7. Реляционная модель данных. Понятие отношения. Свойства отношений. Операции над отношениями.

Реляционная модель данных (РМД) — логическаямодель данных, прикладнаятеорияпостроениябаз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделовматематикикактеории множествилогика первого порядка.

На реляционной модели данных строятся реляционные базы данных.

Реляционная модель данных включает следующие компоненты:

• Структурныйаспект (составляющая) — данные в базе данных представляют собой наборотношений.

• Аспект (составляющая) целостности— отношения (таблицы) отвечают определенным условиямцелостности. РМД поддерживает декларативныеограничения целостностиуровнядомена(типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.

• Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра,реляционное исчисление).

Кроме того, в состав реляционной модели данных включают теорию нормализации.

Термин «реляционный» означает, что теория основана на математическом понятии отношение(relation). В качестве неформального синонима термину«отношение» часто встречается словотаблица. Необходимо помнить, что «таблица» есть понятие нестрогое и неформальное и часто означает не «отношение» какабстрактное понятие, авизуальное представлениеотношения на бумаге или экране. Некорректное и нестрогое использование термина «таблица» вместо термина «отношение» нередко приводит к недопониманию. Наиболее частая ошибка состоит в рассуждениях о том, что РМД имеет дело с «плоскими», или «двумерными» таблицами, тогда как таковыми могут быть только визуальные представления таблиц. Отношения же являются абстракциями, и не могут быть ни «плоскими», ни «неплоскими».

Для лучшего понимания РМД следует отметить три важных обстоятельства:

• модель является логической, то есть отношения являются логическими (абстрактными), а не физическими (хранимыми) структурами;

• для реляционных баз данных верен информационныйпринцип: всё информационное наполнение базы данных представлено одним и только одним способом, а именно — явным заданием значений атрибутов вкортежахотношений; в частности, нет никаких указателей (адресов), связывающих одно значение с другим;

• наличие реляционной алгебры позволяет реализовать декларативное программированиеи декларативное описание ограничений целостности, в дополнение к навигационному (процедурному) программированию и процедурной проверке условий.

Принципы реляционной модели были сформулированы в 1969—1970 годахЭ. Ф. Коддом (E. F. Codd).

Наиболее известными альтернативами реляционной модели являются иерархическая модель, и сетевая модель. Некоторые системы, использующие эти старые архитектуры, используются до сих пор. Кроме того, можно упомянуть об объектно-ориентированной модели, на которой строятся так называемые объектно-ориентированные СУБД, хотя однозначного и общепринятого определения такой модели нет.

Отношение — фундаментальное понятие реляционной модели данных. По этой причине модель и называется реляционной (от лат. relatio — отношение, связь).

Отношение имеет простую графическую интерпретацию в виде таблицы, столбцы (поля, атрибуты) которой соответствуют вхождениям доменов в отношение, а строки (записи) — наборам из  значений, взятых из исходных доменов. Число строк (кортежей) называют кардинальным числом отношения (кардинальностью), или мощностьюотношения.

Такая таблица обладает рядом свойств:

1. В таблице нет двух одинаковых строк.

2. Таблица имеет столбцы, соответствующие атрибутам отношения.

3. Каждый атрибут в отношении имеет уникальное имя.

4. Порядок строк в таблице произвольный.

Под атрибутом здесь понимается вхождение домена в отношение. Строки отношения называются кортежами.