SQL

Podejście relacyjne

Podejście relacyjne

opiera się na wykorzystaniu

do przedstawiania danych modelu relacyjnego i

zarządzania nimi matematycznego modelu

zawierającego algebrę relacyjną i rachunek

relacji.

Ogólnie system zarządzania relacyjną bazą danych:

►

Reprezentuje całą informację z bazie danych za

pomocą tabel.

►

Wspiera trzy podstawowe operacje relacyjne:

wybór (selekcja, ang. selection), rzutowanie

(projekcja, ang. projection) i złączanie (ang. join).

Szczegółowe wymagania określa dwanaście tzw.

„praw Codda”.

Między innymi system w pełni relacyjny musi:

►

Reprezentować całą informację zawartą w bazie w

postaci tabel.

►

Utrzymywać niezależność logicznej reprezentacji danych

od fizycznego sposobu ich przechowywania.

►

Używać języka wysokiego poziomu w celu

strukturalizacji, wyszukiwania i zmiany informacji w

bazie danych.

►

Wspierać podstawowe operacje relacyjne i takie

operacje teorii zbiorów, jak suma, przecięcie, różnica i

dzielenie.

►

Wspierać perspektywy umożliwiające użytkownikowi

określenie alternatywnych sposobów oglądania danych

w tabelach.

►

Dostarczać metodę pozwalającą odróżniać wartości

nieznane (null) od zera lub miejsca niewypełnionego.

►

Wspierać mechanizmy zapewniające spójność, prawa

dostępu, transakcje i odzyskiwanie danych.

Postulaty Codda dla relacyjnej

bazy danych (1985 rok)

Postulat informacyjny

: na poziomie

logicznym dane są reprezentowane

wyłącznie za pomocą tabel.

Postulat dostępu

: do każdej pojedynczej

danej jest dostęp za pomocą tabel,

kolumn i wartości kluczy głównych.

Postulat wartości null

: w systemie jest

dostępna specjalna wartość

reprezentująca wartość brakującą,

nieokreśloną lub nieznaną; jest to

wartość różna od wszystkich konkretnych

wartości, jak np. pusty napis lub zero.

Postulat słownika danych

: informacje o

obiektach bazy danych tworzących jej

schemat są na poziomie logicznym

zgrupowane w tabele, które są dostępne w

taki sam sposób, jak każde inne dane.

Postulat pełnego języka danych

: w systemie

jest zaimplementowany pełny język

obejmujący definiowanie danych,

perspektyw, więzów spójności, operowanie

danymi (interaktywne lub przez program),

nadawanie uprawnień użytkownikom,

transakcje.

Postulaty Codda dla relacyjnej

bazy danych (1985 rok)

Postulat modyfikowania bazy danych przez

perspektywy

: system umożliwia modyfikowanie

danych za pomocą perspektyw, w przypadku

gdy taka modyfikacja jest semantycznie

sensowna.

Postulat modyfikowania danych na wysokim

poziomie abstrakcji

system umożliwia

modyfikowanie danych za pomocą operacji,

których argumentami są tabele (perspektywy),

a więc w szczególności nie tylko w sposób

nawigacyjny.

Fizyczna niezależność danych

: zmiany w

metodach przechowywania danych i dostępu

do nich nie mają wpływu na aplikacje.

Postulaty Codda dla relacyjnej

bazy danych (1985 rok)

Logiczna niezależność danych

: zmiany w

tabelach zachowujące informacje i

dopuszczalne semantycznie nie mają

wpływu na aplikacje.

10.

Niezależność więzów spójności

: więzy

spójności są definiowane w języku bazy

danych (nie muszą być wyrażane w

aplikacji).

Postulaty Codda dla relacyjnej

bazy danych (1985 rok)

11.

Niezależność dystrybucyjna

: system (i jego

język) umożliwiają używanie danych

zapisanych w różnych fizycznie miejscach (w

różnych węzłach sieci).

12.

Zabezpieczenie przed operacjami na niższych

poziomach abstrakcji

: jeżeli system umożliwia

operacje na niższych poziomach abstrakcji,

nie mogą one naruszać relacyjnego modelu

danych (w tym pomijać ograniczeń

określonych przez więzy spójności).

Postulaty Codda dla relacyjnej

bazy danych (1985 rok)

Postulat 1.

Model relacyjny - wszystko jest tabelą

Tabela

podzielona jest na poziome

wiersze

pionowe

kolumny

Alternatywne pojęcia (niemal synonimy):

►

Tabela – relacja – plik.

►

Wiersz – krotka (wystąpienie encji) – rekord.

►

Kolumna – atrybut (właściwość) – pole.

Zbiór powiązanych ze sobą tabel to

baza

danych

Tabela to zbiór wierszy, czyli wystąpień encji.

Encje charakteryzują własności, czyli wartości w

poszczególnych kolumnach.

W relacyjnej bazie danych występują dwa

rodzaje tabel:

►

Tabele użytkownika.

►

Tabele systemowe (katalog, słownik systemu)

– czwarte prawo Codda.

Postulat 1.

Postulat 3.

Wartość nieokreślona (null)

Wartość

null

(rozwiązanie problemu

brakującej informacji) oznacza brak danej

(jest ona nieznana lub nie wprowadzona).

Stosowanie null zmienia tradycyjną logikę

dwuwartościową (tak/nie) na logikę

trójwartościową (tak/nie/być może) –

stanowi integralną część standardu

języka SQL.

Postulat 5.

Język wysokiego poziomu

System relacyjny wymaga

pełnego podjęzyka

danych

(np. SQL).

Zakres zastosowań pełnego podjęzyka danych:

►

Operowanie danymi (wyszukiwanie i

modyfikowanie).

►

Definiowanie danych.

►

Administrowanie danymi.

Każda operacja języka wyrażona jest

instrukcją

lub

poleceniem

. Operacje wyszukiwanie

nazywane są często

zapytaniami

SQL jako podjęzyk danych

Język SQL jest

językiem nieproceduralnym

, tzn.

pozwala na określenie warunków, jakie ma spełniać

wynik bez podawania szczegółów dotyczących

sposobu realizacji.

Operacje wyszukiwania powodują utworzenie i

wyprowadzenie tabel wynikowych zwanych

tabelami

wyprowadzanymi

na podstawie

tabel bazowych

zawierających surowe dane.

Operacje relacyjne:

►

Rzutowanie – wybór kolumn (określa podzbiór

kolumn).

►

Wybór – wybór wierszy (określa podzbiór wierszy).

►

Złączanie – utworzenie jednej tabeli wynikowej na

podstawie kilku tabel bazowych.

Postulat 6.

Różne sposoby oglądania danych

Perspektywa

(tabela wirtualna, tabela

pochodna) – tabela utworzona na podstawie

jednej lub kilku tabel bazowych, która umożliwia

inny, alternatywny sposób przeglądania danych.

Dane oglądane w perspektywie nie są

zapamiętane w ten sposób w bazie danych (nie

jest ona kopią danych).

Zmiana danych w perspektywie powoduje

(zwykle) ich modyfikację w rzeczywistości

(prawo Codda).

Postulat 7.

Bezpieczeństwo

sprowadza się do kontroli kto

używa jakich danych i w jakiem celu. Podjęzyk

danych powinien umożliwić realizację tej

kontroli. Poziom kontroli zależy od SZBD (na

poziomie baz danych, tabel, kolumn, wierszy).

Rodzaje użytkowników:

►

Zwykły użytkownik (użytkownik) – prawa

wynikające z nadanych mu uprawnień.

►

Użytkownik uprzywilejowany – właściciel baz

danych lub obiektów bazodanowych (osoba

tworząca te obiekty).

►

Administrator systemu (administrator bazy

danych).

Postulat 8. i 9.

Niezależność danych

jest celem SZBD w modelu

relacyjnym.

Poziomy niezależności:

►

Fizyczna niezależność danych (reprezentacja

danych widziana przez użytkownika jest

całkowicie niezależna od fizycznego sposobu

pamiętania danych – wydzielenie metod

dostępu).

►

Logiczna niezależność danych (reprezentacja

danych widziana przez użytkownika jest

niezależna od programów użytkowych).

Postulat 10.

Spójność

(integralność) to poprawność danych w bazie

danych. Ograniczenia (tzw. więzy) dotyczące

spójności powinny być definiowane w tym samym

podjęzyku danych, co reszta systemu i zapamiętane

w słowniku bazy danych (prawo Codda).

Metody zapewnienia spójności:

►

Zarządzanie transakcjami – polecenie podjęzyka

danych musi być wykonane w całości, albo wcale

(żadna jego część).

►

Spójność encji – ograniczenia dziedziny, ograniczenia

na wartości klucza głównego, dodatkowe warunki.

►

Spójność odwołań – zgodność fragmentów informacji

powtarzających się w kilku tabelach.

►

Dodatkowe ograniczenia (np. wyzwalacze).

Document Outline