Информационные системы
Шрифт:
Примечание.
Атрибуты внешнего ключа не обязательно должны иметь те же имена, что атрибуты ключа, которым они соответствуют. Например, в нашем примере можно было дать атрибуту №_студенческого_билета таблицы УСПЕВАЕМОСТЬ другое имя, например Студенческий_билет.
Внешний ключ может ссылаться на ту же таблицу, к которой он принадлежит; в этом случае внешний ключ называется рекурсивным.
Условия целостности данных
Чтобы информация, хранящаяся в базе данных, была однозначной и непротиворечивой, в реляционной модели устанавливаются некоторые ограничительные условия. Ограничительные условия –
Важнейшими ограничениями целостности данных являются:
• категорийная целостность;
• ссылочная целостность.
Ограничение категорийной целостности заключается в следующем. Кортежи отношения представляют в базе данных элементы определенных объектов реального мира или, в соответствии с терминологией реляционных СУБД, категорий. Например, строка таблицы СТУДЕНТЫ представляет конкретного студента. Первичный ключ таблицы однозначно определяет каждый кортеж и, следовательно, каждый элемент категории. Таким образом, для извлечения данных, содержащихся в строке таблицы, или для манипулирования этими данными необходимо знать значение ключа для этой строки. Поэтому строка не может быть занесена в базу данных до тех пор, пока не будут определены все атрибуты ее первичного ключа. Это правило называется правилом категорийной целостности и кратко формулируется следующим образом: никакой атрибут первичного ключа строки не может быть пустым.
Рассмотрим теперь понятие ссылочной целостности.
Если две таблицы связаны между собой, то внешний ключ таблицы должен содержать только значения, уже имеющиеся среди значений ключа, по которому осуществляется связь. Если корректность значений внешних ключей не контролируется СУБД, то может нарушиться ссылочная целостность данных. Это можно пояснить на рассматриваемом примере следующим образом. Если удалить из таблицы СТУДЕНТЫ строку (например, при отчислении студента), имеющую хотя бы одну связанную с ней строку в таблице УСПЕВАЕМОСТЬ, то это приведет к тому, что в таблице УСПЕВАЕМОСТЬ останутся записи об успеваемости студента, который уже отчислен. Такая же ситуация будет наблюдаться и в том случае, если внешнему ключу таблицы УСПЕВАЕМОСТЬ ошибочно будет присвоено значение, отсутствующее в значениях ключа связанной таблицы.
Ограничения категорийной и ссылочной целостности должны поддерживаться СУБД. Для соблюдения целостности сущности достаточно гарантировать отсутствие в любом отношении кортежей с одним и тем же значением первичного ключа. Что же касается ссылочной целостности, то здесь обеспечение целостности выглядит несколько сложнее. При обновлении ссылающегося отношения (при вставке новых кортежей или модификации значения внешнего ключа в существующих кортежах) достаточно следить за тем, чтобы не появлялись некорректные значения внешнего ключа. А вот при удалении кортежа из отношения, на которое ведет ссылка, можно использовать один из трех подходов, обеспечивающих ссылочную целостность:
• запрещается производить удаление кортежа, на который существуют ссылки, то есть сначала нужно либо удалить ссылающиеся кортежи, либо соответствующим образом изменить значения
• при удалении кортежа, на который имеются ссылки, во всех ссылающихся кортежах значение внешнего ключа должно автоматически становиться неопределенным;
• при удалении кортежа из отношения, на которое ведет ссылка, из ссылающегося отношения должны автоматически удаляться все ссылающиеся кортежи (это называется каскадным удалением).
В развитых реляционных СУБД обычно можно выбрать способ поддержания ссылочной целостности для каждой отдельной ситуации определения внешнего ключа. Конечно, для принятия такого решения необходимо анализировать требования конкретной прикладной области.
Примечание.
Хотя большинство современных СУБД обеспечивает ссылочную целостность данных, все же следует помнить, что существуют реляционные СУБД, в которых такая целостность не поддерживается. Это, как правило, ранние разработки локальных реляционных СУБД – FoxPro версии 2.6 и ниже, версии dBase для DOS.
Типы связей между таблицами
При установлении связи между двумя таблицами одна таблица будет являться главной (master), а вторая – подчиненной (detail). Различие между ними несколько упрощенно можно пояснить следующим образом. В главной таблице всегда доступны все содержащиеся в ней записи. В подчиненной же таблице доступны только те записи, у которых значение атрибутов внешнего ключа совпадает со значением соответствующих атрибутов текущей записи главной таблицы. Причем изменение текущей записи главной таблицы приведет к изменению множества доступных записей подчиненной таблицы, а изменение текущей записи в подчиненной таблице не вызовет никаких изменений ни в одной из таблиц.
Примечание.
На практике часто связывают более двух таблиц. Одна и та же таблица может быть главной по отношению к одной таблице и подчиненной по отношению к другой. Или у одной главной таблицы может находиться в подчинении не одна, а несколько таблиц. Однако подчиненная таблица не может управляться двумя таблицами. Таким образом, у главной таблицы может быть несколько подчиненных, но у подчиненной таблицы может быть только одна главная.
Различают четыре типа связей между таблицами реляционной базы данных:
• один к одному – каждой записи одной таблицы соответствует только одна запись другой таблицы;
• один ко многим – одной записи главной таблицы могут соответствовать несколько записей подчиненной таблицы;
• многие к одному – нескольким записям главной таблицы может соответствовать одна и та же запись подчиненной таблицы;
• многие ко многим – одна запись главной таблицы связана с несколькими записями подчиненной таблицы, а одна запись подчиненной таблицы связана с несколькими записями главной таблицы.
Примечание.
Различие между связями типа «один ко многим» и «многие к одному» зависит от того, какая из таблиц выбирается в качестве главной, а какая – в качестве подчиненной. Например, если из связанных таблиц СТУДЕНТЫ и УСПЕВАЕМОСТЬ в качестве главной выбрать таблицу СТУДЕНТЫ, то получим связь типа «один ко многим». Если же выбрать в качестве главной таблицу УСПЕВАЕМОСТЬ, получится связь типа «многие к одному».
Основные свойства отношений
Рассмотрим некоторые важнейшие свойства отношений реляционной модели данных.