В реляционной бд информация хранится. Реляционная модель базы данных
Было время, когда на компьютерах царил текстовый редактор Lexicon. Имя его создателя Евгения Веселова произносилось с благоговением, а программу изучали студенты ведущих вузов страны. А потом пришел Билл Гейтс с Word и Windows, и, не выдержав конкуренции, "Лексикон" отошел в тень. Даже ходили слухи, что он умер или сменил владельца…
Было время, когда на компьютерах царил текстовый редактор Lexicon. Имя его создателя Евгения Веселова произносилось с благоговением, а программу изучали студенты ведущих вузов страны. А потом пришел Билл Гейтс с Word и Windows, и, не выдержав конкуренции, «Лексикон» (или «Лекса», как его называли пользователи) отошел в тень. Даже ходили слухи, что он умер или сменил владельца…
Часть слухов оказалась верна. Действительно, компания «Микроинформ», работавшая над «Лексиконом» более шести лет, передала все права компании «Арсеналъ». Последняя решила, ни много ни мало, потягаться с Microsoft Office и создать наш родной «Русский офис», который ничем не будет уступать заморскому и станет «учитывать российскую специфику» (разгильдяйство, что ли?). И вот в феврале 1997 года с большой помпой был анонсирован обновленный «Лексикон 97», амбициозно названный «национальным текстовым редактором». До сих пор помню, с каким воодушевлением друг показывал мне четыре дискетки с настоящим, честно купленным «Лексиконом». Мы бросились его инсталлировать. «Ух, ты… красота-то какая, совсем как Word», - сказал я. «Не, лучше!» - ответил друг.
Потом и я стал легальным пользователем «Лексикона 97» - в комплекте с ноутбуком шел пакет программ «Русский офис», куда помимо «Лексикона» входили файловый менеджер «Диско-Командир», система ведения личных финансов «Декарт» и система перевода с английского на русский «Сократ». С какой гордостью за страну и национальный текстовый редактор я заполнял регистрационную карточку и отсылал ее в «Арсеналъ»! Дабы использовать его возможности «на все сто», я даже купил книжку, выпущенную издательством «Компьютер-Пресс» - «Лексикон 97» для всех»…
Читая историю создания и развития «Лексикона» на сайте www.ars.ru/history , просто заливаешься слезами умиления: типичная success story бизнеса по-русски. Здесь есть все: и талантливые программисты во главе с Женей Веселовым, на коленке создавшим E-9 - прототип нынешнего «Лексикона»; и пиво, которое, «с целью ускорения тестирования», автор выставлял пользователям, обнаружившим ошибки; и кропотливая повседневная работа; и «не лучшие времена»; и провалы маркетинга; и авральная подготовка к презентациям; и смена команды; и переход под крышу «Арсенала»; и зависимость от экономического положения страны. Все это, а также неиссякаемый оптимизм разработчиков, и позволило породить сей продукт - «национальный текстовый редактор».
К большому сожалению, мне не удалось попасть в число немногих счастливчиков, тестировавших бета-версию «Лексикона» пятого поколения. А ведь в пятой версии сделано все, чтобы приступить к завоеванию российского рынка (или, если хотите, предпринять попытку возвращения на рынок). И начали с самого перспективного сегмента, на который давно не обращали внимания, - корпоративного. Оно и понятно: крупной фирме легче расстаться с некой суммой денег за лицензию (не забывайте и о корпоративной скидке), нежели простому пользователю. В «Лексикон» 5.0 включена возможность работы нескольких пользователей над группой документов, функция сравнения документов, поддержка протокола работы с полями в системе документооборота Lotus Notes и возможность использования «Лексикона» в этой системе в качестве основного текстового редактора.
За обзор «Лексикона» 5.1 я взялся охотно, и тому было множество причин. Прежде всего, я не испорчен Microsoft Word. В отличие от Евгения Козловского, который «пишет и верстает в Ворде», пользуюсь им лишь в случае крайней необходимости. Во-вторых, я начинал с «Лексикона» для DOS, перепробовав с тех пор великое множество самых разных текстовых редакторов. В-третьих, в свое время я пользовался «Лексиконом 97», и в-четвертых, я навсегда отдал сердце другому - бесплатному текстовому редактору CryptEdit, который практически полностью удовлетворяет моим потребностям, умещаясь при этом на половине дискеты. Так что можете воспринимать мои впечатления как сугубо субъективные. Так сказать, мнение пользователя, который впервые за долгое время сел за «большой» текстовый редактор…
Что делает человек, решивший написать обзор той или иной программы? Существует два основных пути: зайти на сайт производителя и загрузить оттуда пробную версию или обратиться непосредственно к создателям продукта и попросить предоставить вам версию на тестирование (но чтобы воспользоваться этим методом, надо быть по крайней мере корреспондентом - штатным или внештатным - какого-либо компьютерного журнала). Есть и третий вариант: купить продукт.
Поразмыслив, я пошел первым, проверенным путем (что делать - привычка старого тестировщика). Заглянул на сайт «Арсенала», немного поискал, и - о чудо! - нашел там демо-версию «Лексикона» 5.1! Файл, прямо сказать, не маленький - 8,3 Мбайт. Из анонса ясно, что демка отличается от полной версии тем, что у нее отключена функция печати, а при работе с буфером обмена и при сохранении документов в них вставляется текст «Демонстрационная версия».
«Что ж, это не столь существенно», - решил я (о чем впоследствии долго жалел). Установка прошла без особых проблем, но в самом конце мне предложили проассоциировать «Лексикон» с пятью типами файлов (lx, doc, rtf, txt и html). Я, конечно, отказался, но, тем не менее, мне настоятельно порекомендовали перезагрузиться. «С чего бы? - подумалось мне. - Ведь я не делал «Лексикон» редактором по умолчанию, не ассоциировал его ни с какими типами файлов…» На мой взгляд, прикладные программы НЕ ДОЛЖНЫ требовать перезагрузки - она может понадобиться только для системного ПО (драйверы, файрволы, менеджеры памяти и т. п.). И я, разумеется, проигнорировал это требование. Как результат - «Лекса» отказывался запускаться, вылетая уже на стадии заставки с различными ошибками (рис. 1а,б).
Что ж, атака в лоб не прошла - видимо, сработала «защита от дурака». Я перегрузился, но ситуация не изменилась… Я деинсталлировал «Лексикон» и поставил его заново. Заработало! Уже потом, вспомнив народную мудрость: «Когда что-то не работает, прочти, наконец, инструкцию!», я заглянул в файл readme и выяснил: «Для чтения файлов MS Write, MS Word 6 (MS Office 4.x для Windows 3.1) и MS Word 7 (MS Office 95) Лексикон 5.1 использует ряд файлов, устанавливаемых вместе с редактором Word Pad, входящим в состав стандартных приложений Windows. Если Word Pad не был установлен вместе с Windows, при установке Лексикона 5.1 вы увидите предупреждение об отсутствии этих файлов. В таком случае следует установить Word Pad c дистрибутивных дисков вашей версии Windows, после чего повторить установку Лексикона 5.1». Вот оно как! Действительно, Word Pad у меня отсутствует - я принадлежу к той немногочисленной прослойке людей, которые при инсталляции операционной системы выбирают не «Обычную установку», а «Выборочную». Что поделать - люблю знать, что «дядя Гейтс» устанавливает мне на компьютер. А так как Word Pad’ом я в жизни не пользовался, зачем мне его у себя держать? Одно непонятно: для чего редактору (пусть и в демо-версии), который тянет на 8 Мбайт, еще и виндусовский довесок в 1,5 Мбайт? Может, это новое слово в «текстовых редакторах»?
Первое впечатление от «Лексикона» 5.1 - ощущение дежа-вю. Интерфейс по сравнению с версией 1997 года практически не изменился: угловатый, тяжеловесный, по-медвежьи неуклюжий (может, разработчики имели в виду русского «национального» медведя?). Такой интерфейс, когда бал давно правят Word 2000 и XP, выглядит, мягко говоря, устаревшим. Да и система переключения документов с помощью так называемых закладок, которая в свое время произвела фурор в «Лексиконе 97», действительно смотрелась здорово… тогда. Но прошло четыре года, а воз и ныне там. Так, мне не удалось сделать, казалось бы, очевидное: щелкнув по названию документа правой клавишей мыши, закрыть его. Нет, надо по старинке ставить курсор на крестик в углу экрана.
Одной из главных отличительных черт «Лексикона» всех его версий называют преемственность, в основе которой лежит механизм переноса файлов, созданных еще в «Лексиконе» 1.х (DOS-документы), на платформу Windows «без потери данных и их форматирования». Возможно, это было актуально несколько лет назад, когда повальная «вордизация» еще не накрыла страну и огромный объем информации хранился в старом формате. Но с тех пор появилось немало «посторонних» утилит, да и Word научился худо-бедно открывать такие файлы… В общем, сейчас нет никаких причин считать эту функцию действительно важной.
Из явных новшеств в глаза бросаются два: система управления документами «Архив» и возможность сравнения документов.
С «Архивом» вы знакомитесь сразу после запуска программы. Он располагается слева от центра экрана, а документы открываются справа. Это позволяет осуществлять быструю навигацию, внести порядок, разложить, так сказать, «по полочкам» (виртуальным) весь накопленный массив документов. Верхняя часть окна служит для просмотра дисков и системных папок, а в нижней расположены ссылки на документы, с которыми вы работаете или работали ранее (рис. 2). Удобно и то, что документы сортируются по нескольким категориям: тематике, типу, дате создания. Не беспокойтесь, ваш архив виртуален и ничуть не изменяет физического размещения файлов. Поэтому вы смело можете «индексировать» документы не только на винчестере, но и на других накопителях. Возможности настроек «архивации» документов весьма неплохи, в любой момент можно отослать архив (точнее - его структуру) в виде файла по почте. К тому же «Лексикон» способен сам удалять неработающие ссылки на документы, что позволяет держать архив, как говорится, «up to date». Вы даже можете создать древовидную структуру вашего документа, хотя бы по параграфам (рис. 3). В этом случае вы будете лицезреть начало каждого абзаца на экране, что удобно, когда нужно мгновенно увидеть «краткое» содержание открытого документа.
А теперь вернемся к разговору о том, что же такого «национального» в этом текстовом редакторе. Во-первых, разработчики постарались, чтобы работа с русским языком была максимально удобной. Так, весьма удачным мне представляется наличие автоматического переноса слов при форматировании. Самое любопытное, что, открыв тот же самый документ в другом текстовом редакторе, переносов вы не увидите!
Во-вторых, особой гордостью производителей является возможность проверки двуязычных (русско-английских) текстов. Проверка осуществляется во время набора текста с автоматическим распознаванием языка. (Мне, правда, кажется, что гордиться тут нечем. Никакого качественного рывка по сравнению с «Лексиконом 97» я не заметил.) Проверка орфографии довольно громоздкая и несовершенная, как по составу доступных словарей (их всего два: «geography» и «адреса» [русский]), так и по количеству словарных баз (рис. 4). Разумнее, на мой взгляд, было бы договориться с российской компанией «Информатик» и использовать ее систему проверки орфографии «ОРФО», которая на голову выше. Кроме того, не предусмотрена возможность проверки других языков. Мне, к примеру, часто приходится работать с французскими и испанскими текстами. Как правило, бывает достаточно «доустановить» соответствующие модули проверки орфографии от Microsoft - и можно без проблем проверять нужные языки как в почтовом клиенте The Bat!, так и в текстовом редакторе CryptEdit. С «национальным» же «Лексиконом» такой фокус не проходит…
Еще одной особенностью своего текстового редактора создатели называют возможность исправления текста, набранного в другом языковом регистре. Все, что для этого надо, - «выделить фрагмент текста, нажать правую клавишу мыши и выбрать команду «РУС/ЛАТ». То, что шло «на ура» пять лет назад, сегодня, с появлением программ, способных «на лету» исправлять раскладку клавиатуры (типа Keyboard Ninja и Punto Switcher), выглядит анахронизмом.
Визуальное форматирование абзацев текста тоже разочаровало. Изменений мало. Да, теперь можно работать не с одним абзацем, как раньше, а сразу с несколькими выделенными. Однако все, что вы можете, - это изменить высоту или ширину текста. Полноценно форматировать весь текст визуально все равно не удастся. А форматировать по абзацам, на мой взгляд, глупо, так как быстрее и проще изменить внешний вид абзаца не прибегая к визуализации.
«Лексикон» также позволяет выполнять простейшие верстальные операции а-ля «создание брошюр». При выборе этой функции на одном листе бумаги будут размещаться две странички половинного формата. Вместе с тем функция предварительного просмотра печати поражает аскетизмом. Максимум, что можно из нее выжать, - это отображение двух страниц на экране. Если в документе, к примеру, сорок страниц, то все сорок придется листать попарно.
Работа со стилями и шаблонами русских документов (коих насчитывается более сотни и которые, по слухам, можно пополнять), как я и думал, на высоте. Впрочем, ничего кардинально нового по сравнению с версией «Лексы 97» я не заметил.
Наконец-то в версии 5.1 решена проблема редактирования таблиц с большим количеством столбцов - теперь можно смело создавать таблицы, где их хоть тысяча. Расширился и набор шрифтов, наиболее часто используемые группируются вверху списка. Кроме того, «Лексикон» полностью поддерживает стандарт Unicode, но по-прежнему позволяет использовать старый формат шрифтов. Появились возможность работы с «горячими клавишами», которые почему-то названы «клавиатурными командами». По умолчанию их всего 29, однако в любой момент вы можете назначить нужные вам сочетания.
Что касается сравнения документов, здесь мне сначала ничего не удалось проверить: чтобы сравнивать документы, их надо создать. Чего же проще, решил я, открыл один из имеющихся у меня документов, чуть-чуть его модифицировал и… тут мне вздумалось проверить, как «Лексикон» работает с html-файлами. Я подкинул ему свою любимую книжку в виде файла на 600 Кбайт. «Лексикон» задумался, посерел и завис. Что ж, бывает, большой файлик - хотя другими используемыми мною редакторами он открывался без проблем, дадим попроще: открыл небольшую страничку, но отобразилась она в странном виде. Когда же я вернулся, наконец, к сравнению документов, взору предстала ужасающая картина (рис. 5): «Лексикон» вставил в каждый абзац, в заголовок и шаблон текста надпись «Демонстрационная версия». Думаю, от моих проклятий в адрес разработчиков, как от рева иерихонских труб, должны были обвалиться стены их офиса. Загружать восемь мегабайт, мучиться с установкой и оказаться у разбитого корыта, испортив свой файл… хорошо, что у меня была его резервная копия! И на что, собственно, разработчики рассчитывают? Мне кажется, так «обломавшись» при пробе, мало кто захочет купить подобный продукт. Ладно, могут мне возразить, ты знал, на что шел, когда брался за тестирование. Знал, но не думал, что маразм дойдет до такого. Ведь способов ограничить функциональность продукта полно: от тридцатидневного пробного срока до счетчика запусков. Я понимаю, что разработчики борются с пиратством, но, честное слово, мне от этого не легче. Скажу больше, после этого у меня возникло желание взломать «Лексикон». Порче документов нет оправдания! А уж качать пакет только для того, чтобы полюбоваться на сомнительный интерфейс и почитать пусть даже неплохой файл справки - увольте. Проще создать презентационный ролик, показывающий, как работает программа. По мегабайтам получилось бы то же самое, а толку больше.
И как это все соотносится с идеей, которая объединяет всех разработчиков: «создать продукт удобный и не глядящий на пользователя свысока»?
Ладно, успокоившись и переведя дух, я вышел из этого положения легко и изящно: открыл испорченный документ в другом редакторе и везде заменил дурацкую фразу «демонстрационная версия» на «пустоту», восстановив тем самым статус-кво.
Кстати, будь у меня легальная версия «Лексикона», я то же самое мог бы сделать благодаря системе сравнения документов. Поиск различий между документами, как и редактирование сравниваемого документа, реализован хорошо. Все гениальное просто! Окно редактора делится пополам: сверху находится главный документ, внизу тот, с которым сравниваем. Отличия в обоих документах выделяются цветом. Остается только решить, что делать с изменениями дальше, оставить или исправить (рис. 6).
На этом я и завершу повествование. Осталось лишь дать короткое резюме. Потенциал в «Лексиконе» заложен большой, но и тут вмешалась банальная российская безалаберность: идея хорошая, но реализована кое-как. Сказав «А», боимся говорить «Б»… В принципе, на сегодняшний день этот редактор, обладая рядом уникальных функций (которые способны стать незаменимыми, если их довести до ума), может удовлетворить потребности рядового российского пользователя. Тот факт, что продукт постоянно развивается, вселяет оптимизм. Что хочется пожелать разработчикам? Успехов и удачи, а еще веры в то, что россияне в один прекрасный день прекратят пользоваться пиратскими версиями программ и перейдут на легальный софт. Тогда-то и засияет на нашем небосклоне звезда национального текстового редактора!
) (1985-1991)
Микроинформ (1991-1996)
Арсеналъ (1996-2001)
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Ошибка Lua в Модуль:Wikidata на строке 170: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
«Лексико́н» - текстовый редактор / текстовый процессор для ПК с DOS , созданный в конце 1980-х годов в Вычислительном центре Академии наук СССР Е. Н. Веселовым .
Лексикон был чрезвычайно популярен в конце 1980-х и первой половине 1990-х годов (по некоторым оценкам, он был установлен на 95 % всех российских ПК). К рубежу XX - началу XXI вв. с широким распространением Windows 3.1 и сменившей её Windows 95 использование «Лексикона» резко сократилось, впоследствии прекратившись совершенно. Последняя версия для MS-DOS - 1.4. Версии Лексикона для Windows не нашли широкого применения из-за конкуренции со стороны пиратских копий русифицированного Microsoft Word .
Лексикон - первый русскоязычный редактор с WYSIWYG -интерфейсом (начиная с версии 2.0, которая не была доведена [ ]), ориентированный на простого пользователя, с простой и понятной системой команд. Существовали версии, позволявшие использовать языки народов России (например, якутский язык).
Это первый русскоязычный редактор с многооконным интерфейсом, позволяющий переносить при редактировании части текста из одного окна в другое (концепция «кармана» или буфера обмена).
Лексикон работает с обычными текстовыми файлами, но может также добавлять в них разные коды форматирования (которые всегда начинаются с символа 0xFF). В Лексикон встроена система проверки орфографии.
Лексикон работает с текстовым и графическим режимами экрана, с основной и альтернативной кодировками . Интерфейс можно переключать с русского на английский и обратно. Можно одновременно держать открытыми несколько файлов (каждый в своём окне) и переключаться между ними; можно выделять и копировать/перемещать линейные и прямоугольные блоки текста; также можно рисовать таблицы с использованием символов псевдографики .
Лексикон работает и на нерусифицированных компьютерах, поскольку имеет свои собственные экранные и принтерные шрифты , а также свой собственный драйвер клавиатуры.
См. также
Напишите отзыв о статье "Лексикон (программа)"
Ссылки
- (одного из разработчиков)
| ПО | Это заготовка статьи о программном обеспечении . Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
| |||||||||||||||||
Уровень 1: Уровень внешних моделей – это самый верхний уровень где каждая модель имеет свое видение данных. Этот уровень определяет точку зрения базы данных отдельных приложений.
Концептуальный уровень: Центральное управляющее звено, где здесь БД представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные используемые всеми приложениями. Фактически концептуальный уровень отражает обобщённую модель предметной область.
Физический уровень (База данных): Это сами данные расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных навнешних носителях информации.
Модели данных
Выделяют следующие модели данных:
1. Инфологические
2. Дата логические
3. Физические
Процесс проектирования баз данных начинается с проектирования инфологической модели. Инфологическая модель данных это обобщённое неформальное описание создаваемой БД, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и др. средств понятных всем людям работающим над проектированием БД.
Кортеж доменов
Инфологическая модель отображает реальный мир в некоторой понятной человеку концепции, полностью независимой от среды хранения данных. Поэтому Инфологическая модель не должна изменяться до тех пор, пока какие то изменения в реальном мире не потребуют изменения вне определения, чтобы эта модель продолжала отображать предметную область.
Существует множество подходов к построению этой модели: графовые модели, семантические сети, сущность – связь и другие.
Даталогическая модель
Инфологическая модель должна быть отображена в даталогической модели, понятной СУБД. Даталогическая модель это формальное описание инфологической модели на языке СУБД.
Эта модель представляет собой совокупность связанных элементов, образующих иерархическую структуру. К основным понятиям иерархии относятся уровень, узел и связь.
связь уровень
Узлом называется совокупность атрибутов данных описывающих некоторый объект. Каждый узел связан с одним узлом более высокого уровня и с любым количеством узлов нижнего уровня. Исключением является узел самого высокого уровня. Количество деревьев в базе данных определяется количеством корней деревьев. К каждой записи базы данных существует единственный путь от корневой записи. Простым примером может служить система доменных имен в интернете\ адрес. На первом уровне (корень дерева) лежит наша планета земля, на втором Страна, на третьем- Регион, на четвёртом – населённый пункт, улица, дом,квартира. Типичным представителем является СУБД от IBM - IMS.
Все экземпляры данного типа потомка с общим экземпляром типа предка называется близнецами. Для базы данных определён полный порядок обхода. Сверху вниз и с права на лево.
Физическая модель
На основе даталогической модели строится физическая модель. Физическая организация данных оказывает основное влияние на эксплуатационные характеристики базы данных. Разработчики СУБД пытаются создать наиболее производительные физические модели данных, предлагая пользователям тот или иной инструментарий, для под настройки модели для конкретной БД.
Пример: В частности для реляционной БД она уже учитывает:
1. Физические аспекты хранения таблиц в определённых файлах.
2. Создание индексов оптимизирующих скорости операций над данными с помощью приложения.
3. Выполнения различных действий над данными при определённых событиях, определяемых пользователям с помощь триггеров и хранимых процедур.
Инфологические модели ХДля всех уровней и для любого метода представления предметной области, лежит кодирование понятий отношений между понятиями. Ключевым этапом при разработке любой информационной системы является проведение системного анализа:
Формализация предметной области и представление системы как совокупности компонентов.
Композиция как основа системного анализа может быть функциональной (построение иерархия).
Однако в большинстве систем, если говорить о базах данных, типы данных являются более статичным элементом чем способы их обработки. Поэтому получили интенсивное развитие такие методы системного анализа как диаграмма потоков data flown diagram. Развитие реляционных БД. Стимулировала развитие построения методик развития данных в частности ER диаграмм ER. Реляционная модель данных в качестве отображения непосредственно использует понятие отношения. Она ближе всего находится к концептуальной модели представления данных. И часто лежит в основе её.
В отличие от теоретика графовых моделей, в реляционной модели связи между отношениями реализуются не явным способом для чего используют ключи отношений. Например, отношения иерархического типа реализуется механизмом первичных и внешних ключей, когда в подчинённом отношении должен присутствовать факт атрибутов.
Такой атрибут отношений в основном отношений будет называться первичным ключом, а в подчинённом вторичным.
Прогресс в области разработки языков программирования связанных в первую очередь с типизацией данных и появлением объектно-ориентированных языков позволило подойти к анализу сложных систем с точки зрения иерархических представлений то есть с помощью классов объектов со свойствами полиморфизма, наследование, инкапсуляция.
ОТНОШЕНИЕ ЭТО ТАБЛИЦА.
Удаление то что создали и
Редактирование.
Реляционная модель базы данных
Реляционные модели данных в настоящее время приобрели наибольшую популярность именно за такое представление данных.
Реляционную модель можно представить как особый метод представления данных, содержащий собственные данные (в виде таблиц), и способы работы и манипуляции с ними (в виде связей). Реляционная модель предполагает три концептуальных элемента: Структура, Целостность и Обработка данных. В этих элементах есть свои обязательные понятия которые для дальнейшего изложения необходимо пояснить.
Таблица рассматривается как непосредственное хранилище данных. Традиционно в реляционных системах таблицу называют отношением. Строку таблицы называют кортежем , а столбец атрибутом . При этом атрибуты имеют уникальные имена (в пределах отношения).
Количество кортежей в таблице называют кардинальным числом . Количество атрибутов степенью. Для отношения устанавливают уникальный идентификатор, то есть один или несколько атрибутов, значения которых в одно и то же время не бывают одинаковыми – идентификатор называют первичным ключом.Домен это множество допустимых однородных значений для того или иного атрибута. Таким образом домен можно рассмотреть как именованное множество данных причём составные части этого множества являются логически не делимыми единицами (в качестве домена могут выступать например перечень фамилий сотрудников учреждения однако не все фамилии могут присутствовать в таблице).
SUMMОтношение
атрибуты
Поля KOD, NAME, SUMM это атрибуты таблицы содержащиеся в заголовке.
Пары KOD 5216, NAME Киреева, SUMM 25.50 являются элементами тела отношения.
В Реляционных базах данных в отличие от других моделей пользователь указывает какие данные для него необходимы а не то как это делать. По этой причине процесс перемещения и навигации по базе данных в реляционных системах является автоматическим, а эту задачу в СУБД выполняет оптимизатор. Его работа заключается в том чтобы наиболее эффективным способом произвести выборку данных из базы данных по запросу. Таким образом, оптимизатор по крайней мере должен суметь определить из каких таблиц выбираются данные насколько много информации в этих таблицах и каков физический порядок записи в таблицах и как они сгруппированы.
Кроме того реляционная БД выполняет и функции каталога. В каталоге хранится описание всех объектов из которых состоит база данных: таблиц, индексов, триггеров и т.п. Очевидно, что жизненно необходимо для правильной работы всей системы, такой компонент как оптимизатор. Оптимизатор использует информацию хранящуюся в каталоге. Интересен тот факт что каталог сам является набором таблиц, поэтому СУБД может манипулировать им традиционными способами, не прибегая к каким либо особым приёмам и методам.
Домены и отношения
Основные определения: Домены, виды отношений, предикаты.
Отношения имеет ряд основных свойств:
1. В самом общем случае в отношениях не бывает общих кортежей – это следует из самого определения отношений. Однако для некоторых СУБД в ряде случаев допускается отступление от этого свойства. По сколько в отношений имеет место первичный ключ, одинаковые кортежи – исключены.
2. Кортежи не упорядочены сверху вниз – в отношении просто отсутствует понятие позиционного номера. В отношений без потери информации можно с успехом расположить кортежи в любом порядке.
3. Атрибуты не упорядочены слева на право. Атрибуты в заголовке отношений можно располагаетесь в любом порядке, при этом целостность данных не нарушается. Поэтому понятие позиционного номера в отношении атрибута тоже не существует.
4. Значение атрибутов состоят из логически не делимых единиц – это следует из того, что значения берутся из доменов иначе можно сказать, что отношения не содержат групп повторений. То есть являются нормализованными.
В реляционных системах поддерживается несколько видов отношений:
1. Именованные представляют собой переменные отношения определяемые в СУБД путём операторов создания и как правило необходимые для более удобного представления информации для пользователя.
2. Базовые отношения являются непосредственно важной частью БД, поэтому при проектировании им дают собственное название.
3. Производное отношение это то которое было определено через другие, как правило базовые, отношения путём использования средств СУБД.
4. Представление это фактически является именованным производным отношением, при этом представление выражается исключительно через операторы СУБД, применённые к именованным отношениям, поэтому их физически в БД не существует.
5. Результат запросов это не именованное производное отношение содержащее данные(результат конкретного запроса). Результат в БД не хранится а существует до тех пор пока он необходим пользователю.
6. Хранимое отношение это то которое физически поддерживаются в памяти отношений, к хранимым отношениям чаше всего относятся база отношений. Исходя из вышесказанного, можно определить реляционную базу данных как набор отношений, связанных между собой.
Связь в данном случае это ассоциирование двух или более отношений.
| KOD | ADRES |
∞ Бинарная связь
| Студенты |
| Преподы |
| Расписание занятий |
| ∞ |
| ∞ |
| ∞ |
| Студенты |
Тернарные связи
Целостность данных
В реляционных моделях вопросу целостности данных отводят особое место. Напомним, что ключ или потенциальный ключ это минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый кортеж, минимальность означает что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать кортеж по оставшимся атрибутам.
Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом. Один из них принимается за первичный ключ.
При выборе первичного ключа следует отдавать предпочтение не составным ключам или ключам, составленных из минимального набора атрибутов. Нежелательно также использовать ключи с длинными текстовыми значениями (Предпочтительней использовать в качестве ключей целочисленные атрибуты) . Так для идентификации работника можно использовать либо уникальный табельный номер, или номер паспорта, либо набор из фамилий имени отчества и номера отдела. Не допускается что бы первичный ключ отношения, то есть любой атрибут участвующий в первичном ключе принимал неопределённые значения. В этом случае возникнет противоречивая ситуация (коллизия ): Появится не обладающий уникальностью элемент первичного ключа. Поэтому при проектировании базы данных за этим следует тщательно следить.
О внешних ключах. Стоит отметить ввиду что отношение С связывает отношения B и А, то оно должно включать внешние ключи, соответствующий первичным ключам отношениям А и В.
Внешний ключ таблицы формируется с помощью нескольких первичных ключей других таблиц.
Таким образом при рассмотрении проблемы выбора способа связи отношения в базе данных возникает вопрос о том каковы же должны быть внешние ключи. При этом для каждого внешнего ключа необходимо решить проблему связанную с возможностью (или невозможностью) появления во внешних ключах неопределённых значений(NULL – значений- значение атрибута для отсутствующей информации). Другими словами может ли существовать некоторый кортеж в отношений, для которого не известен кортеж в связанных с ним отношении?
С другой стороны необходимо заранее обдумать вопрос о том что произойдёт при удаления кортежей из отношения на который ссылается внешний ключ. При этом существуют следующие вероятные возможности:
· Операция каскадируется – то есть удаление кортежей в отношениях приводит к удалению кортежей связанных отношением. Например удаление информации о фамилии имени и т.п. сотрудника в одном отношении приводит к удалению о его заработной плате в другом отношении;
· Операция ограничивается - то есть удаляются лишь те кортежи для которых связанной информации в другом отношении нет. Не вся информация удаляется (не во всех отношениях) так как она может быть использована в другом отношении, удаление информации в котором ведёт к нарушению целостности данных. Если такова информация имеется то удаление осуществить нельзя, например, удаление информации о имени, фамилии и т.п. сотрудника возможно лишь в том случае если информация в связанном отношении о его заработной плате отсутствует.
Нужно предусмотреть технологию того что будет происходить при попытке обновления первичного ключа отношения, на которые ссылается некоторый внешний ключ. Здесь имеются те же возможности как и при удалении:
· Операция каскадируется то есть при обновлении первичного ключа происходит обновление внешнего ключа в связанном отношении. Например обновление первичного ключа в отношении, где хранится информация о сотруднике приводит к обновлению внешнего ключа в отношении с информацией о заработной плате.
· Операция ограничивается то есть обновляются лишь те первичные ключи для которых связанной информации в другом отношении нет. Если таковая информация имеется то обновление сделать нельзя. Например обновление первичного ключа в отношении, где хранится информация о сотруднике, возможна лишь в том случае, если информация о его заработной плате в связанном отношении отсутсвует.1
Реляционная алгебра
Формальной основой базы реляционной модели БД является реляционная алгебра, основанное на теории множеств и рассматривающая специальный оператор над отношениями, и реляционное исчисление базирующиеся на математической логике.
| Произведение |
| А А А Б В В | Г Г Д |
| Г Д |
| А |
| А Б В | Г Г Д | Ж Ж З |
Надо отметить что реляционная алгебра обладает большой мощностью - сложные запросы к базе данных могут быть выражены с помощью одного выражения. Именно по этой причине эти механизмы включены в реляционную модель данных. Любой запрос выражаемый с помощью одного выражения реляционной алгебры, или одной формулой реляционного исчисления, может быть выражен с помощью одного оператора этого языка.
Реляционная алгебра обладает важным свойством - она замкнута относительно понятия отношения. Это означает что выражение реляционной алгебры выполняется над отношениями реляционных баз данных и результаты их вычисления также представляют собой отношения.
Основная идея реляционной алгебры состоит в том что средства манипулирования отношениями, рассматриваемыми как множество основаны на традиционных множественных операциях дополненных некоторыми специфическими операциями для БД.
Опишем вариант алгебры который был предложен КОДДОМ. Операция состоит из 8 основных операторов:
· Выборка отношения (унарная операция)
· Проекция отношения (унарная операция)
· Объединения отношений
· Пересечение отношений(бинарная операция)
· Вычитание отношений
· Произведение отношений
· Соединение отношений
· Деление отношений
Эти операции можно объяснить следующим образом:
· Результатом выборки отношения по некоторому условию является отношение который включает только те кортежи первоначального отношения которые удовлетворяют этому условию.
· При осуществлении проекции отношения на заданный набор его атрибутов будет получено отношение кортежи которого взяты из соответствующих кортежей первого отношения.
· При выполнении операции объединения двух отношений будет получено отношение включающее все кортежи входящие в хотя бы одно из участвующих в операции отношений.
· При выполнении операции пересечения двух отношений будет получено отношение включающее все кортежи входящие в оба первоначальных отношения.
· При выполнении операции вычитания двух отношений будет получено отношение включающее все кортежи входящие в первое отношение, кроме тех которые также входят и во второе отношение.
· При выполнении прямого произведения двух отношений получается отношение кортежи которого являются сочетанием кортежей первого и второго отношения.
· При соединении двух отношений по некоторому условию образуется результирующее отношение кортежей которого является сочетанием кортежей первого и второго отношений, удовлетворяющим этому условию.
· Операция реляционного деления имеет два операнда – бинарная то есть (состоящее из двух атрибутов) и унарная (состоящая из одного атрибута) отношения. Результат операции является отношение состоящее из кортежей включающие отношение первого атрибута кортежей первого отношения, причем таких что множество значений второго атрибута совпадает со множеством значений второго отношения.
Помимо выше перечисленных есть ряд особых операций характерных для работы с базами данных:
· В результате операции переименования получается отношение набор кортежей, которого совпадает с телом первоначального отношения, но имена атрибутов изменены.
Отсюда следует что результатом реляционной операции является некоторое отношение то имеется возможность образовывать реляционные выражения в которых вместо первоначального отношения (операнда), будет использоваться вложенное реляционное выражение. Это происходит благодаря тому факту что операция реляционной алгебры действительно замкнуты относительно понятия отношения. Начнём с операции объединения отношений , однако это в равной мере относится и к операциям пересечения и сочетания, то есть в реляционной алгебры результатом операции объединения является отношение. Если допустить в реляционной алгебре возможность объединения произвольных двух отношений с разными наборами атрибутов, то результатом такой операции будет множество, однако множество разнотипных кортежей, то есть вообще говоря не отношение. Если исходить из требования замкнутости реляционной алгебры относительно понятия отношения то такая операция объединения является бессмысленной. Это приводит к появлению понятия совместимости отношений по объединению : два отношения совместимы только в том случае, когда обладают одинаковыми заголовками, то есть имеет тот же набор имён атрибутов, и одноимённые атрибуты определены в том же домене.
При условии что два отношения совместимы по объединению, при обычном выполнении над ними операции объединения пересечения вычитания результатом операции является отношение с корректно определённым заголовком совпадающим с заголовком каждого из отношений – операндов. Если же два отношения не полностью совместимы по объединению, то есть совместимы во всем кроме имён атрибутов, то до выполнения операции типа соединения, эти отношения можно сделать полностью совместимыми по объединению путём применения операции переименования.
Операция прямого произведения двух отношений вызывает новые проблемы. В Теории множеств прямое произведение может быть получено для любых множеств. Элементы результирующего множества будут являться пары, составленные из элементов первого и второго множества. Поскольку отношения являются множествами то для любых двух отношений возможно получение прямого произведения. Однако результат не будет отношением. Элементами результата будут являться не кортежи, а пары кортежей. Поэтому в реляционной алгебре используется специальная форма операции взятия прямого произведения - расширенное прямое произведение отношений. При взятии расширенного прямого произведения двух отношений элементом результирующего отношения является кортеж, формирующийся при слиянии одного кортежа первого отношения, и одного кортежа второго отношения. Тут же возникает вторая проблема, связанная с получением корректно сформированного заголовка результирующего отношения, это приводит к необходимости ввода понятия совместимости отношений, по взятию расширенного прямого произведения.
Два отношения совместимы по взятию прямого произведения только в том случае, если множество имен атрибутов этих отношений не пересекаются. Любые два отношения могут быть преобразованы к совместимому виду по взятию прямого произведения путём применения операции переименования к одному из этих отношений.
Операция выборки требует наличия двух отношений: первоначального отношения – операнда, и простого условия ограничения. В результате выполнения операции выборки производится отношение заголовок которого совпадает с заголовком отношения операнда, а в тело входят те кортежи отношения операнда, которые удовлетворяют значениям условия ограничения.
Введём ряд операторов.
Пусть union означает операцию объединения, intersect – операция пересечение, minus – операция вычитания. Для обозначения операции выборки будем использовать конструкцию A where B , где А – отношение операнд, а В простое условие сравнения. Пусть С1 и С2 два простых условия выборки
A where C1 AND C2 идентично (A where C1) intersect (A where C2)
A where C1 OR C2 идентично (A where C1) union (A where C2)
A where C1 not C2 идентично (A where C1) minus (A where C2)
С использованием этих определений можно реализовать операции выборки, в которых условием выборки является произвольное логическое выражение составленное из простых условий с использованием логических связей (and, or, not) . Операция взятия проекций отношение А оп списку атрибутов а1, а2,…,an будет отношение заголовком которого является множество атрибутов, а1,а2,…,an. Тело результата будет состоять из кортежей для которых в отношении А имеется кортеж, атрибут а1 имеет значение b1, атрибут а2 значение b2< и так далее атрибут an – bn. По сути при выполнении операции проекции определяется «Вертикальная» вырезка отношения - операнда с удалением возникающих кортежей –дубликатов.
Операция соединения, называемая иногда соединением по условию требует наличия двух операндов – соединяемых отношений, и третьего операнда – простое условие. Пусть соединяется отношение А и В. Как и в случае операции выборки, условие соединения С имеет вид, (а comp –op b) либо (а comp –op const) где А и В имена атрибутов отношений А и В, const- литерально заданная константа. Comp-op – допустимая в данном контексте операция сравнения. Тогда по определению результатом операции соединения является отношение, получаемое путём, выполнения операции ограничения, по условию С прямого произведения отношения А и В.
Имеется важный частный случай соединения, естественное соединение. Операция соединения называется операцией естественного соединения, если условия соединения имеет вид (а=в) где а и в атрибуты разных операндов соединения. Этот случай важен потому что он особо часто встречается на практике и для него существуют эффективные алгоритмы реализации в СУБД. Операция естественного соединения применяется к паре отношений А и В, обладающих общим атрибутом Р, то есть атрибутом с одним и тем же именем и определённым на одном и том же домене. Пусть ав обозначает объединение заголовков отношений А и В. Тогда естественное соединение это спроецированный на ав результат соединения А и В. Операции естественного соединения не включается прямо в состав набора операций реляционной алгебры, но она имеет очень важное практическое значение.
Операция деления отношений нуждается в более подробном объяснении поскольку трудна для понимания. Пусть заданы два отношение А {a1,a2,..,an,b1,b2,…,bm}
B {b1,b2,…,bn} Будем полагать что атрибут b1 отношения A и атрибут b1 отношения B определены на одном и том же домене. Назавём множество атрибутов {aj} составным атрибутом а, множество {bj} cсоставным атрибутом b. После этого будем говорить о реляционном делении бинарного отношения А (а,b) на унарное отношение B (b).
Результатом деления А на В является унарное отношение С (а), состоящее из таких кортежей v что в отношении А имеются кортежи
Поскольку деление наиболее трудная операция поясним её примером. Пусть в БД студентов имеется два отношения: СТУДЕНТЫ (ФИО, НОМЕР) и ИМЕНА (ФИО), причем унарное отношение ИМЕНА содержит все фамилии которыми обладают студенты института. Тогда после выполнения операции реляционного деления отношения СТУДЕНТЫ на отношения ИМЕНА, будет получено унарное отношение содержащее номера студенческих билетов принадлежащих студентам со всеми возможными в этом институте фамилиями.
Реляционное счисление
Допустим имеется база данных обладающая структурой СТУДЕНТЫ (номер, имя, стипендия, код группы), и отношение ГРУППЫ(гр_ном, гр_кол, гр стар) Предположим что необходимо узнать имена и номера студ. билетов у студентов являющимися старостами групп с количеством человек больше 25. В реляционной алгебре нужно предпринять следующие действия для такого запроса:
1. Выполнить соединение отношений СТУДЕНТЫ и ГРУППЫ, по условию «студ_ номер =гр_стар»;
2. Ограничить полученное отношение по условию гр_кол>25.
3. Cпроецировать результат предыдущей операции на атрибут студ_имя, студ_номер.
Здесь пошагово сформулирована последовательность выполнения запроса в базе данных, каждый из которых соответствует одной реляционной операции. если же сформулировать тот же запрос с использование реляционного исчисления То мы получили бы формулу которую можно прочитать: Выдать СТУД_ИМЯ и СТУД_НОМЕР для таких студентов чтобы сосуществовала такая группа ГР_СТАР и значением ГР_КОЛ>25. Во второй формулировке мы указали лишь характеристики результирующего отношения но ничего не сказали о способе его формирования. В этом случае СУБД должна сама решить что за операции и в каком порядке нужно выполнить над отношениями СТУДЕНТЫ и ГРУППЫ. Оба рассмотренных в примере способа на самом деле эквиваленты и существует не очень сложные преобразования из одного в другой.
Базисными понятиями реляционного счисления являются понятия переменной с определённой область её значения, и понятия правильно построенной формулы, опирающиеся на переменные и спец. Функции. Что является областью определения переменной различаются исчисление кортежей, и исчисления доменов то есть вдоль или поперёк. В исчислении кортежей областями определения переменных является отношение баз данных, то есть допустимым значением каждой переменной является кортеж некоторого отношения. В исчислении доменов областями определения переменных являются домены на которых определены атрибуты отношений баз данных то есть допустимым значением каждой переменной является значение каждой переменной.
| Byte | Integer | String | Char | |
| M | ||||
| | N | |||
| K | ||||
Для определения кортежи используется команда RANGE. Например чтобы определить переменную СТУДЕНТ областью определения которой является СТУДЕНТЫ нужно употребить конструкцию RANGE СТУДЕНТ IS СТУДЕНТЫ. Из этого определения следует что в любой момент времени переменная студент представляет некоторый кортеж отношения СТУДЕНТЫ. При использовании кортежных переменных в формулах можно ссылать на значения атрибута переменных. Например для того чтобы сослаться на значение атрибута СТУД_ИМЯ переменной СТУДЕНТ нужно употребить конструкцию СТУДЕНТ.СТУД_ИМЯ.
Правильно построенные формулы служат для выражения условий, накладываемых на кортежные переменные. В основе таких формул лежат простые сравнения, представляющие собой, операции сравнения значений атрибутов переменных и литерально заданных констант. Например конструкция СТУДЕНТ.СТУД_НОМ=123456. Является простым сравнением. Более сложным вариантом составных формул является с помощью логических связей AND, OR, NOT, IF…THEN. Наконец допускается построение правильно построенных формул с помощью кванторов. Если F это правильно построенная формула в которой участвует переменная var то конструкция EXIST (квантор существования) var (F) и FORALL(для всех кортежей) var (F) являются правильными.
Переменные, входящие в правильно построенные формулы могут быть свободными или связанными. Все переменные входящие в их состав при построение которых не использовались кванторы являются свободными. Это означает что если для какого то набора значений свободных кортежных переменных при вычислении формул получено значение «истина», то эти значения могут входить в результирующие отношение. Если же при построении формул используется квантор то переменные являются связанными. При вычислении значения такой правильно построенной формулы используется ни одно значение связанной переменной а вся её область определения.
1)EXISTS СТУД2 (CТУД.1СТУД_СТИП> СТУД2.СТУД_СТИП)
2)FORALL СТУД2 (CТУД.1СТУД_СТИП> СТУД2.СТУД_СТИП)
Пусть СТУД1 и СТУД2 две кортежные переменные определённые на отношение студенты, тогда формула, для текущего кортежа переменной СТУД1 принимает значение истина только в том случае если во всём отношении студенты найдётся такой кортеж связанный с переменной СТУД2 что значение его атрибута СТУД_СТИП удовлетворяет внутреннему условию сравнения. Правильно построенная формула №2 для построенного кортежа СТУД 1 принимает значение истина если для всех кортежей отношение СТУДЕНТЫ связанных с переменной СТУД 2 значение атрибута СТУД.СТИП удовлетворяет внутреннему условию.
Таким образом правильно построенные формулы обеспечивают средства выражения условия выборки из отношения баз данных. Чтобы можно было использовать реляционное исчисление для реальной работы с БД, требуется ещё один компонент который определяет набор и имена столбцов результирующего отношения. Этот компонент называется целевым списком.
Целевой список имеет вид:
· Var.attr –имя свободной переменной, атр имя атрибута отношения на котором определена переменная var.
· Var что эквивалентно отношению от списка, Var.attr1, Var.attr1… Var.attr№ включает имена всех атрибутов определяющего отношения.
· New_name = var.attr; новое имя соответствующего атрибута результирующего отношения.
Последний вариант требуется в тех случаях кода в формуле используется несколько свободных переменных с одинаковой областью определения. В исчислении доменов областью определения доменов являются не отношения а домены. Применительно к бд СТУДЕНТЫ ГРУППЫ можно говорить о доменных переменных ИМЯ (Значения домена – допустимые имена или НОМ СТУД). (Значения домена допустимые номера студентов).
Основным отличием исчисления доменов от исчисления кортежей является наличие дополнительного набора предикатов, позволяющих выражать так называемые условия членства. Если R это n- арное отношение с атрибутами (a1, a2, … an) то условие членства имеет вид R(ai1:Vi1,ai2:Vi2,…aim:Vim) где (m<=n). Где в Vij это либо литерально заданная константа либо имя кортежной переменной. Условие членства принимает значение истина, только в том случае если в отношении R существует кортеж, содержащий следующие значения указанных атрибутов. Если от Vij константа то на атрибут aij накладывается жёсткое условие независящее от текущих доменных переменных. Если же Vij имя доменной переменной то условие членства может принимать различные значения при разных значениях этой переменной.
Предикатом называют логическую функцию, которая для некоторого аргумента возвращает значение истина или ложь. Отношение может быть рассмотрено как предикат с аргументами, являющимися атрибутами рассматриваемого отношения. Если заданный конкретный набор кортежей присутствует в отношении, то предикат выдаст истинный результат в противном случае – ложный.
Вов всех остальных отношениях формулы и выражения исчисление доменов выглядит похожими на формулы и выражения исчисления кортежей. Реляционное счисление доменов положено в основу большинства языковых запросов, основанных на использовании форм.
Похожая информация.
Нормализация
Нормальные формы
См. также
- Реляционная модель
- Реляционные СУБД
Смотреть что такое "Реляционные БД" в других словарях:
Реляционные базы данных - Реляционная база данных база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД. Использование реляционных баз данных было… … Википедия
Реляционные СУБД - Реляционная СУБД (РСУБД; иначе Система управления реляционными базами данных, СУРБД) СУБД, управляющая реляционными базами данных. Понятие реляционный (англ. relation отношение) связано с разработками известного английского специалиста в… … Википедия
Пространственная БД - Реляционные БД хранят данные в двухмерном формате, в котором таблицы с данными представлены в виде строчек и столбцов. Многомерные системы БД предлагают расширение этой системы для обеспечения возможности многомерного изображения данных. К… … Википедия
Алгебра Кодда - Содержание 1 Реляционные операторы 1.1 Совместимость отношений … Википедия
OLAP - (англ. online analytical processing, аналитическая обработка в реальном времени) технология обработки данных, заключающаяся в подготовке суммарной (агрегированной) информации на основе больших массивов данных, структурированных по… … Википедия
Грамматическая категория - Грамматическая категория замкнутая система взаимоисключающих и противопоставленных друг другу грамматических значений (граммем), задающая разбиение обширной совокупности словоформ (или небольшого набора высокочастотных словоформ с… … Википедия
ORM - также может означать: англ. Object Role Model, рус. Модель ролей объекта методика концептуального проектирования информационных систем, включающая собственную графическую нотацию. Содержание 1 Задача … Википедия
СУБД
Файл-серверная СУБД - Система управления базами данных (СУБД) специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для… … Википедия
Реляционная алгебра - Реляционная алгебра замкнутая система операций над отношениями в реляционной модели данных. Операции реляционной алгебры также называют реляционными операциями. Первоначальный набор из 8 операций был предложен Э. Коддом в 1970 е годы и… … Википедия
Книги
- Реляционные базы данных. Руководство , Уидом Дженнифер. Книга "Реляционные базы данных" написана хорошо известными учеными Станфордского университета Джеффри Ульманом и Дженнифер Уидом. Авторы предлагают ориентированный на пользователя подход к… Купить за 1074 руб
- Реляционные базы данных , Ульман Д., Уидом Д.. Книга"Реляционные базы данных"написана хорошо известными учеными Станфордского университета Джеффри Ульманом и Дженнифер Уидом. Авторы предлагают ориентированный на пользователя подход к…
Реляционная база данных - основные понятия
Часто, говоря о базе данных, имеют в виду просто некоторое автоматизированное хранилище данных. Такое представление не вполне корректно. Почему это так, будет показано ниже.
Действительно, в узком смысле слова, база данных - это некоторый набор данных, необходимых для работы (актуальные данные). Однако данные - это абстракция; никто никогда не видел "просто данные"; они не возникают и не существуют сами по себе. Данные суть отражение объектов реального мира. Пусть, например, требуется хранить сведения о деталях, поступивших на склад. Как объект реального мира - деталь - будет отображена в базе данных? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо знать, какие признаки или стороны детали будут актуальны, необходимы для работы. Среди них могут быть название детали, ее вес, размеры, цвет, дата изготовления, материал, из которого она сделана и т.д. В традиционной терминологии объекты реального мира, сведения о которых хранятся в базе данных, называются сущностями - entities (пусть это слово не пугает читателя - это общепринятый термин), а их актуальные признаки - атрибутами (attributes).
Каждый признак конкретного объекта есть значение атрибута. Так, деталь "двигатель" имеет значение атрибута "вес", равное "50", что отражает тот факт, что данный двигатель весит 50 килограммов.
Было бы ошибкой считать, что в базе данных отражаются только физические объекты. Она способна вобрать в себя сведения об абстракциях, процессах, явлениях - то есть обо всем, с чем сталкивается человек в своей деятельности. Так, например, в базе данных можно хранить информацию о заказах на поставку деталей на склад (хотя он - не физический объект, а процесс). Атрибутами сущности "заказ" будут название поставляемой детали, количество деталей, название поставщика, срок поставки и т.д.
Объекты реального мира связаны друг с другом множеством сложных зависимостей, которые необходимо учитывать в информационной деятельности. Например, детали на склад поставляются их производителями. Следовательно, в число атрибутов детали необходимо включить атрибут "название фирмы-производителя". Однако этого недостаточно, так как могут понадобиться дополнительные сведения о производителе конкретной детали - его адрес, номер телефона и т.д. Значит, база данных должна содержать не только информацию о деталях и заказах на поставку, но и сведения об их производителях. Более того, база данных должна отражать связи между деталями и производителями (каждая деталь выпускается конкретным производителем) и между заказами и деталями (каждый заказ оформляется на конкретную деталь). Отметим, что в базе данных нужно хранить только актуальные, значимые связи.
Таким образом, в широком смысле слова база данных - это совокупность описаний объектов реального мира и связей между ними, актуальных для конкретной прикладной области. В дальнейшем мы будем исходить из этого определения, уточняя его по ходу изложения.
Реляционная модель данных
Итак, мы получили представление о том, что хранится в базе данных. Теперь необходимо понять, как сущности, атрибуты и связи отображаются на структуры данных. Это определяется моделью данных.
Традиционно все СУБД классифицируются в зависимости от модели данных, которая лежит в их основе. Принято выделять иерархическую, сетевую и реляционную модели данных. Иногда к ним добавляют модель данных на основе инвертированных списков. Соответственно говорят об иерархических, сетевых, реляционных СУБД или о СУБД на базе инвертированных списков.
По распространенности и популярности реляционные СУБД сегодня - вне конкуренции. Они стали фактическим промышленным стандартом, и поэтому отечественному пользователю придется столкнуться в своей практике именно с реляционной СУБД. Кратко рассмотрим реляционную модель данных, не вникая в ее детали.
Она была разработана Коддом еще в 1969-70 годах на основе математической теории отношений и опирается на систему понятий, важнейшими из которых являются таблица, отношение, строка, столбец, первичный ключ, внешний ключ.
Реляционной считается такая база данных, в которой все данные представлены для пользователя в виде прямоугольных таблиц значений данных, и все операции над базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами. Таблица состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных. Таблица отражает тип объекта реального мира (сущность), а каждая ее строка - конкретный объект. Так, таблица Деталь содержит сведения о всех деталях, хранящихся на складе, а ее строки являются наборами значений атрибутов конкретных деталей. Каждый столбец таблицы - это совокупность значений конкретного атрибута объекта. Так, столбец Материал представляет собой множество значений "Сталь", "Олово", "Цинк", "Никель" и т.д. В столбце Количество содержатся целые неотрицательные числа. Значения в столбце Вес - вещественные числа, равные весу детали в килограммах.
Эти значения не появляются из воздуха. Они выбираются из множества всех возможных значений атрибута объекта, которое называется доменом (domain). Так, значения в столбце материал выбираются из множества имен всех возможных материалов - пластмасс, древесины, металлов и т.д. Следовательно, в столбце Материал принципиально невозможно появление значения, которого нет в соответствующем домене, например, "вода" или "песок".
Каждый столбец имеет имя, которое обычно записывается в верхней части таблицы (Рис. 1 ). Оно должно быть уникальным в таблице, однако различные таблицы могут иметь столбцы с одинаковыми именами. Любая таблица должна иметь по крайней мере один столбец; столбцы расположены в таблице в соответствии с порядком следования их имен при ее создании. В отличие от столбцов, строки не имеют имен; порядок их следования в таблице не определен, а количество логически не ограничено.
Рисунок 1. Основные понятия базы данных.
Так как строки в таблице не упорядочены, невозможно выбрать строку по ее позиции - среди них не существует "первой", "второй", "последней". Любая таблица имеет один или несколько столбцов, значения в которых однозначно идентифицируют каждую ее строку. Такой столбец (или комбинация столбцов) называется первичным ключом (primary key). В таблице Деталь первичный ключ - это столбец Номер детали. В нашем примере каждая деталь на складе имеет единственный номер, по которому из таблицы Деталь извлекается необходимая информация. Следовательно, в этой таблице первичный ключ - это столбец Номер детали. В этом столбце значения не могут дублироваться - в таблице Деталь не должно быть строк, имеющих одно и то же значение в столбце Номер детали. Если таблица удовлетворяет этому требованию, она называется отношением (relation).
Взаимосвязь таблиц является важнейшим элементом реляционной модели данных. Она поддерживается внешними ключами (foreign key). Рассмотрим пример, в котором база данных хранит информацию о рядовых служащих (таблица Служащий) и руководителях (таблица Руководитель) в некоторой организации (Рис. 2 ). Первичный ключ таблицы Руководитель - столбец Номер (например, табельный номер). Столбец Фамилия не может выполнять роль первичного ключа, так как в одной организации могут работать два руководителя с одинаковыми фамилиями. Любой служащий подчинен единственному руководителю, что должно быть отражено в базе данных. Таблица Служащий содержит столбец Номер руководителя, и значения в этом столбце выбираются из столбца Номер таблицы Руководитель (см. Рис. 2 ). Столбец Номер Руководителя является внешним ключом в таблице Служащий.
Рисунок 2. Взаимосвязь таблиц базы данных.
Таблицы невозможно хранить и обрабатывать, если в базе данных отсутствуют "данные о данных", например, описатели таблиц, столбцов и т.д. Их называют обычно метаданными. Метаданные также представлены в табличной форме и хранятся в словаре данных (data dictionary).
Помимо таблиц, в базе данных могут храниться и другие объекты, такие как экранные формы, отчеты (reports), представления (views) и даже прикладные программы, работающие с базой данных.
Для пользователей информационной системы недостаточно, чтобы база данных просто отражала объекты реального мира. Важно, чтобы такое отражение было однозначным и непротиворечивым. В этом случае говорят, что база данных удовлетворяет условию целостности (integrity).
Для того, чтобы гарантировать корректность и взаимную непротиворечивость данных, на базу данных накладываются некоторые ограничения, которые называют ограничениями целостности (data integrity constraints).
Существует несколько типов ограничений целостности. Требуется, например, чтобы значения в столбце таблицы выбирались только из соответствующего домена. На практике учитывают и более сложные ограничения целостности, например, целостность по ссылкам (referential integrity). Ее суть заключается в том, что внешний ключ не может быть указателем на несуществующую строку в таблице. Ограничения целостности реализуются с помощью специальных средств, о которых речь пойдет в Разд. Сервер базы данных .
Язык SQL
Сами по себе данные в компьютерной форме не представляют интерес для пользователя, если отсутствуют средства доступа к ним. Доступ к данным осуществляется в виде запросов к базе данных, которые формулируются на стандартном языке запросов. Сегодня для большинства СУБД таким языком является SQL.
Появление и развития этого языка как средства описания доступа к базе данных связано с созданием теории реляционных баз данных. Прообраз языка SQL возник в 1970 году в рамках научно-исследовательского проекта System/R, работа над которым велась в лаборатории Санта-Тереза фирмы IBM. Ныне SQL - это стандарт интерфейса с реляционными СУБД. Популярность его настолько велика, что разработчики нереляционных СУБД (например, Adabas), снабжают свои системы SQL-интерейсом.
Язык SQL имеет официальный стандарт - ANSI/ISO. Большинство разработчиков СУБД придерживаются этого стандарта, однако часто расширяют его для реализации новых возможностей обработки данных. Новые механизмы управления данными, которые будут описаны в Разд. Сервер базы данных , могут быть использованы только через специальные операторы SQL, в общем случае не включенные в стандарт языка.
SQL не является языком программирования в традиционном представлении. На нем пишутся не программы, а запросы к базе данных. Поэтому SQL - декларативный язык. Это означает, что с его помощью можно сформулировать, что необходимо получить, но нельзя указать, как это следует сделать. В частности, в отличие от процедурных языков программирования (Си, Паскаль, Ада), в языке SQL отсутствуют такие операторы, как if-then-else, for, while и т.д.
Мы не будем подробно рассматривать синтаксис языка. Коснемся его лишь в той мере, которая необходима для понимания простых примеров. С их помощью будут проиллюстрированы наиболее интересные механизмы обработки данных.
Запрос на языке SQL состоит из одного или нескольких операторов, следующих один за другим и разделенных точкой с запятой. Ниже в таблице 1перечислены наиболее важные операторы, которые входят в стандарт ANSI/ISO SQL.
Таблица 1. Основные операторы языка SQL.
В запросах на языке SQL используются имена, которые однозначно идентифицируют объекты базы данных. В частности это - имя таблицы (Деталь), имя столбца (Название), а также имена других объектов в базе, которые относятся к дополнительным типам (например, имена процедур и правил), о которых речь пойдет в Разд. Сервер базы данных . Наряду с простыми, используются также сложные имена - например, квалификационное имя столбца (qualified column name) определяет имя столбца и имя таблицы, которой он принадлежит (Деталь.Вес). Для простоты в примерах имена будут записаны на русском языке, хотя на практике этого делать не рекомендуется.
Каждый столбец в любой таблице хранит данные определенных типов. Различают базовые типы данных - строки символов фиксированной длины, целые и вещественные числа, и дополнительные типы данных - строки символов переменной длины, денежные единицы, дату и время, логические данные (два значения - "ИСТИНА" и "ЛОЖЬ"). В языке SQL можно использовать числовые, строковые, символьные константы и константы типа "дата" и "время".
Рассмотрим несколько примеров.
Запрос "определить количество деталей на складе для всех типов деталей" реализуется следующим образом:
SELECT Название, Количество
FROM Деталь;
Результатом запроса будет таблица с двумя столбцами - Название и Количество, которые взяты из исходной таблицы Деталь. По сути, этот запрос позволяет получить вертикальную проекцию исходной таблицы (более строго, вертикальное подмножество множества строк таблицы). Из всех строк таблицы Деталь образуются строки, которые включают значения, взятые из двух столбцов - Название и Количество.
Запрос "какие детали, изготовленные из стали, хранятся на складе?", сформулированный на языке SQL, выглядит так:
FROM Деталь
WHERE Материал = "Сталь";
Результатом этого запроса также будет таблица, содержащая только те строки исходной таблицы, которые имеют в столбце Материал значение "Сталь". Этот запрос позволяет получить горизонтальную проекцию таблицы Деталь (звездочка в операторе SELECT означает выбор всех столбцов из таблицы).
Запрос "определить название и количество деталей на складе, которые изготовлены из пластмассы и весят меньше пяти килограммов" будет записан следующим образом:
SELECT Название, Количество
FROM Деталь
WHERE Материал = "Пластмасса"
AND Вес < 5;
Результат запроса - таблица из двух столбцов - Название, Количество, которая содержит название и число деталей, изготовленных из пластмассы и весящих менее 5 кг. По сути, операция выборки является операцией образования сначала горизонтальной проекции (найти все строки таблицы Деталь, у которых Материал = "Пластмасса" и Вес < 5), а затем вертикальной проекции (извлечь Название и Количество из выбранных ранее строк).
Одним из средств, обеспечивающих быстрый доступ к таблицам, являются индексы. Индекс - это структура базы данных, представляющая собой указатель на конкретную строку таблицы. Индекс базы данных используется так же, как индексный указатель в книге. Он содержит значения, взятые из одного или нескольких столбцов конкретной строки таблицы, и ссылку на эту строку. Значения в индексе упорядочены, что позволяет СУБД выполнять быстрый поиск в таблице.
Допустим, что сформулирован запрос к базе данных Склад:
SELECT Название Количество, Материал
FROM Деталь
WHERE Номер = "Т145-А8";
Если индексов для данной таблицы не существует, то для выполнения этого запроса СУБД должна просмотреть всю таблицу Деталь, последовательно выбирая из нее строки и проверяя для каждой из них условие выбора. Для больших таблиц такой запрос будет выполняться очень долго.
Если же был предварительно создан индекс по столбцу Номер таблицы Деталь, то время поиска в таблице будет сокращено до минимума. Индекс будет содержать значения из столбца Номер и ссылку на строку с этим значением в таблице Деталь. При выполнении запроса СУБД вначале найдет в индексе значение "Т145-А8" (и сделает это быстро, так как индекс упорядочен, а его строки невелики), а затем по ссылке в индексе определит физическое расположение искомой строки.
Индекс создается оператором SQL CREATE INDEX (СОЗДАТЬ ИНДЕКС). В данном примере оператор
CREATE UNIQUE INDEX Индекс детали
ON Деталь (Номер);
позволит создать индекс с именем "Индекс детали" по столбцу Номер таблицы Деталь.
Для пользователя СУБД интерес представляют не отдельные операторы языка SQL, а некоторая их последовательность, оформленная как единое целое и имеющая смысл с его точки зрения. Каждая такая последовательность операторов языка SQL реализует определенное действие над базой данных. Оно осуществляется за несколько шагов, на каждом из которых над таблицами базы данных выполняются некоторые операции. Так, в банковской системе перевод некоторой суммы с краткосрочного счета на долгосрочный выполняется в несколько операций. Среди них - снятие суммы с краткосрочного счета, зачисление на долгосрочный счет.
Если в процессе выполнения этого действия произойдет сбой, например, когда первая операция будет выполнена, а вторая - нет, то деньги будут потеряны. Следовательно, любое действие над базой данных должно быть выполнено целиком, или не выполняться вовсе. Такое действие получило название транзакции.
Обработка транзакций опирается на журнал, который используется для отката транзакций и восстановления состояния базы данных. Более подробно о транзакциях будет сказано в Разд. Обработка транзакций .
Завершая обсуждение языка SQL, еще раз подчеркнем, что это - язык запросов. На нем нельзя написать сколько-нибудь сложную прикладную программу, которая работает с базой данных. Для этой цели в современных СУБД используется язык четвертого поколения (Forth Generation Language - 4GL), обладающий как основными возможностями процедурных языков третьего поколения (3GL), таких как Си, Паскаль, Ада, так и возможностью встроить в текст программы операторы SQL, а также средствами управления интерфейсом пользователя (меню, формами, вводом пользователя и т.д.). Сегодня язык 4GL - это один из фактических стандартов средств разработки приложений, работающих с базами данных.