что такое домен в реляционных базах данных
Что такое домен в реляционных базах данных
Основными понятиями реляционных баз данных являются тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный ключ и отношение.
Для начала покажем смысл этих понятий на примере отношения СОТРУДНИКИ, содержащего информацию о сотрудниках некоторой организации:
4.1.1. Тип данных
Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью адекватно понятию типа данных в языках программирования. Обычно в современных реляционных БД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (таких как «деньги»), а также специальных «темпоральных» данных (дата, время, временной интервал). Достаточно активно развивается подход к расширению возможностей реляционных систем абстрактными типами данных (соответствующими возможностями обладают, например, системы семейства Ingres/Postgres). В нашем примере мы имеем дело с данными трех типов: строки символов, целые числа и «деньги».
4.1.2. Домен
Понятие домена более специфично для баз данных, хотя и имеет некоторые аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементу типа данных. Если вычисление этого логического выражения дает результат «истина», то элемент данных является элементом домена.
Наиболее правильной интуитивной трактовкой понятия домена является понимание домена как допустимого потенциального множества значений данного типа. Например, домен «Имена» в нашем примере определен на базовом типе строк символов, но в число его значений могут входить только те строки, которые могут изображать имя (в частности, такие строки не могут начинаться с мягкого знака).
Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену. В нашем примере значения доменов «Номера пропусков» и «Номера групп» относятся к типу целых чисел, но не являются сравнимыми. Заметим, что в большинстве реляционных СУБД понятие домена не используется, хотя в Oracle V.7 оно уже поддерживается.
4.1.3. Схема отношения, схема базы данных
4.1.4. Кортеж, отношение
Однако в реляционных базах данных это не принято. Имя схемы отношения в таких базах данных всегда совпадает с именем соответствующего отношения-экземпляра. В классических реляционных базах данных после определения схемы базы данных изменяются только отношения-экземпляры. В них могут появляться новые и удаляться или модифицироваться существующие кортежи. Однако во многих реализациях допускается и изменение схемы базы данных: определение новых и изменение существующих схем отношения. Это принято называть эволюцией схемы базы данных.
Как видно, основные структурные понятия реляционной модели данных (если не считать понятия домена) имеют очень простую интуитивную интерпретацию, хотя в теории реляционных БД все они определяются абсолютно формально и точно.
Домен (базы данных)
Домен — допустимое потенциальное ограниченное подмножество значений данного типа. Например, домен ИМЕНА определен на базовом типе строк символов, но в число его значений могут входить только те строки, которые могут представлять имена (в частности, для возможности представления русских имен такие строки не могут начинаться с мягкого или твердого знака и не могут быть длиннее, например, 20 символов). В один домен могут входить значения из нескольких колонок, объединённых, помимо одинакового типа данных, ещё и логически. Если два значения берутся из одного и того же домена, то можно выполнить сравнение этих двух значений.
Более простое определение домена — это допустимое потенциальное множество значений одного типа.
Полезное
Смотреть что такое «Домен (базы данных)» в других словарях:
Реляционные базы данных — Реляционная база данных база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение[1]). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД. Использование реляционных баз данных было… … Википедия
Таблица (базы данных) — У этого термина существуют и другие значения, см. Таблица (значения). Таблица (англ. table) (в реляционной модели данных) структура хранения данных, состоящая из строк и столбцов и обладающая следующими свойствами: значения, находящиеся в одном… … Википедия
Домен — (фр. domaine) область; единица структуры: В Викисловаре есть статья «домен» … Википедия
Интеграция данных — включает объединение данных, находящихся в различных источниках и предоставление данных пользователям в унифицированном виде. Этот процесс становится существенным как в коммерческих задачах (когда двум похожим компаниям необходимо объединить их… … Википедия
Реляционная база данных — Реляционная база данных база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение[1]). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД. Использование реляционных баз… … Википедия
ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10032-2007: Эталонная модель управления данными — Терминология ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10032 2007: Эталонная модель управления данными: 2.36 база данных (database): Совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой данных, манипулирование которыми выполняют в соответствии с правилами средств… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Дескрипционная логика — Описательные логики[1] или дескрипционные логики[2][источник не указан 861 день](сокр. ДЛ, англ. description logics, иногда используется неточный перевод: дескриптивные логики) семейство языков представления знаний … Википедия
информационный — 3.1.24 информационный (informative): По ИСО/МЭК 14252. Источник: Р 50.1.041 2002: Информационные технологии. Руководство по проектированию профилей … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Miranda IM — У этого термина существуют и другие значения, см. Миранда. Miranda IM … Википедия
ДНС — DNS Название: Domain Name System Уровень (по модели OSI): Прикладной Семейство: TCP/IP Порт/ID: 53/UDP Назначение протокола: Разрешение доменных имён Спецификация: RFC 1034, RFC 1035 / STD 13 Основные реализации (клиен … Википедия
Введение в реляционную модель данных
Основные понятия реляционных баз данных
Для начала покажем смысл этих понятий на примере отношения СЛУЖАЩИЕ, содержащего информацию о служащих некоторого предприятия (рис. 2.1).
Тип данных
Обычно в современных реляционных базах данных допускается хранение символьных, числовых данных (точных и приблизительных), специализированных числовых данных (таких, как «деньги»), а также специальных «темпоральных» данных (дата, время, временной интервал). Кроме того, в реляционных системах поддерживается возможность определения пользователями собственных типов данных (более подробно мы обсудим это в лекции 9, курса «Введение в модель данных SQL»).
В примере на рис. 2.1 мы имеем дело с данными трех типов : строки символов, целые числа и «деньги».
Домен
Заголовок отношения, кортеж, тело отношения, значение отношения, переменная отношения
Первичный ключ и интуитивная интерпретация реляционных понятий
Конечно, это достаточно грубая терминология, поскольку у обычных таблиц и строки, и столбцы упорядочены, тогда как атрибуты и кортежи отношений являются элементами неупорядоченных множеств. Тем не менее, когда мы перейдем к рассмотрению практических вопросов организации реляционных баз данных и средств управления, то будем использовать эту «житейскую» терминологию. Подобной терминологии придерживаются в большинстве коммерческих реляционных СУБД. Иногда также используются термины файл как аналог таблицы, запись как аналог строки и поле как аналог столбца. Напомню, что этой терминологией мы пользовались в лекции 1.
BestProg
Базовые понятия реляционной модели данных
Содержание
Поиск на других ресурсах:
1. Какие есть базовые понятия реляционной модели данных?
Как известно, реляционная модель данных основывается на сохранении данных в виде взаимосвязанных таблиц. Связь между таблицами может быть реализована по некоторому полю и называется отношением (relation).
Реляционная модель данных использует следующие основные понятия:
2. Что такое тип данных в реляционной модели данных?
Тип данных есть характеристикой объекта в языке программирования. Таким объектом может выступать переменная, константа и т.п. Тип данных определяет допустимое множество значений, которые может принимать переменная величина или объект.
В системах управления базами данных тип данных имеет такое самое значение как и языках программирования.
Пример. Пусть задана таблица Worker, описывающая данные о работнике предприятия.
В вышеприведенной таблице целесообразно установить следующий тип данных для каждого поля:
3. Какие типы данных поддерживаются системами управления базами данных?
Современные СУБД поддерживают следующие основные типы данных:
4. Домены в реляционной модели данных
Домен – это множество отдельных допустимых значений данных, которые:
Пример. Пусть дана таблица Worker, описывающая данные о работнике.
В домене «Идентификационный код» допустимыми являются строки из цифр, которые имеют строго 10 разрядов. В домене «Пол» возможны только 2 значения. В домене «Разряд» могут быть целочисленные значения от 1 до 6.
5. Атрибуты в реляционной модели данных
Атрибуты – это столбцы таблицы (поля таблицы). Атрибуты имеют имена. По имени атрибута осуществляется обращение к таблице.
Пример. В таблице Worker (см. п. 4) названия атрибутов следующие:
6. Что такое схема отношения? Что такое схема базы данных?
Схема отношения – это список имен атрибутов отношения с указанием имен типов.
Пример. Для таблицы Worker схема отношения будет приблизительно следующей:
Множество именованных схем отношения, называется схемой базы данных.
7. Что такое степень отношения?
Количество атрибутов в таблице называется степенью отношения. Для примера (см. п. 4) таблицы Worker степень отношения равна 6 (таблица имеет 6 полей).
Унарное отношение – это отношение степени один. Бинарное отношение – это отношение степени два. Тернарное отношение – это отношение степени три. n-арное отношение – это отношение степени n.
8. Что такое кортеж в базах данных?
Кортеж рассматривается для конкретной (данной) схемы отношения. В такой схеме кортеж есть множество пар, которые представлены следующим образом:
где имя_атрибута – имя конкретного атрибута.
Например. Пусть задана таблица Worker с такими данными
Схема отношения для данной таблицы будет следующая:
Тогда кортеж, который отвечает первой строке таблицы Worker будет иметь вид:
Таким самым образом можно определить кортеж, который соответствует второй строке таблицы Worker а также и следующим строкам таблицы.
9. Что называется кардинальным числом или мощностью отношения?
Кардинальное число – это количество кортежей. В таблице Worker (см. п. 8) кардинальное число равно 7. Кардинальное число еще называют мощностью отношения.
10. Что собою представляет пустое значение (NULL) в базе данных?
Существуют случаи, когда в таблице базы данных некоторые значения еще неизвестны на данный момент времени. Такие значения называются пустыми значениями и могут быть заполнены со временем (позже). Для задавания пустых значений, в базе данных используется слово NULL. Системы управления базами данных допускают использования значения NULL для задавания данных, которые могут быть заполнены позже.
Следует заметить, что значение NULL не является нулем и не является пустой строкой.
Например. В таблице Worker (п. 8) возможна ситуация, когда работник еще не имеет разряда. В этом случае в соответствующей ячейке нужно ввести значение NULL. Как только работнику будет присвоен некоторый разряд, значение NULL будет заменено этим новым значением.
11. Что такое ключи отношения? Что такое первичный ключ?
Важным условием любой базы данных есть то, что в ней не должно быть двух одинаковых записей. Или другими словами, в таблице базы данных не должно быть двух кортежей, которые содержат одинаковые значения. Во избежание этой проблемы, используются первичные ключи.
Первичный ключ – это специальное дополнительное поле (атрибут) таблицы, которое создается для обеспечения уникальности идентификации записей таблицы. Основная цель создания первичного ключа – предотвратить дублирование (повторение) записей таблицы.
Например. Пусть дана таблица Worker (см. п.8). Чтобы не повторялись записи, в этой таблице может быть создано дополнительное поле (атрибут) с именем, например, ID_Worker. Тип этого поля может быть выбран как счетчик (counter), который автоматически увеличивается при добавлении новой записи в таблицу.
12. Что такое простой и составной (сложный) ключи?
Простой ключ – это ключ, который содержит только один атрибут (поле). Сложный или составной ключ– это ключ, который содержит несколько атрибутов, то есть состоит из нескольких полей, значения в которых не могут повторяться.
Пример. Пусть дана таблица Student, содержащая данные о студенте. Таблица содержит следующие поля:
| Название поля | Тип | Описание |
| ID_Student | Целое число, int | Уникальный идентификатор поля, счетчик, первичный ключ, простой ключ |
| Num_book | Целое число, int | Номер зачетной книжки |
| Name | Строка с 100 символов, char(100) | Фамилия и имя студента |
| Course | Целое число, int | Курс, на котором учится студент |
В этой таблице поле ID_Student есть первичным ключом, которое обеспечивает уникальность. Это поле есть счетчиком. При добавлении нового студента в таблицу, значение счетчика увеличивается на некоторое число, как правило на 1. Если удалить студента из таблицы, максимальное значение счетчика уже не уменьшается. Таким образом обеспечивается уникальное число, которое соответствует данному студенту.
В таблице Student составным ключом может быть комбинация полей (атрибутов) ID_Student и Num_book (номер зачетной книжки). Однако, в данной таблице такая комбинация не имеет смысла, поскольку поле ID_Student и без того обеспечивает уникальность.
13. Что такое искусственный (суррогатный) ключ?
Искусственный ключ создается самой СУБД или пользователем. Этот ключ не содержит никакой информации. Искусственный ключ используется для создания уникальных идентификаторов строк. Создание идентификатора строки осуществляется таким образом, что сущность строки описывается полностью. Такой метод позволяет однозначно идентифицировать конкретный элемент (значение).
Система управления базами данных поддерживает искусственный ключ так, что он невидим для пользователя.
14. Что такое естественной ключ?
Естественной ключ базируется на атрибутах (полях), которые имеют смысл. Значение в таких атрибутах (полях) не могут повторяться по своей сущности.
Использование естественных ключей позволяет получить более компактную форму таблиц для представления данных.
Пример 1. В таблице Worker (см. п.8) поле «Идентификационный код» есть уникальным, так как не может быть двух людей с одинаковым идентификационным кодом. Это поле и есть естественном ключом.
Пример 2. В таблице Student поле Num_book (№ зачетной книжки) есть уникальным по своей природе. Не может быть двух студентов с одинаковым номером зачетной книжки.
15. Какие преимущества и недостатки использования естественных ключей?
Преимуществом использования естественных ключей есть то, что они несут информацию, и потому не нужно добавлять в таблицу дополнительных полей. Естественные ключи позволяют избегнуть избыточной (неинформативной) информации, которая используется только для связи между таблицами базы данных.
Основные недостатки естественных ключей:
Что такое домен в реляционных базах данных
Структурная часть описывает, какие объекты рассматриваются реляционной моделью. Постулируется, что единственной структурой данных, используемой в реляционной модели, являются нормализованные n-арные отношения.
Целостная часть описывает ограничения специального вида, которые должны выполняться для любых отношений в любых реляционных базах данных. Это целостность сущностей и целостность внешних ключей.
В данной главе рассматривается структурная часть реляционной модели.
Типы данных
Любые данные, используемые в программировании, имеют свои типы данных.
Важно! Реляционная модель требует, чтобы типы используемых данных были простыми.
Простые типы данных
Структурированные типы данных
С математической точки зрения массив представляет собой функцию с конечной областью определения. Например, рассмотрим конечное множество натуральных чисел
называемое множеством индексов. Отображение
из множества 
во множество вещественных чисел 
задает одномерный вещественный массив. Значение этой функции для некоторого значения индекса 
называется элементом массива, соответствующим . Аналогично можно задавать многомерные массивы.
Запись (или структура) представляет собой кортеж из некоторого декартового произведения множеств. Действительно, запись представляет собой именованный упорядоченный набор элементов 
, каждый из которых принадлежит типу 
. Таким образом, запись 
есть элемент множества 
. Объявляя новые типы записей на основе уже имеющихся типов, пользователь может конструировать сколь угодно сложные типы данных.
Общим для структурированных типов данных является то, что они имеют внутреннюю структуру, используемую на том же уровне абстракции, что и сами типы данных.
Работая же с простыми типами данных, например с числовыми, мы манипулируем ими как неделимыми целыми объектами. Чтобы «увидеть», что числовой тип данных на самом деле сложен (является набором битов), нужно перейти на более низкий уровень абстракции. На уровне программного кода это будет выглядеть как ассемблерные вставки в код на языке высокого уровня или использование специальных побитных операций.
Ссылочные типы данных
Ссылочный тип данных (указатели) предназначен для обеспечения возможности указания на другие данные. Указатели характерны для языков процедурного типа, в которых есть понятие области памяти для хранения данных. Ссылочный тип данных предназначен для обработки сложных изменяющихся структур, например деревьев, графов, рекурсивных структур.
Типы данных, используемые в реляционной модели
Собственно, для реляционной модели данных тип используемых данных не важен. Требование, чтобы тип данных был простым, нужно понимать так, что в реляционных операциях не должна учитываться внутренняя структура данных. Конечно, должны быть описаны действия, которые можно производить с данными как с единым целым, например, данные числового типа можно складывать, для строк возможна операция конкатенации и т.д.
Именно так в некоторых пост-реляционных СУБД реализована работа со сколь угодно сложными типами данных, создаваемых пользователями.
Домены
В реляционной модели данных с понятием тип данных тесно связано понятие домена, которое можно считать уточнением типа данных.
Например, домен 
, имеющий смысл «возраст сотрудника» можно описать как следующее подмножество множества натуральных чисел:
Если тип данных можно считать множеством всех возможных значений данного типа, то домен напоминает подмножество в этом множестве.
Отличие домена от понятия подмножества состоит именно в том, что домен отражает семантику, определенную предметной областью. Может быть несколько доменов, совпадающих как подмножества, но несущие различный смысл. Например, домены «Вес детали» и «Имеющееся количество» можно одинаково описать как множество неотрицательных целых чисел, но смысл этих доменов будет различным, и это будут различные домены.
Основное значение доменов состоит в том, что домены ограничивают сравнения. Некорректно, с логической точки зрения, сравнивать значения из различных доменов, даже если они имеют одинаковый тип. В этом проявляется смысловое ограничение доменов. Синтаксически правильный запрос «выдать список всех деталей, у которых вес детали больше имеющегося количества» не соответствует смыслу понятий «количество» и «вес».
Замечание. Понятие домена помогает правильно моделировать предметную область. При работе с реальной системой в принципе возможна ситуация когда требуется ответить на запрос, приведенный выше. Система даст ответ, но, вероятно, он будет бессмысленным.
Замечание. Не все домены обладают логическим условием, ограничивающим возможные значения домена. В таком случае множество возможных значений домена совпадает с множеством возможных значений типа данных.
Отношения, атрибуты, кортежи отношения
Определения и примеры
Фундаментальным понятием реляционной модели данных является понятие отношения. В определении понятия отношения будем следовать книге К. Дейта [11].
Имена атрибутов должны быть уникальны в пределах отношения. Часто имена атрибутов отношения совпадают с именами соответствующих доменов.
Определение 2. Отношение 
, определенное на множестве доменов 
(не обязательно различных), содержит две части: заголовок и тело.
Заголовок отношения содержит фиксированное количество атрибутов отношения:
Тело отношения содержит множество кортежей отношения. Каждый кортеж отношения представляет собой множество пар вида :
таких что значение 
атрибута 
принадлежит домену 
Отношение обычно записывается в виде:
Число атрибутов в отношении называют степенью (или -арностью) отношения.
Мощность множества кортежей отношения называют мощностью отношения.
Возвращаясь к математическому понятию отношения, введенному в предыдущей главе, можно сделать следующие выводы:
Вывод 1. Заголовок отношения описывает декартово произведение доменов, на котором задано отношение. Заголовок статичен, он не меняется во время работы с базой данных. Если в отношении изменены, добавлены или удалены атрибуты, то в результате получим уже другое отношение (пусть даже с прежним именем).
Пример 1. Рассмотрим отношение «Сотрудники» заданное на доменах «Номер_сотрудника», «Фамилия», «Зарплата», «Номер_отдела». Т.к. все домены различны, то имена атрибутов отношения удобно назвать так же, как и соответствующие домены. Заголовок отношения имеет вид:
Сотрудники (Номер_сотрудника, Фамилия, Зарплата, Номер_отдела)
Пусть в данный момент отношение содержит три кортежа:
такое отношение естественным образом представляется в виде таблицы:
| Номер_сотрудника | Фамилия | Зарплата | Номер_отдела |
|---|---|---|---|
| 1 | Иванов | 1000 | 1 |
| 2 | Петров | 2000 | 2 |
| 3 | Сидоров | 3000 | 1 |
Таблица 1 Отношение «Сотрудники»
Определение 3. Реляционной базой данных называется набор отношений.
Определение 4. Схемой реляционной базы данных называется набор заголовков отношений, входящих в базу данных.
Хотя любое отношение можно изобразить в виде таблицы, нужно четко понимать, что отношения не являются таблицами. Это близкие, но не совпадающие понятия. Различия между отношениями и таблицами будут рассмотрены ниже.
Термины, которыми оперирует реляционная модель данных, имеют соответствующие «табличные» синонимы:
| Реляционный термин | Соответствующий «табличный» термин |
|---|---|
| База данных | Набор таблиц |
| Схема базы данных | Набор заголовков таблиц |
| Отношение | Таблица |
| Заголовок отношения | Заголовок таблицы |
| Тело отношения | Тело таблицы |
| Атрибут отношения | Наименование столбца таблицы |
| Кортеж отношения | Строка таблицы |
| Степень (-арность) отношения | Количество столбцов таблицы |
| Мощность отношения | Количество строк таблицы |
| Домены и типы данных | Типы данные в ячейках таблицы |
Свойства отношений
Замечание. Из свойств отношения следует, что не каждая таблица может задавать отношение. Для того, чтобы некоторая таблица задавала отношение, необходимо, чтобы таблица имела простую структуру (содержала бы только строки и столбцы, причем, в каждой строке было бы одинаковое количество полей), в таблице не должно быть одинаковых строк, любой столбец таблицы должен содержать данные только одного типа, все используемые типы данных должны быть простыми.
Все такие таблицы есть различные изображения одного и того же отношения.
Первая нормальная форма
Труднее всего дать определение вещей, которые всем понятны. Если давать не строгое, описательное определение, то всегда остается возможность неправильной его трактовки. Если дать строгое формальное определение, то оно, как правило, или тривиально, или слишком громоздко. Именно такая ситуация с определением отношения в Первой Нормальной Форме (1НФ). Совсем не говорить об этом нельзя, т.к. на основе 1НФ строятся более высокие нормальные формы, которые рассматриваются далее в гл. 6 и 7. Дать определение 1НФ сложно ввиду его тривиальности. Поэтому, дадим просто несколько объяснений.
Объяснение 1. Говорят, что отношение находится в 1НФ, если оно удовлетворяет определению 2.
Опять же, определение 2 опирается на понятие домена, а домены определены на простых типах данных.
Требование, что отношения должны содержать только данные простых типов, объясняет, почему отношения иногда называют плоскими таблицами (plain table). Действительно, таблицы, задающие отношения двумерны. Одно измерение задается списком столбцов, второе измерение задается списком строк. Пара координат (Номер строки, Номер столбца) однозначно идентифицирует ячейку таблицы и содержащееся в ней значение. Если же допустить, что в ячейке таблицы могут содержаться данные сложных типов (массивы, структуры, другие таблицы), то такая таблица будет уже не плоской. Например, если в ячейке таблицы содержится массив, то для обращения к элементу массива нужно знать три параметра (Номер строки, Номер столбца, номер элемента в массиве).
Таким образом появляется третье объяснение Первой Нормальной Формы:
Объяснение 3. Отношение находится в 1НФ, если оно является плоской таблицей.
Мы сознательно ограничиваемся рассмотрением только классической реляционной теории, в которой все отношения имеют только атомарные атрибуты и заведомо находятся в 1НФ.
Выводы
В классической реляционной модели используются только простые (атомарные) типы данных. Простые типы данных не обладают внутренней структурой.
Реляционной базой данных называется набор отношений.
Схемой реляционной базы данных называется набор заголовков отношений, входящих в базу данных.
Отношение находится в Первой Нормальной Форме (1НФ), если оно содержит только скалярные (атомарные) значения.