Реферат по база от данни

ЮГОЗАПАДЕН УНИ ВЕРСИТЕТ
„НЕОФИТ РИЛСКИ “
Природо математически факултет
Информационни системи и технологии
Реферат
По
База данни
На тема: Релационен модел на данни.
Проектиране на релационни бази от данни.
Нормализация на релационни схеми.

Изготвил:
 Илия Ангелов Попов
 Факултетен номер: 20251421006



Проверил:
 ……………………………………………
/доц. д-р В. Кралев/

Страница 1



Съдържание
Увод ........................................................................................................................................... 2
Релационен модел на данни .................................................................................................... 3
Проектиране на релационни база от данни ........................................................................... 7
Нормализация на релационните база данни ........................................................................ 11
Литература .............................................................................................................................. 13

Страница 2


Увод
Още в началото на 60-те години на миналия век се появяват първите комерсиални
СУБД
1
които еволюират от файлови системи. Системи за управление на бази от данни ще
наричаме софтуера, чрез който се създават и управляват големи обеми от данни и който
осигурява съхранението им за дълъг период от време. Базите от данни са набор от
информация, с която работи една СУБД. Предимствата на СУБД пред файловите системи са:
 сигурност на достъпа до данните;
 едновременен бърз достъп на повече от един потребител до данните;
 Цялостност на данните;
 Възстановяване на данните;
В зависимост от представянето на данните и нотацията, която се използва за тяхното описание,
се различават следните основни модели на данни:
 Мрежови модел на данни;
 Йерархичен модел на данни;
 Релационен модел на данни;
 Модел на данни „Същност връзки“;
 Обектно релационен модел на данни;
 Полуструктуриран модел на данни;
Целта на това задание е да се представи и поясни релационния модел на данни.


1
Система за управление на база от данни

Страница 3


Релационен модел на данни
Въведение
Релационният модел е формулиран и предложен от Едгар Код през 1969г.
Релационния модел се използва при представяне на структура от данни и отношенията между
тях в СУБД като двумерни таблици, наречени релации. Така всички данни в модела и връзките
между тях се представят чрез този елемент. Това прави модела изключително опростен.
Релационните база от данни, от друга страна, са предпочитани при реализацията на софтуерни
приложения. Основните елементи на модела са релация, атрибут, кортеж и домейн. В тази
тема ще разгледаме сбито представянето на релационната структура от данни, цялост на
релационните данни, приложимите операции върху релационните данни и накрая
предимствата и ограниченията в релационния модел на данни.
Релационна структура от данни
В СУБД таблицата е обобщение на релацията, като името на релацията съвпада с името
на таблицата. Атрибутите на релацията са имената на колоните на таблицата. Те описват
съдържанието на колоните. Кортежи на релацията са редовете на таблицата. Релационния
модел изисква всяка стойност от кортежа да е атомарна, тоест да бъде от несъставен тип
например:
o Число;
o Низ;
o Символ;
Релационния модел не позволява стойностите от кортежа да са съставни например:
o Структура;
o Списък;
o Масив;
Множеството от допустими стойности за всеки атрибут се нарича домейн. Не формално
домейнът е типът на данните във всяка колона на таблицата. Името на релацията и
множеството атрибути към нея се нарича релационна схема. Домейнът също е част от
релационната схема. Например R (A1, A2) е релационна схема на релацията R, която има два
атрибута А1 и А2. Множеството от релационни схеми в базата от данни се нарича релационна
схема на базата от данни. Релационната схема на базата от данни представя формално
описание на релациите в базата и връзките между тях. В релационния модел стойностите в
колоните на таблиците са винаги от един и същи тип(например: само цели числа, само низове,
само символи ..).Понякога стойностите, които искаме да запишем в кортежа за съответните
атрибути са неизвестни. В такива случаи записваме стойност Null. Това са специални стойности
в кортежа за съответните атрибути, които индикират, че стойността за този атрибут в кортежа е
неизвестна. В зависимост от броя на атрибутите свързаните множества видовете отношения
или броят на определящите домейни се нарича степен на отношението, и може да бъде:
 Унарно – степен на отношение едно се нарича унарно;
 Бинарно – степен на отношение две;
 Тернарно – степен на отношение три;
 N-арно – степен на отношение n-арно;
Броят на кортежите в отношението се нарича кардинално число на това отношение.

Страница 4


Цялост на релационните данни
Нека Е да е наименованието на таблица с колони А1,А2 И А3. Атрибутът А1 ще бъде
ключ за таблицата Е. В релационния модел Е(А1,А2,А3) се нарича схема на
релацията(релационна схема).
Например Е/R диаграмата:





В релационен модел се преобразува до Е(А1,А2,А3). В примерната Е/R диаграма
атрибутът А1 е първичен ключ на таблица Е. Първичен ключ на таблица наричаме
съвкупност от един или повече атрибути, които еднозначно определят всеки кортеж от
таблицата. Ключовите атрибути налагат ограничение за уникалност на всеки кортеж в
таблицата. В една таблица е възможно да има повече от един атрибут, който да
притежава свойствата на ключ, но само един от тези атрибути се избира за първичен.
Като външен ключ на таблица се определя поле или набор от полета в една таблица,
чиито стойности са от множеството стойности на атрибут или набор от атрибут на
първичен ключ в друга или в същата таблица. Връзките между таблиците на базата на
външен ключ може да бъдат класифицирани според броя на записите, които участват в
тях:
 Едно към едно(1:1) – когато една същност от едното множество свързва не
повече от една същност от другото множество;
 Едно към много(1:М) - когато една същност от едното множество свързва много
същности от другото множество от същности;
 Много към много(М:N)- когато много същности от едното множество се
свързват с много същности от другото множество от същности;

А1
Е
А3
А2

Страница 5


Операции върху релационните данни
През 1970г., като допълнение на по-рано предложения релационен модел, Едгар Кол
въвежда и операциите върху релации, или така наречената релационна алгебра. Релационната
алгебра се състои от оператори и атомарни операнди. Операндите са релации, а операторите –
операциите, които могат да бъдат извършени върху операндите. Резултатът от прилагане на
оператор върху релации е също релация. Петте основни операции върху релации са:
 Обединение;
 Разлика;
 Декартово произведение;
 Селекция;
 Проекция;
Операциите в релационната алгебра могат условно да бъдат разделени на четири типа:
o Множествени операции върху релации – включват операциите обединение,
сечение и разлика;
o Операции, които махат част от релацията-включват операциите селекция и
проекция;
o Операции, които съединяват кортежите на две релации-включват операциите
декартово произведение, естествено съединение;
o Други операции-включват операциите преименуване, оператор за премахване
на дубликати, агрегатни оператори,оператор за групиране,оператор за
сортиране и др.;
Трите най-често използвани операции върху множества са обединение, сечение и
разлика. Нека R1 и R2 са две релации. Обединението на двете релации R1 и R2 също е релация,
която се състои от всички кортежи на релацията R1 и всички кортежи на релацията R2. Ако в R1
и R2 има едни и същи кортеж, то той се появява само веднъж в резултатната релация.
Обединението на две релации бележим с R1 U R2. Сечението на двете релации R1 и R2 също е
релация, която се състои от всички общи кортежи на релациите R1 и R2. Ако в R1 и R2 има едни
и същи кортеж, то той се появява само веднъж в резултатната релация. Сечението на две
релации бележим с R1 ∩ R2. Разлика на двете релации R1 и R2 също е релация, която се състои
от всички кортежи на релацията R1, които не са в релацията R2. Разликата на двете релации R1
и R2 също е релация, която се състои от всички кортежи на релацията R1, които не са в
релацията R2. Разликата на две релации бележим с R1 \ R2. Когато прилагаме множествени
операции към релации, трябва да имаме предвид, че и двете релации(R1 и R2) трябва да имат
релационни схеми с еднакъв брой атрибути и атрибутите им трябва да бъдат подредени така,
че да си съответстват по тип. Двете операции върху релации, които след прилагане към дадена
релация водят до премахване на част от релацията, са проекция и селекция. Проекцията на
релация R1 също е релация, която се състои от подмножество на атрибутите на релацията R1.
Проекцията се бележи с
(R1). Селекция от релацията R1 също е релация, която се
състои от подмножество на кортежите на релацията R1. В резултатната релация попадат само
тези кортежи, които отговарят на дадено условие (С). Селекцията се бележи с
(R1).
Декартовото произведение на релациите R1 и R2 също е релация. Тя се състои от кортежи,
получени от съединението(слепването) на всеки кортеж от релацията R1 с всеки кортеж от
релацията R2.

Страница 6


Декартовото произведение бележим с R1 х R2. В общия случай, ако релацията
R1 има N1 атрибута и Т1 на брой кортежи, а релацията R2 има N2 атрибута и Т2 на
брой кортежи, то декартовото произведение на релациите R1 и R2 ще има N1 + N2
атрибута и Т1 * Т2 кортежи. Първоначално релационната алгебра е въведена като
операции над множества, тоест кортежите в релациите се срещат само по веднъж. В
последствие релационната алгебра е разширена и с операции върху мулти-множества,
тоест позволява се резултатните релации да съдържат повтарящи се кортежи.
Предимства и ограничения
1. Предимства - Релационният модел има структура, която представя данните и
отношенията между тях чрез единствен елемент релация(таблица).
Релационният модел подържа език за заявки(SQL), който позволява
моделирането на данните, записани в релациите.
2. Ограничения – ограничение по единствена стойност изисква стойността в
текущия контекст да бъде уникална. Източник на такива ограничения са
ключовете и връзките много-един. Ключовите атрибути са тези които уникално
идентифицират всеки ред от таблицата. В базите от данни релация трябва да има
ключ(така наречения първичен ключ). Ограничения по референтна цялостност
изисква стойността, към която се реферира, да съществува. В базите от данни
тези ограничения се наричат ключове. Ограничения по домейн изисква
стойностите на даден атрибут да са конкретно изброено множество или в даден
интервал. Други ограничения породени от междинни проверки, които се
съхраняват в базата от данни.

Страница 7


Проектиране на релационни база от
данни
Въведение
Преди да започнем с проектирането на самата база данни трябва да подготвим точна и
актуална информация на дадената област от реалния свят. Съответно това ще ни помогне да
избегнем дублиране на информация(наричана още „излишни данни“). Следва да се представи
информацията с модела „Същност връзки“, а след това при практическа реализация да се
използва релационния модел. В тази тема ще разгледаме преобразуване на модела „Същност
връзки“ към релационен модел и практическата реализация на релационния модел със СУБД
посредством с езика SQL.
Преобразуване на модела „Същност връзки“
към релационен модел
За абстрактно представяне на структура от данни и отношенията между тях най-често се
използва моделът „Същност връзки“ (Entity-Relationship-E/R). Данните в него се представят
графично чрез Е/R диаграма. Реализацията се осъществява посредством три основни елемента:
множество от същности, връзка и атрибут.Същността е основно понятие определящо
например: клиент, студент и др. Съвкупност от подобни същности наричаме множества от