Znachor/FAV-ZCU

Fork 0

Filip Znachor 5db93d6c3c Přidání poznámek z DB1

2024-01-08 23:05:31 +01:00

8.7 KiB

Raw Blame History

Relační model dat

E-R-A vs relační model dat

E-R-A model
- konceptuální
- modelujeme reálný svět
Relační model dat
- interní model
- nahlížení na data, která jsou uložena na disku

Matematická definice relace

Nechť je daný systém \{D_{i}, i \in \langle 1, n \rangle\} neprázdných množin, tzv. domén.
Potom podmnožinu kartézského součinu R \subseteq D_{1} \times D_{2} \times \dots \times D_{n} nazveme relací stupně n nad D_{1}, D_{2}, \dots, D_{n}.
Prvky relace R jsou uspořádané n-tice ($d_{1}, d_{2}, \dots, d_{n}$) takové, že d_{i} \in D_{i} pro i \in \langle_{1}, n\rangle.

Pohled na relační model dat

relační model dat zobrazuje data tabulkou
relace je tabulka s m řádky a n sloupci
každý sloupec je atribut
v relaci R neexistují dna stejné řádky
pořadí řádků i sloupců je nevýznamné

Porovnání přístupů

Souborově orientovaný přístup	E-R-A model	Datová struktura	Relační model
soubor	entitní množina	tabulka	relace
záznam	entita	řádek	uspořádaná n-tice
položka	atribut	sloupec (název)	doména (název)

doménou můžeme chápat i množinu hodnot, kterých prvek z n-tice může nabývat

Relační klíče

superklíč (superkey)
- atribut nebo množina atributů, který/á jednoznačně identifikuje uspořádanou dvojici n-tice dané relace
složený klíč (composite key)
- superklíč s dvěmi či více atributy
kandidát klíče (candidate key)
- superklíč, jehož žádná podmnožina neplní funkci superklíče dané relace
primární klíč (primary key)
- vybraný kandidát klíče, obsahující co nejmenší množinu atributů
alternativní klíč (alternate key)
- kandidát klíče splňující vlastnost primárního klíče, který za primární klíč nebyl vybrán

Relační (databázové) schéma

Relační schéma
- množina atributů včetně jejich domén relace R
  - R(A_{1}:D_{1}, A_{2}:D_{2}, \dots, A_{n}:D_{n})
- obvykle se používá zápis bez domén atributů
  - R(A_{1}, A_{2}, \dots m A_{n})
- atributy primárního klíče jsou v relačním schématu vyznačeny podtržením
Relační databázové schéma
- množina relačních schémat, každé s unikátním názvem relace

Příklady relačních schémat

Student(číslo_studenta, jméno, příjmení, rok_narození, adresa)
Známka(číslo_studenta, zkr_předmětu, známka, datum, pokus)

Důležité pojmy

Databáze
- též báze dat
- konečná množina v čase proměnných konečných relací
Relační schéma databáze
- skládá se z databáze a integritních omezení

Integritní omezení

Definice integritních omezení

integritní omezení: pravidla pro hodnoty objektů v databázi, které musí být splněny, aby odpovídaly reálnému světu
příklad: učitel a student se dohodnou na známce 1, ale do systému učitel zapíše
- trojku - nejedná se o porušení integritních omezení, jen je do databáze zapsán chybný údaj
- pětku - jedná se o porušení integritních omezení, systém hodnotu nedovolí zapsat

Realizace integritních omezení

omezující podmínky hodnot a vztahů jsou běžné, a možnosti SQL či jiných nástrojů SŘBD na ně reagují

Deklarativní realizace integritních omezení
- zadávána v rámci definice dat (např. CREATE TABLE)
Procedurální realizace integritních omezení:
- triggery
- uložená procedura
- ošetření programem (aplikací)

Klasifikace integritních omezení

Entitní integrita (Entity Integrity Constraints)
- jednoznačná identifikace entity v tabulce
- zajišťuje primární klíč
  - jednoznačná hodnota UNIQUE
  - musí být vyplněn NOT NULL

Doménová integrita (Domain Integrity Constraints)
- každá hodnota v databázi musí být z množiny přípustných pro daný atribut
  - typem
  - rozsahem
  - výčtem
  - speciálním odkazem

Referenční integrita (Referential Integrity Constraints)
- korektnost vztahů mezi entitami
- vazba mezi nadřízenou a podřízenou tabulkou (1:N) pomocí primárního a cizího klíče

Příklady referenční integrity

student a jeho známky
- existuje-li známka bez studenta, databáze je nekonzistentní
čtenář a jeho výpůjčky
předměty zajišťované katedrou
- výuka předmětu nemusí být nutně zajištěna katedrou, takže hodnoty atributů cizího klíče mohou být NULL

Udržení referenční integrity

Restriktivní způsob
- výchozí nastavení
- operace vedoucí k narušení integrity nebude provedena
- typy operací
  - zrušení řádku v nadřízené tabulce, pokud existuje závislý řádek v podřízené
  - vložení řádku do podřízené tabulky, pokud neexistuje řádek v nadřízené
    - patří sem i aktualizace cizího klíče

Kaskádní způsob
- velmi mocný (a nebezpečný) nástroj
- změny se dopraví i do podřzených tabulek, aby byla integrita zachována
- typy operací
  - závislé řádky k rušenému řádku nadřazené tabulky budou zrušeny
  - změna primárního klíče se provede i u cizích klíčů

Nastavení hodnoty NULL
- lze použít jen v případech volné vazby

Relační algebra

Základní operace

selekce (selection)
projekce (projection)
kartézský součin (cartesian product)
sjednocení (union)
množinový rozdíl (set difference)
přejmenování (rename)

Odvozené operace

spojení (join)
průnik (intersection)
dělení (division)

Výsledkem každé operace s relacemi je opět relace.

Projekce

operace projekce relace R se schématem A, R(A) na množinu atributů B, kde B \subseteq A
vytvoří relaci se schématem B a prvky, které vzniknou z původní relace ostraněním atributů A \setminus B
odstraněny jsou i případné duplicity
značíme \Pi_{B}(R)

Selekce

operace selekce relace R podle podmínky \phi
vytvoří relaci se stejným schématem a ponechá ty prvky z původní relace, které splňují podmínku \phi
formule \phi je Booleovský výraz s taomickými formulemi ve tvaru t_{1} \Theta t_{2}
- kde \Theta \in \{<, \leq, = \geq, >, \neq\}
- a t_{i} je buď konstanta nebo jméno atributu
značíme \sigma_{\phi}(R)

Kartézský součin

operace kartézský součin dvou relací R(A) a S(B)
vytvoří relaci se schématem zahrnující nejprve všechny atributy schématu A následované všemi prvky schématu B a prvky, které vzniknou spojením každého prvku relace R s každým prvem relace S
schémata A a B by neměla mít společné atributy
značíme R \times S = S \times R

Sjednocení

operace sjednocení
vytvoří relaci se všemi prvky obou relací R a S
duplicitní prvky jsou odstraněny
obě relace musí mít kompatibilní schémata
- stejný počet atributů
- atributy na stejných pozicích musí mít stejnou doménu
značíme R \cup S = S \cup R

Množinový rozdíl

operace množinový rozdíl dvou relací R a S
vytvoří relaci se všemy prvky R, které nejsou v S
pořadí relací v zápise je důležité
obě relace musí mít kompatibilní schémata
značíme R \setminus S \neq S \setminus R

Přejmenování

operace přejmenování relace R(A) na relaci S(B)
vytvoří relaci se všemi prvky R které může a nemusí být přejmenována na S a která bude mít přejmenovaný alespoň jeden atribut svého schématu
značení
- přejmenování všeho: \rho_{S(B)}(R)
- přejmenování relace: \rho_{S}(R)
- přejmenování atributů: \rho_{a=x, b=y}(R)

Průnik

operace průnik R a S
vytvoří relaci zahrnující jen ty prvky, které jsou současně prvky relace R i S
obě relace musí mít kompatibilní schémata
značíme R \cap S = S \cap R

Spojení

operace spojení dvou relací R(A) a S(B)
vytvoří novou relaci
- se schématem (A \cup B)
  - \Theta spojení (theta join)
  - přirození spojení (natural join)
  - vnější spojení (outer join)
- se schématem A
  - polospojení (semijoin)
  - antijoin

Dělení

operace dělení dvou relací R(A) a S(B)
vytvoří relaci se schématem A \setminus B, kde B \subseteq A a prvky získané projekcí nad relací R, kterým odpovídají všechny prvky relace S
pořadí relací v zápise je důležité

8.7 KiB Raw Blame History

Relační model dat

Integritní omezení

Relační algebra

8.7 KiB

Raw Blame History