A RELÁCIÓS ADATMODELL

A RELÁCIÓS ADATMODELL

A relációs adatmodell definíciója, főbb jellemzői

A relációs adatmodell tulajdonképpen táblázatokkal, táblákkal dolgozik.

A táblázat oszlopai a tulajdonságok, vagy attribútumok.

A reláció definíciója az adatbázis szempontjából:

Legyenek adottak az alábbi halmazok:

Vezetéknév  =

Keresztnév =

Dátum  =

Település  =

a vezetéknév halmaz az ö 17217t1924r sszes vezetéknevet, a keresztnév halmaz az összes keresztnevet, a dátum halmaz a dátumokat, a település halmaz a magyarországi településeket tartalmazza,

Minden halmazból vegyünk egy elemet, és írjuk ezeket egy meghatározott sorrendben egymás mellé:

Aba Tamás 70.01.01 Sarkad

Varga Péter 27.01.03 Pécs

Varga Károly 88.01.18 Battonya

Nagy Ferenc 76.10.12 Budapest

ha a négy halmazból az adatokat valamilyen előre meghatározott szempont szerint válogatjuk össze (pl. egy iskola tanulói), akkor így egy relációt hoztunk létre,

a relációnak adhatjuk pl. a Nyilvántartás nevet, az adatokhoz pedig oszlopnévnek írhatjuk a halmazok neveit; ezek lesznek a tulajdonságok,

a tulajdonságokat egy adott reláció esetén el kell látni konkrét tartalommal (pl. a dátum oszlop a születési dátumokat jelentheti, de jelenthet mást is),

A reláció halmazelméleti definíciója:

Legyenek D₁, D₂, ..., D_n halmazok:

A halmazok Descartes - szorzatán (direkt - szorzatán) azt a D halmazt értjük, amelynek elemei az összes (v₁, v₂, ..., v_n) "érték n-esek", ahol: v₁ D₁, v₂ D₂, ..., v_n D_n

Ekkor a szorzathalmaz minden eleme maga is egy halmaz, azaz a szorzathalmaz egy halmazrendszer.

Az adott halmazok elemeit minden lehetséges módon kombinálni kell, ekkor kapjuk a direkt - szorzatot.

A Descartes - szorzat egy R részhalmazát relációnak nevezzük.

A D₁, D₂, ..., D_n halmazokat a reláció tartományainak (domain), a reláció egy elemét "n-esnek" (tuple) nevezzük.

Szokás a reláció elemeit rekordnak is hívni.

A tartományokból képezzük egy adatbázis konkrét attribútumait, tulajdonságait.

A megfelelő tartomány egy attribútum értékkészlete.

A továbbiakban az attribútumokat a következőképpen jelölhetjük: A = .

Az attribútumok (oszlopok) számát az R reláció fokának, a rekordok (sorok) számát a reláció számosságának hívjuk.

Az adatbázis rövidített jelölése: R(A₁, ..., A_n),
tehát pl. Nyilvántartás(Vezetéknév, Keresztnév, Születési dátum, Lakóhely).

A fenti jelölési formát a reláció sémájának, a kitöltött adattáblát az adott séma egy értékének nevezzük.

Reláció, tábla, adatbázis:

A relációs adatbázisok általában nem egyetlen relációból (táblából) állnak, hanem több tábla alkot egy adatbázist.

Azt, hogy egy adatbázist hány táblára bontunk szét már tervezéskor el kell dönteni.

A táblák kialakításánál az attribútumok közötti kapcsolat jelentősen befolyásolja, hogy milyen oszlopok kerülnek egy-egy táblába, hiszen ha egy adatbázis egymástól független táblákból áll, akkor nem tudunk vele műveleteket végezni.

Például legyen az alábbi két tábla:

ekkor a második tábla semmilyen konkrét információval nem szolgál.

Ha a második táblát kiegészítjük a dolgozó azonosítójával, akkor már megtudhatjuk, hogy egy adott dolgozó mennyi prémiumot kapott.

Ekkor a táblák a következő mezőket tartalmazzák:

a két tábla tehát a dolgozó azonosítóján keresztül kapcsolódik egymáshoz.

A két reláció a következő:
DOLGOZÓ(Azonosító, Név, Fizetés), PRÉMIUM(Azonosító, Összeg, Dátum).

A különböző táblákat tehát az azonos attribútumokkal kötjük össze; az ilyen attribútumokat kulcsmezőnek vagy kapcsolómezőnek hívjuk.

Egyedtípus, reláció:

A korábbiak alapján tudjuk, hogy egy egyedet a tulajdonságaival adunk meg.

Ha adott szempontok szerint létrehozunk egy relációt akkor ez éppen egy egyedtípust ad meg, illetve az egyedtípus egy relációt jelent.

A hálós és hierarchikus modellben settípusnak hívtunk két egyedtípust a köztük lévő kapcsolattal együtt, azaz pontosan rögzítettük az egyes egyedelőfordulások közötti kapcsolatot.

A relációs modellben is kapcsolatot definiálunk két tábla között, de a táblák egyes soraihoz nem rendeljük hozzá konkrétan egy másik tábla sorait.

Más megfogalmazásban a hálós adatmodellben ún. statikus, míg a relációs modellben dinamikus kapcsolat van.

A relációs adatbázis belső szerkezete

A reláció tulajdonképpen egy adatok közötti struktúra.

Az attribútumok vizsgálatakor megállapíthatjuk, hogy lesznek olyanok, amelyek kitüntetett szerepet kapnak.

Az attribútumok között lehet valamilyen kapcsolat is.

A reláció kulcsai:

Az A attribútumhalmaz egy K részhalmazát kulcsnak nevezzük, ha:

a K értékei az R reláció minden egyes sorát egyértelműen meghatározzák,

és ha egyetlen attribútumot is elhagyunk K-ból, akkor ez már nem teljesül.

A kulcs tehát egy olyan attribútum csoport, amelyen az attribútumok együtt tekintett értékei egymástól különböznek, azaz nincs olyan két sor, amelyekben a kulcsban szereplő attribútumok értékei azonosak volnának.

Szokás ezt a K halmazt minimális kulcsnak, illetve egy olyan K' halmazt amelynek a K részhalmaza és K' is kulcs szuperkulcsnak nevezni.

Ha a kulcs egyetlen attribútumból áll, akkor egyszerűnek nevezzük, ha nem akkor összetettnek.

Nyilvánvaló, hogy egy relációban mindig van kulcs; szélsőséges esetben ez lehet a teljes attribútumhalmaz is.

Egy relációnak több kulcsa is lehet.

Azokat az attribútumokat, amelyek legalább egy kulcsban szerepelnek, elsődlegesnek, a többieket másodlagosnak hívjuk.

A külső kulcs:

Külső kulcsnak, vagy idegen kulcsnak nevezzük azokat az attribútumokat, amelyek egy másik relációban kulcsot alkotnak, de a vizsgáltban nem.

Külső kulcs ugyanabban a táblában:

A relációs adatmodellben megengedjük, hogy egy külső kulcs ugyanabban a táblában szerepeljen amelyben ő a kulcs.

Például, ha egy Dolgozók nevű táblában a dolgozókat egy azonosító jelöli és a dolgozó főnökét is feltüntetjük, ugyanazzal az azonosítóval hivatkozva rá. Ekkor az Azonosító mező kulcsként és külső kulcsként is szerepel.

Külső kulcs párhuzamos kapcsolatban:

A külső kulcs egy táblázatban többféle értelmezésben is jelen lehet.

Például egy Gépjárműveket tartalmazó táblában egy személy Azonosító jelentheti a tulajdonost, valamint az üzemben tartót is.

Külső kulcs több táblából:

Egy tábla külső kulcsai több táblából is származhatnak, ha az adatbázis kettőnél több táblából áll.

Ekkor minden egyes külső kulcs egy-egy másik táblával létesített kapcsolatot jelenti.

Funkcionális függőség:

Legyen R(A₁, ..., A_n) reláció és legyenek P és Q az A attribútumhalmaz részhalmazai:

P funkcionálisan meghatározza Q-t (P   Q), vagy másképp Q funkcionálisan függ P-től ha abból, hogy a reláció valamely két sora megegyezik P halmazon következik, hogy a két sor értéke megegyezik Q halmazon is.

Ez a függőség nem feltétlenül létezik minden relációban, viszont ha létezik akkor nincs két olyan sor a relációban, amelyek értékei P-n megegyeznek, de Q-n akár csak egy értékben is különböznének.

A definíció értelmezhető a következőképpen is:

A P attribútum részhalmaz funkcionálisan meghatározza a Q attribútumhalmazt, ha minden P-hez tartozó értékhez pontosan egy Q-hoz tartozó értéket tudunk hozzárendelni.

Ebben az értelmezésben belátható, hogy a reláció kulcsa és a reláció többi attribútuma között funkcionális függőség áll fenn.

Tekintsük az alábbi adatbázist:

Légijárat(Repülőtársaság, Járatszám, Dátum, Géptípus, Indulási időpont, Érkezési időpont, Indulási hely, Érkezési hely, Étkezés típusa, Ülőhely sorszáma, Osztály).

Ekkor fennállnak az alábbi függőségek:

(Repülőtárs., Járatsz., Dátum)   (Géptípus, Indulási i.p., Érkezési i.p.)

(Repülőtárs., Járatsz.)   (Indulási h., Érkezési h., Étkezés típusa)

(Géptípus, Ülőhely)  (Osztály)

Ugyanis a repülőtársaság neve, a járatszám és a dátum meghatározza a géptípust, valamint az indulási és érkezési időpontokat.

Ha a repülőtársaság és a járatszám megegyezik, akkor az indulási és érkezési hely, továbbá az étkezés típusa is meghatározott.

Ha megmondjuk a géptípust és az ülőhelyet, akkor az osztály is adott.

Megjegyzések:

A kulcs fogalmát definiálhatjuk a funkcionális függőség fogalmával:

Az A attribútumhalmaz K részhalmaza kulcsa az R(A) relációnak, ha K   A és nincs olyan Y részhalmaza K-nak, hogy Y   A teljesül.

A funkcionális függőség tehát a valóságos világban meglévő függőségeket fejez ki.