzťahu R. Definuje nový vzťah s názvom (X , …, Z) obsahujúci vertikálnu podmnožinu vzťahu R, vytvorenú extrakciou hodnôt špecifikovaných atribútov z výsledku. duplicitných riadkov. Syntax projekcie: R [ X , …, Z ] Syntax SQL: Vyberte X , Y , …, Z z R

Unárne operácie relačnej algebry Príklad na operáciu a projekciu Vzťah R (informácie o lektoroch) Predmet Zemepis História Filozofia Osobné číslo Priezvisko Predmet 4587 Bondarenko Zemepis 2136 Voronin História 5496 Anisimova Filozofia Projekcia R [Predmet]

Operácie množiny Kartézsky súčin RxS definuje nový vzťah, ktorý je výsledkom zreťazenia (t.j. zreťazenia) každej n-tice v R s každou n-ticou v S. Syntax pre operáciu karteziánskeho súčinu je: R krát S SQL syntax: Vyberte * z R , S

Číslo študenta Priezvisko 6 Ivanov 17 Petrov 19 Sidorov Kód predmetu Titul 101 Fyzika 102 Matematika 103 Informatika. Množinové operácie Príklad karteziánskeho súčinu R vzťah (študenti) vzťah S (predmety)

Číslo študenta Priezvisko Kód predmetu Meno 6 Ivanov 101 Fyzika 6 Ivanov 102 Matematika 6 Ivanov 103 Informatika 17 Petrov 101 Fyzika 17 Petrov 102 Matematika 17 Petrov 103 Informatika 19 Sidorov 101 Fyzika 92 Informatika 109 Sidorov 109 Sidorov Vzťah R TIMES Operácie nastavenia

Operácie množiny Operácia spojenia RS sa získa zreťazením R a S, aby sa vytvoril jeden vzťah s rovnakým nadpisom ako R a S a telo pozostávajúce z n-tic patriacich buď R alebo S alebo obom (s maximálnym počtom n-tic d), ak sú duplicitné. n-tice sú vylúčené. Union syntax: R union S. SQL syntax: (vyberte * z R) union (vyberte * z S)

Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 17 Petrov 4 19 Sidorov 4, 5 Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 18 Pushnikov 3, 5 19 Sidorov 4, 5 o študentoch)

Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 17 Petrov 4 19 Sidorov 4, 5 18 Pušnikov 3, 5 Kombinácia vzťahov R a S Operácie s množinami

Operácie množiny Operácia rozdielu RS definuje reláciu s rovnakým záhlavím ako vzťahy R a S a telo pozostávajúce z n-tic patriacich do vzťahu R a nepatriacich do vzťahu S , tých, ktoré sú prítomné vo vzťahu R, ale nie sú prítomné vo vzťahu S Syntax rozdielu : R mínus S SQL syntax: (vyberte * z R) s výnimkou (vyberte * z S)

Operácie s množinami (počet) Príklad rozdielovej operácie Vzťah R Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 17 Petrov 4 19 Sidorov 4, 5 Vzťah S Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Petrov 4 18 Sidorov 4, 5 20 20 Pushnikov 3,

Operácie so súbormi Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 17 Petrov 4 19 Sidorov 4, 5 R MÍNUS S pomer

Operácie množiny Operátor prieniku R ∩ S definuje vzťah, ktorý obsahuje n-tice prítomné vo vzťahu R aj vo vzťahu S. Syntax operátora prieniku: R intersect S Syntax SQL: (Vyberte * z R) pretínajte (vyberte * z S)

Operácie s množinami Príklad priesečníkovej operácie Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 17 Petrov 4 19 Sidorov 4, 5 Pomer R (informácie o študentoch) Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 18 Pušnikov 3, 5 20 Sidorov 4, 5 Ratio S (informácie o študentoch a študentoch)

Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 Operácie množiny R PRIESKNUTIE S pomer

Operácie spojenia Operácia spojenia je kombináciou karteziánskeho súčinu a výberu, ekvivalentná operácii výberu dvoch relačných operandov z karteziánskeho súčinu tých n-tic, ktoré spĺňajú podmienku špecifikovanú v predikáte spojenia ako výberový vzorec. Spojenie vzťahov R a S podľa podmienky F je vzťah (R krát S), kde F SQL syntax: Vyberte R. *, S. * z R, S, kde f

Operácie spojenia Typy operácií spojenia: — spojenie theta — equijoin (špeciálny prípad spojenia theta) — prirodzené spojenie — vonkajšie spojenie — semijoin

Operácie spojenia T-spojenie definuje reláciu, ktorá obsahuje n-tice z karteziánskeho súčinu vzťahov R a S, ktoré spĺňajú predikát F. Predikát F má tvar, kde je jeden z porovnávacích operátorov (<, >=, = alebo -=). - spojenie vzťahu R atribútom X so vzťahom S atribútom Y je vzťah (R krát S) kde (X Y). Syntax SQL: Vyberte * z R, S, kde (R. X S. Y) SRF iib. So. R.

Operácie spojenia Príklad spojenia theta V databáze sú uložené informácie o: — učiteľoch; - položky. Poznámka: učitelia majú právo vyučovať predmety, ktorých status nie je vyšší ako status učiteľa. Personálne číslo Priezvisko X (Status učiteľa) 4587 Bondarenko 4 2136 Voronin 1 5496 Anisimova 2 Postoj R (Učitelia) Kód predmetu Meno Y (Status predmetu) 101 História 3 102 Geografia 2 103 Filozofia 1 Postoj S (Predmety)

Pripojiť operácie Odpoveď na otázku: „Ktorí učitelia môžu vyučovať aké predmety? » dáva -spojenie R [ XY ] S: Osobné číslo Priezvisko X (Status učiteľa) Kód predmetu Meno Y (Status predmetu) 4587 Bondarenko 4 101 História 3 4587 Bondarenko 4 102 Zemepis 2 4587 Bondarenko 4 103 Filozofia 1 2131 Filozofia 1 2131 Voron 5496 Anisimova 2 102 Geografia 2 5496 Anisimova 2 103 Filozofia 1 Postoj „Ktorí učitelia učia aké predmety? "

Operácie spájania Rovnocenné spojenie (equijoin) je špeciálny prípad -join, keď existuje rovnosť (predikát F obsahuje iba operátor rovnosti (=)). Equi join syntax: R [ X = Y ] S SQL syntax: vyberte R. *, S . * z R, S, kde (R. X = S. Y)

Join Operations (Error) Equi Join Príklad Číslo študenta S NUM Študent S Priezvisko MENO 6 Ivanov 17 Petrov 19 Sidorov Vzťah S (študenti) Kód predmetu PCOD Meno predmetu P MENO 101 Fyzika 102 Matematika 103 Informatika Vzťah P (predmety)

Študent Počet S NUM Kód predmetu PCOD Predmet Priemer SRBALL 6,101 4, 5 6,102 4 6,103 5 17,101 3, 5 17,102 4 19,101 4, 5 študovaný študentmi? “, dáva ekvivalentnú zlúčeninu S [ S NUM= S NUM] SP. Keďže vzťahy majú rovnaké atribúty, musíte ich najprv premenovať. Dostaneme: (S premenujeme S NUM na S NUM 1)[ S NUM 1= S NUM 2](SP premenujeme S NUM na S NUM 2).

Číslo študenta S NUM 1 Priezvisko študenta S MENO Číslo študenta S NUM 2 Kód predmetu PCOD Priemer predmetu SRBALL 6 Ivanov 6 101 4,5 6 Ivanov 6 102 4 6 Ivanov 6 103 5 17 Petrov 17 101 3,5 17 Petrov 17 119 Sidorov 17 102 4, 5 Spojenie operácií Vzťah „Ktoré predmety študujú ktorí študenti? "

Operácie spojenia Prirodzené spojenie je ekvivalenčné spojenie dvoch relácií R a S , vykonávaných nad všetkými spoločnými atribútmi, z ktorých výsledkov je vylúčená jedna inštancia každého spoločného atribútu. Syntax prirodzeného spojenia: R join S. Prirodzené spojenie je vytvorené na všetkých rovnakých atribútoch. SR

Operácie spájania Príklad prirodzeného spájania Zjednodušený zápis: Odpoveď na otázku „Ktorí študenti študujú predmety? “ ako prirodzené spojenie troch vzťahov S pripojiť SP spojiť P: Číslo študenta S NUM Priezvisko študenta S MENO Kód predmetu PCOD Meno predmetu P MENO Priemer predmetu SRBALL 6 Ivanov 101 Fyzika 4, 5 6 Ivanov 102 Matematika 4 6 Ivanov 103 Informatika 5 17 Petrov 101 Fyzika 3, 5 17 Petrov 102 Matematika 4 19 Sidorov 101 Fyzika 4, 5 Pomer S JOIN SP JOIN P

Operácie spojenia Operácia vonkajšieho spojenia sa používa pri spájaní dvoch vzťahov, ktorých stĺpce majú rôzne hodnoty. Vonkajšie pripojenie: ľavé a pravé. Ľavé vonkajšie spojenie: Do výsledného vzťahu sú zahrnuté aj n-tice vzťahu R, ktoré nemajú zhodné hodnoty v spoločných stĺpcoch vzťahu S. O označeniach chýbajúcich hodnôt v druhom vzťahu - determinant NULL. SR

Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre 6 Ivanov 5 17 Petrov 3 19 Sidorov 4 Úloha: na základe pomerov R a S vytvorte zoznam, v ktorom sú uvedení žiaci a predmety, ktorých sa olympiády zúčastňujú. Operácie spojenia vľavo vonkajší príklad spojenia Vzťah R

Pomer S Kód predmetu Meno Celkové skóre 101 Fyzika 4, 5 102 Chémia 4 Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre Kód predmetu Meno Celkové skóre 6 Ivanov 5 101 Fyzika 4, 5 6 Ivanov 5 102 Chémia 4 17 Petrov 3 NUL 19 Sidorov Chémia 4 102 Tabuľka ((P(R))S)< Операции соединения

Operácie spájania Pravé vonkajšie spojenie: Výsledná relácia obsahuje všetky n-tice správneho vzťahu. Úplné vonkajšie spojenie: Všetky n-tice z oboch vzťahov sú vložené do výsledného vzťahu a kvalifikátory NULL sa používajú na označenie nezhodujúcich sa hodnôt n-tice.

Operácie spojenia Operácia semi-join: definuje reláciu, ktorá obsahuje tie n-tice vzťahu R, ktoré sú zahrnuté v spojení relácií R a S. Formulácia semi-join operácie pomocou operátorov projekcie a spojenia: SRF)SR(PSRFAF kde A je množina všetkých atribútov vo vzťahu R.

Príklad polospojenej operácie Číslo študenta Priezvisko Priemerné skóre Kód predmetu Meno Celkové skóre 6 Ivanov 5 101 Fyzika 4, 5 6 Ivanov 5 102 Chémia 4 19 Sidorov 4 102 Chémia 4 Spojovacie operácie

Operácia delenia P st: — vzťah R je definovaný na množine atribútov A; - vzťah S - na množine atribútov B; - V; — С=А-В (С je množina atribútov vzťahu R, ktoré nie sú atribútmi vzťahu S). Výsledkom delenia R S je množina n-tic vzťahu R definovaných na množine atribútov C, ktoré zodpovedajú kombinácii všetkých n-tic vzťahu S.

Prevádzka divízie Príklad fungovania divízie Pomer R Číslo skupiny Počet študentov Celé meno kurátora Kód predmetu Názov predmetu TM-31 20 Ivanov 01 Matematika TM-32 22 Petrov 01 Matematika TI-31 13 Sidorov 01 Matematika TM-31 20 Ivanov 02 Fyzika TM 32 22 Petrov 02 Fyzika

Vzťah S T 1: Vyberte 'Kód predmetu', 'Názov predmetu' z R Prevádzka divízie Číslo skupiny Počet študentov Meno kurátora TM-31 20 Ivanov TM-32 22 Petrov TI-31 13 Sidorov Kód predmetu Názov predmetu 01 Matematika 02 Fyzika

T 21: Vyberte * z T 1, S Prevádzka divízie Kód predmetu Názov skupiny Číslo skupiny Počet študentov Celé meno kurátora 01 Matematika TM-31 20 Ivanov 01 Matematika TM-32 22 Petrov 01 Matematika TI-31 13 Sidorov 02 Fyzika TM- 31 20 Ivanov 02 Fyzika TM-32 22 Petrov 02 Fyzika TI-31 13 Sidorov

T 22: (Vyberte * z T 21) okrem (Vyberte * z R) T 2: Vyberte 'Kód predmetu', 'Názov predmetu' z T 22 Divízia P= T 1- T 2 Kód predmetu Názov predmetu Číslo skupiny Počet študentov Celé meno kurátora 02 Fyzika TI-31 13 Sidorov Kód predmetu Názov predmetu 02 Fyzika Kód predmetu Názov predmetu 01 Matematika

Relačný kalkul Pôvod názvu „relačný kalkul“: z časti symbolickej logiky nazývanej predikátový kalkul. Relačný kalkul existuje v dvoch formách: - relačný kalkul n-tic; — relačný počet domén.

Relačný počet Predikát v logike prvého rádu je pravdivostná funkcia s parametrami. Úsudok je výraz, ktorý funkcia získa po nahradení hodnôt parametrami. Súd: pravda a nepravda. Nech: P je predikát; x je premenná. Potom: je množina všetkých hodnôt x, pre ktoré platí úsudok P. Predikáty je možné spájať pomocou logických operátorov: (AND), (OR) a (N OT) na vytvorenie zložených predikátov.))x(P|x(

Relačný n-ticový počet Problém relačného n-ticového počtu: Hľadanie n-tic, pre ktoré je predikát pravdivý. Výpočet je založený na n-ticových premenných. Premenné n-tice sú premenné, ktorých rozsah je špecifikovaný vzťah.

Príklad dotazu: “ Vyberte atribúty Skladové č., adresa, id. kód, dátum, meno odberateľa pri objednávkach s množstvom >60 » Záznam požiadavky: ( S | R (S) ^ S. množstvo > 6 0) Vysvetlenie: Výraz „S. počet hodín “ - hodnota atribútu počet hodín pre n-ticu. Relačný počet n-tic

Počet relačných n-tic Dva typy kvantifikátorov používané na určenie počtu inštancií, na ktoré by sa mal predikát použiť: — existenčný kvantifikátor (symbol „existuje“) : používa sa vo vzorci, ktorý musí byť pravdivý aspoň pre jeden prípad; — všeobecný kvantifikátor (symbol „pre všetkých“): používaný vo výrazoch, ktoré sa vzťahujú na všetky prípady.

Príklad použitia kvantifikátora existencie Študent (S) ^ (Sv) (Rok narodenia (B) ^ (B. meno = S. meno) ^ B. skupina = 'TI-31') Výraz znamená: vo vzťahu Rok narodenia existuje n-tica , ktorá má rovnakú hodnotu atribútu name ako hodnota atribútu name v aktuálnom n-tici S zo vzťahu Student a atribút skupina z n-tice B má hodnotu 'TI-31'. Príklad použitia všeobecného kvantifikátora (B) (B. skupina * „TI-31“) Výraz znamená: v žiadnej z n-tic vzťahu Rok narodenia sa hodnota skupinového atribútu nerovná „TM-31“. Relačný počet n-tic

Voľné premenné sú n-ticové premenné, ktoré nie sú kvalifikované kvantifikátormi, inak sa nazývajú viazané premenné. V relačnej kalkule sú platnými vzorcami iba jednoznačné a nezmyselné postupnosti. Relačný počet n-tic

Pravidlá pre zostavenie formuly v predikátovom počte: 1. Ak Р je n-árna formula (predikát s n argumentmi), t 1, t 2, ..., tn sú konštanty alebo premenné, potom Р (t 1, t 2, ..., tn) je dobre vytvorený vzorec. 2. Ak t a t 2 sú konštanty alebo premenné z rovnakej domény, je jedným z porovnávacích operátorov (<, >=, -=), potom t 1 t 2 je dobre vytvorený vzorec. 3. Ak F 1, F 2 sú vzorce, potom F 1 F 2 je spojenie vzorcov, F 1 F 2 je disjunkcia, je negácia. 4. Ak F 1 je vzorec a s voľnou premennou X, potom F(X) a F(X) sú tiež vzorce. FRelačný n-ticový počet

Doménový relačný počet Hodnoty premenných používaných v doménovom relčnom počte sú prevzaté z domén, nie z relačných n-tic. Cesta: P(d 1, d 2, ..., dn) - predikát; d 1, d 2, …, dn sú premenné. Potom: ( d 1, d 2, …, dn |Р(d 1, d 2, …, dn)) je množina všetkých doménových premenných, pre ktoré je predikát pravdivý. Výraz R(x, y) je pravdivý vtedy a len vtedy, ak má vzťah R n-ticu s hodnotami x a y v dvoch svojich atribútoch.

Príklad vyhľadávania: mená všetkých manažérov, ktorých plat presahuje 2500 UAH. (Krstné meno, priezvisko, pozícia, plat ((priezvisko, pozícia, plat) pozícia = plat „manažéra“> 2500)) Doménový relačný kalkul

Iné jazyky Ďalšie kategórie relačných jazykov: - založené na transformáciách; — grafické jazyky; jazyky štvrtej generácie. Jazyky založené na transformácii - trieda neprocedurálnych jazykov Použite vzťahy na transformáciu zdrojových údajov do požadovaného tvaru y (príklady: SQUARE , SEQUEL a jeho verzie, SQL).

Grafické jazyky sú kresba alebo iné grafické znázornenie štruktúry vzťahu. Používateľ vytvorí vzorku požadovaného výsledku a systém vráti požadované údaje v určenom formáte (príklad: QBE). Jazyky štvrtej generácie: - pomocou obmedzeného súboru príkazov vytvoríte kompletne hotovú aplikáciu, ktorá spĺňa požiadavky zákazníka; - poskytnúť užívateľsky prívetivé vývojové prostredie. Iné jazyky

Tento dátový model implementované v mnohých existujúcich DBMS a je tomu tak aj dnes

najčastejšie. Hlavné výhody vzťahový prístup:

malý súbor jednoduchých a presných konceptov , ktoré umožňujú modelovanie rôzne tematické oblasti, teoretická podpora vo forme

výkonný matematický aparát

teória množín a relačná algebra;

Pri formálnom zvažovaní tohto modelu, ktorý odkazuje na dátové modely nízkej úrovne, sa rozlišujú tieto hlavné.

aspekty: štrukturálna organizácia údajov

- od toho závisí efektívnosť ukladania údajov a rýchlosť ich spracovania;

spôsoby, ako zabezpečiť integrita údajov– vyhnúť sa nezrovnalostiam medzi súvisiacimi prvkami údajov;

manipulácia s údajmi, t.j.

Štrukturálna organizácia údajov v relačnom modeli

Základom relačného modelu je

matematický pojem vzťahu (angl. - relácia).

Fyzická reprezentácia vzťahu je obvyklá dvojrozmerná tabuľka.

Údaje pre niektoré sú zvyčajne uložené v samostatnej tabuľke

informačný objekt (IO).

Pri tomto spôsobe štruktúrovania údajov sa databáza nazýva relačná.

Príklady informačných objektov

V tabuľke relačnej databázy sa stĺpce nazývajú polia a zodpovedajú podrobnostiam IO pre ktoré je predmetná tabuľka určená.

Každé pole má zvyčajne zmysluplný názov a v samostatnej tabuľke názvy polí nie sú

by sa malo opakovať.

Riadky tabuľky na ukladanie údajov sa nazývajú záznamy (alebo n-tice).

Polia samostatného záznamu ukladajú hodnoty podrobností pre konkrétnu inštanciu uvažovanej IO.

Príklad tabuľky na ukladanie údajov

Pri vytváraní hlavičky tabuľky nezáleží na poradí stĺpcov.

Počet stĺpcov určuje

stupeň vzťahu (tabuľka).

Unárna relácia má stupeň 1 a binárna relácia má stupeň 2.

Kardinalita vzťahu

merané počtom vstupov

Základné (základné) vlastnosti vzťahu (tabuľky)

1. Každá bunka vzťahu obsahuje iba jednu elementárnu (atómovú, nedeliteľnú) hodnotu.

2. Každý záznam je jedinečný, t.j. duplikácia záznamov nie je povolená.

Vyplýva to z definície tabuľky ako množiny záznamov a každá množina podľa definície pozostáva z rôznych prvkov.

3. Na poradí umiestnenia záznamov nezáleží, čo vyplýva aj z pojmu „súbor“.

V prípade potreby môžete nahrávať

triediť s prevádzkou

Integrita údajov v relatívnom modeli

Tieto požiadavky na zabezpečenie správnosti údajov zahŕňajú dve podmienky:

integrita tabuliek (relácií);

Požiadavka integrity tabuľky

je, že každá položka v príslušnej tabuľke musí byť odlišná od akejkoľvek inej položky.

Minimálny súbor atribútov, ktorý umožňuje jedinečne

identifikovať každý záznam daného vzťahu,

nazývaný potenciálny kľúč. Kľúč sa nazýva jednoduchý , ak pozostáva z jedného atribútu (pola).

Napríklad podľa daňového čísla (DIČ) môžete jednoznačne určiť jeho adresu, priezvisko a ďalšie osobné údaje.

Kľúč sa nazýva kompozitný

tvorený z niekoľkých atribútov.

Vzťah má vždy aspoň jeden kľúč, pretože v extrémnych prípadoch pre túto rolu môžete použiť všetky

veľa atribútov.

Kandidátsky kľúč, ktorý sa vyberie na jedinečnú identifikáciu

sa volajú položky tabuľky primárny kľúč(Primárny kľúč - PK).

Ako súčasť primárneho kľúča nemôže žiadny atribút obsahovať prázdne hodnoty (NULL).

Ďalšie potenciálne kľúče

sa stanú alternatívnymi kľúčmi (Alternatívny kľúč - AK).

Pre primárny kľúč je najlepší

1 z 21

Prezentácia na tému:

snímka číslo 1

Popis snímky:

snímka číslo 2

Popis snímky:

Databáza V užšom zmysle slova je databáza určitý súbor údajov nevyhnutných pre prácu. Údaje sú však abstrakciou; nikto nikdy nevidel „len dáta“; nevznikajú a neexistujú samy od seba. Dáta sú odrazom objektov reálny svet.V širšom zmysle slova je databáza súbor popisov objektov reálneho sveta a väzieb medzi nimi, ktoré sú relevantné pre konkrétnu oblasť použitia.

snímka číslo 3

Popis snímky:

Klasifikácia DBMS z dátového modelu Tradične sú všetky DBMS klasifikované v závislosti od dátového modelu, ktorý je ich základom. Je zvykom vyčleniť: Hierarchický dátový model Sieťový dátový model Relačný dátový model Niekedy sa k nim pridáva dátový model založený na výkazoch.

snímka číslo 4

Popis snímky:

Relačný dátový model Relačná databáza je taká databáza, v ktorej sú všetky dáta prezentované užívateľovi vo forme obdĺžnikové stoly dátové hodnoty a všetky operácie s databázou sú zredukované na manipuláciu s tabuľkami. Tabuľka sa skladá z riadkov a stĺpcov a má názov, ktorý je v rámci databázy jedinečný. Tabuľka odráža typ objektu skutočného sveta a každý riadok predstavuje konkrétny objekt.

snímka číslo 5

Popis snímky:

Základné koncepty databázy Tabuľka Diel teda obsahuje informácie o všetkých dieloch uložených v sklade a jej riadky sú sady hodnôt atribútov pre konkrétne diely. Každý stĺpec tabuľky je množina hodnôt pre konkrétny atribút objektu. Stĺpec Materiál je teda súborom hodnôt "Oceľ", "Cín", "Zinok", "Nikel". Stĺpec Množstvo obsahuje nezáporné celé čísla. Hodnoty v stĺpci Hmotnosť sú reálne čísla, ktoré sa rovnajú hmotnosti dielu v kilogramoch. Tieto hodnoty sa neobjavia len tak. Vyberajú sa z množiny všetkých možných hodnôt pre atribút objektu, ktorý sa nazýva doména. Hodnoty v stĺpci materiál sa teda vyberajú z množiny názvov všetkých možných materiálov - plasty, drevo, kovy atď. Preto je v zásade nemožné, aby sa v stĺpci Materiál objavila hodnota, ktorá nie je v príslušnej doméne, ako napríklad „voda“ alebo „piesok.“ Každý stĺpec má názov, ktorý je zvyčajne napísaný v hornej časti tabuľky. Musí byť jedinečný v rámci tabuľky, ale rôzne tabuľky môžu mať stĺpce s rovnakým názvom. Každá tabuľka musí mať aspoň jeden stĺpec; Stĺpce sú v tabuľke usporiadané podľa poradia, v akom sa ich názvy zobrazujú pri vytváraní tabuľky. Na rozdiel od stĺpcov riadky nemajú názvy; ich poradie v tabuľke nie je definované a ich počet nie je logicky obmedzený.

snímka číslo 6

Popis snímky:

snímka číslo 7

Popis snímky:

Tabuľka vzťahov medzi tabuľkou databázy Vzťah tabuľky je podstatný prvok relačný dátový model. Je podporovaný cudzími kľúčmi. Uvažujme o príklade, kde databáza ukladá informácie o radových zamestnancoch (tabuľka zamestnancov) a vedúcich pracovníkov (tabuľka manažérov) v organizácii. Primárnym kľúčom tabuľky Head je stĺpec Number. Stĺpec Priezvisko nemôže slúžiť ako primárny kľúč, pretože dvaja manažéri s rovnakým priezviskom môžu pracovať v rovnakej organizácii. Každý zamestnanec je podriadený jedinému vedúcemu, čo by sa malo prejaviť v databáze. Tabuľka Zamestnanec obsahuje stĺpec Číslo manažéra a hodnoty v tomto stĺpci sa vyberajú zo stĺpca Číslo v tabuľke Manažér. Stĺpec Číslo manažéra je cudzí kľúč v tabuľke Zamestnanec.

snímka číslo 8

Popis snímky:

snímka číslo 9

Popis snímky:

Tabuľky nemožno ukladať a spracovávať, ak v databáze nie sú žiadne „údaje o údajoch“, ako sú deskriptory tabuliek, deskriptory stĺpcov atď. Zvyčajne sa nazývajú metadáta. Metadáta sú prezentované aj v tabuľkovej forme a sú uložené v dátovom slovníku Okrem tabuliek môžu byť v databáze uložené aj ďalšie objekty, ako sú displeje, zostavy, pohľady a dokonca aj aplikácie, ktoré pracujú s databázou. informačný systém nestačí, aby databáza jednoducho odrážala objekty reálneho sveta. Je dôležité, aby takáto reflexia bola jednoznačná a konzistentná. V tomto prípade sa hovorí, že databáza spĺňa podmienku integrity. Aby bola zaručená správnosť a vzájomná konzistentnosť údajov, sú na databázu uložené určité obmedzenia, ktoré sa nazývajú obmedzenia integrity.

snímka číslo 10

Popis snímky:

Obmedzenia, ktoré udržujú integritu Relačný model Codda má niekoľko obmedzujúcich podmienok, ktoré sa používajú na overenie údajov v databáze, ako aj na pochopenie štruktúry údajov. Je zvyčajné zdôrazňovať nasledujúce obmedzenia: Integrita kategórií Integrita referenčnej úrovne Funkčné závislosti

snímka číslo 11

Popis snímky:

Integrita kategórie a prepojenia V integrálnej časti relačného dátového modelu sú pevne stanovené dve základné požiadavky na integritu, ktoré musia byť podporované v akomkoľvek relačnej DBMS. Prvá požiadavka sa nazýva požiadavka integrity entity. Druhá požiadavka sa nazýva požiadavka referenčnej integrity, ktorá je zložitejšia.

snímka číslo 12

Popis snímky:

snímka číslo 13

Popis snímky:

Tradičné operácie Zjednotenie dvoch relácií (C1 = AUB) predpokladá, že na vstupe sú dané dva jednookruhové vzťahy A a B. Výsledkom zjednotenia je relácia C zostrojená podľa rovnakej schémy, obsahujúca všetky n-tice A a všetky n-tice. vzťahu B. Priesečník dvoch vzťahov ( C2=AUB) predpokladá na vstupe dva jednoschémové vzťahy A a B. Na výstupe sa vytvorí vzťah podľa rovnakej schémy, obsahujúci len tie n-tice vzťahu A, ktoré sú vo vzťahu B. Odčítanie dvoch vzťahov (C3=AB). Všetky tri vzťahy sú postavené podľa rovnakej schémy. Výsledný vzťah C3 zahŕňa iba tie n-tice z A, ktoré nie sú vo vzťahu B. Kartézsky súčin (C4=A X B). Jeho dôležitý rozdiel od predchádzajúcich je v tom, že vzťahy A a B je možné zostaviť podľa rôznych schém a schéma vzťahu C4 zahŕňa všetky atribúty vzťahu A a B.

snímka číslo 14

Popis snímky:

Špeciálne operácie Operácia výberu sa vykonáva riadok po riadku. Vstup operácie používa jeden vzťah. Výsledkom výberu je nový vzťah vybudovaný podľa rovnakej schémy, obsahujúci podmnožinu n-tic pôvodného vzťahu, ktoré spĺňajú podmienku výberu Operácia projekcie. Vstup operácie používa jeden vzťah. Výsledný vzťah obsahuje podmnožinu atribútov pôvodného vzťahu. Každá n-tica zdrojového vzťahu zodpovedá takej n-tici vo výslednom vzťahu, že hodnoty rovnakých atribútov týchto dvoch n-tic sú rovnaké. Zároveň sa však vo výslednom vzťahu eliminujú duplicitné n-tice, a preto môže byť sila výsledného vzťahu menšia ako mocnina pôvodného.. Operácia spojenia je prirodzená. Vstup operácie využíva dva vzťahy. V každom zo vzťahov je vybraný atribút, na ktorom sa spojenie vytvorí. Oba atribúty musia byť definované v rovnakej doméne. Schéma výsledného vzťahu zahŕňa všetky atribúty dvoch vzťahov. Je povolené, že v schéme výsledného vzťahu je namiesto dvoch atribútov, na ktorých sa spojenie vykonáva, uvedený iba jeden atribút. Operácia spojenia je podobná karteziánskemu súčinu. prevádzka divízie. Na vstupe operácie sú použité dva vzťahy A a B. Nech vzťah A, nazývaný deliteľné, obsahuje atribúty (A1,A2, ...,An). Vzťah B – deliteľ – obsahuje podmnožinu atribútov A; dať, (А1,А2, ...,Аk), kde (k

snímka číslo 15

Popis snímky:

Operácie relačného dátového modelu poskytujú možnosť ľubovoľne manipulovať so vzťahmi, čo vám umožňuje aktualizovať databázu, ako aj vyberať podmnožiny uložených údajov a prezentovať ich v požadovanej forme.Operácie relačnej algebry alebo relačnej algebry, ktoré sme uvažovali umožňujú opísať krok za krokom proces získavania výsledného vzťahu.

snímka číslo 16

Popis snímky:

Normalizácia vzťahov Jedným z najdôležitejších problémov pri navrhovaní databázovej schémy je identifikovať typy záznamov a určiť zloženie ich atribútov. Zoskupovanie atribútov musí byť racionálne, t.j. minimalizácia duplicitných údajov a zjednodušenie postupov pri ich spracovaní a aktualizácii.Tieto problémy boli spočiatku riešené intuitívne. Avšak aj skúsený špecialista môže zlyhať v intuícii, a tak Codd vyvinul v rámci relačného dátového modelu aparát nazývaný relačná normalizácia. A hoci sú myšlienky normalizácie formulované v terminológii relačného dátového modelu, sú rovnako aplikovateľné aj na iné dátové modely.Codd identifikuje tri normálne formy vzťahov. Najdokonalejší z nich je ten tretí. Navrhuje sa mechanizmus, ktorý umožňuje previesť akýkoľvek vzťah do tretej normálnej formy. V procese takýchto transformácií možno rozlíšiť nové vzťahy.

snímka číslo 17

Popis snímky:

Prvá normálna forma Vzťah sa považuje za normalizovaný alebo redukovaný na prvú normálnu formu (1NF), ak sú všetky jeho atribúty jednoduché. Nenormalizovaný vzťah možno ľahko normalizovať. Takáto transformácia môže viesť k zvýšeniu sily vzťahu a zmene kľúča Funkčná závislosť. Nech X a Y sú dva atribúty nejakého vzťahu. Hovoria, že Y je funkčne závislý na X, ak v každom okamihu každá hodnota X zodpovedá nie viac ako jednej hodnote atribútu Y. Funkčnú závislosť môžeme označiť takto: X> Y. Úplná funkčná závislosť. O nekľúčovom atribúte sa hovorí, že je funkčne plne závislý od zloženého kľúča, ak je funkčne závislý od kľúča, ale nie funkčne závislý od žiadnej časti zloženého kľúča.

snímka číslo 18

Popis snímky:

Druhá normálna forma Vzťah je v druhej normálnej forme, ak je v prvej normálnej forme a každý nekľúčový atribút je plne funkčne závislý od zloženého kľúča. úplná funkčná závislosť od zloženého kľúča; vybudovanie jednej alebo viacerých ďalších projekcií na časti zložený kľúč a atribúty, ktoré sú funkčne závislé na tejto časti kľúča.. Tranzitívna závislosť. Nech X, Y, Z sú tri atribúty nejakého vzťahu. V tomto prípade X>Y a Y>Z, ale neexistuje spätná korešpondencia, t. j. Z nie> alebo Y nie>X. Potom hovoríme, že Z tranzitívne závisí od X.

Iné normálne formy Prvá normálna forma zakazuje, aby tabuľky mali neatomické alebo viachodnotové atribúty. Existuje však veľa modelových situácií, ktoré si vyžadujú viachodnotové atribúty. Napríklad učiteľ na vysokej škole je zodpovedný za viacero odborov. Existuje niekoľko riešení, z ktorých každé má určité nevýhody. Všetky vyžadujú dodatočnú pamäť kvôli prítomnosti prázdnych hodnôt alebo kvôli potrebe zadávať nadbytočné údaje. Tie s nulovými hodnotami porušujú kategorickú integritu, pretože všetky atribúty spolu tvoria kľúč tabuľky. Tieto zjavné vzťahy medzi nezávislými atribútmi možno eliminovať požiadavkou, aby sa každá hodnota atribútu zhodovala s hodnotou atribútu v aspoň jednom riadku. Podmienka, ktorá zabezpečuje nezávislosť atribútov povinným opakovaním hodnôt, sa nazýva viachodnotová závislosť. Viachodnotová závislosť je rovnako obmedzujúca ako funkčná závislosť. Je zrejmé, že keďže vyžadujú veľké množstvo opakovaní hodnôt údajov, dôležitým krokom v procese normalizácie je zbavenie sa viachodnotových závislostí. Tabuľka má štvrtý normálny tvar (4NF), ak má 3NF a neobsahuje viachodnotové závislosti. zbaviť sa niektorých ďalších anomálií, niekoľkých ďalších normálnych foriem: piata normálna forma (5NF), oblasťová/kľúčová normálna forma (NFK) atď. Majú však veľmi obmedzené praktické využitie.

snímka číslo 21

Popis snímky:

Záver Je potrebné zdôrazniť, že táto práca neposkytuje recept na zostavenie dobrej databázovej schémy. Skôr identifikuje problém a vysvetľuje, ako ho možno vyriešiť všeobecný pohľad. S cieľom dať praktické rady je potrebné vykonať nasledujúce kroky: vybrať koncepčný model, s ktorým bude koncepčná schéma zostavená; vytvoriť presný popis sémantických obmedzení podporovaných vybratým DBMS; vytvoriť mapovanie vybraného koncepčného modelu do dátového modelu podporovaného DBMS Definujte, čo je dobrá schéma, a popíšte techniku ​​na jej zostavenie.