Базы данных: конспект лекций - Коллектив Авторов

t = t(S) = {t(a) | a ∈ def( t) ⊆ S} — определение кортежа,

t(S) [S’ ] = {t(a) | a ∈ def (t) ∩ S’}, S’ ⊆ S — определение унарной операции проекции;

Понятно, что проекции кортежа на подсхему соответствует подстрока строки таблицы.

Итак, что же такое ограничение уникальности ключевых атрибутов?

Объявление ключа К для схемы отношения S приводит к формулированию следующего инвариантного условия, называемого, как мы уже говорили, ограничением уникальности и обозначаемого как:

Inv < K → S > r(S):

Inv < K → S > r(S) = ∀t1, t2 ∈ r (t 1[ K] = t2 [K ] → t 1(S) = t2(S)), K ⊆ S;

Итак, данное ограничение уникальности Inv < K → S > r(S) ключа К означает, что если любые два кортежа t1 и t2, принадлежащие отношению r(S), равны в проекции на ключ К, то это непременно влечет за собой равенство этих двух кортежей и в проекции на всю схему отношения S. Другими словами, все значения кортежей, принадлежащих ключевым атрибутам, уникальны, единственны в своем отношении.

И второе важное требование, предъявляемое к ключу отношения, – это требование неизбыточности. Что это значит? Это требование означает, что ни для какого строгого подмножества ключа требование уникальности не предъявляется.

На интуитивном уровне понятно, что ключевой атрибут – это тот атрибут отношения, который однозначно и точно определяет каждый кортеж отношения. Например, в следующем отношении, заданном таблицей:

ключевым атрибутом является атрибут «№ зачетной книжки», потому что у различных студентов не может быть одинакового номера зачетной книжки, т. е. для этого атрибута выполняется ограничение уникальности.

Интересно, что в схеме любого отношения могут встретиться самые разные ключи. Перечислим основные виды ключей:

1) простой ключ – это ключ, состоящий из одного и не более атрибута.

Например, в экзаменационной ведомости по конкретному предмету простым ключом является номер зачетки, потому что по нему можно однозначно идентифицировать любого студента;

2) составной ключ – это ключ, состоящий из двух и более атрибутов. Например, составным ключом в списке учебных аудиторий являются номер корпуса и номер аудитории. Ведь каким-то одним из этих атрибутов однозначно определить каждую аудиторию не представляется возможным, а их совокупностью, т. е. составным ключом, это сделать довольно легко;

3) суперключ – это любое надмножество любого ключа. Следовательно, сама схема отношения заведомо является суперключом. Из этого можно сделать вывод, что любое отношение теоретически имеет, как минимум, один ключ, а может иметь их и несколько. Однако объявление суперключа вместо обычного ключа логически недопустимо, так как связано с ослаблением автоматически контролируемого ограничения уникальности. Ведь супер ключ хоть и обладает свойством уникальности, но не обладает свойством неизбыточности;

4) первичный ключ – это просто ключ, который при задании базового отношения был объявлен первым. Важно, что допустимо объявление одного и только одного первичного ключа. Кроме того, атрибуты первичного ключа ни в коем случае не могут принимать Null-значений.

При создании базового отношения в записи на псевдокоде первичный ключ обозначается primary key и в скобках указывается имя атрибута, который и является этим ключом;

5) кандидатные ключи – это все остальные ключи, объявленные после первичного ключа.

В чем заключаются основные отличия кандидатных ключей от ключей первичных? Во-первых, кандидатных ключей может быть несколько, тогда как первичный ключ, как было сказано выше, может быть только один. И, во-вторых, если атрибуты первичного ключа не могут принимать Null-значений, то на атрибуты кандидатных ключей это условие не накладывается.

На псевдокоде при задании базового отношения кандидатные ключи объявляются при помощи слов candidate key и в скобках рядом, как и в случае объявления первичного ключа, указывается имя атрибута, который и является данным кандидатным ключом;

6) внешний ключ – это ключ, объявленный в базовом отношении, который при этом ссылается на первичный или кандидатный ключ того же самого или какого-то другого базового отношения.

При этом отношение, на которое ссылается внешний ключ, называется ссылочным (или родительским) отношением. А отношение, содержащее внешний ключ, называется дочерним.

В записи на псевдокоде внешний ключ обозначается как foreign key, в скобках непосредственно после этих слов указывается имя атрибута данного отношения, являющегося внешним ключом, а после этого записывается ключевое слово references («ссылается») и указать имя базового отношения и имя атрибута, на который и ссылается данный конкретный внешний ключ.

Также при создании базового отношения для каждого внешнего ключа записывается условие, называемое ограничением ссылочной целостности, но подробно мы будем говорить об этом позднее.

Лекция № 8. Создание базовых отношений

Предметом этой лекции будет довольно подробное рассмотрение оператора создания базового отношения. Мы подвергнуть разбору сам оператор в записи на псевдокоде, проанализируем все его составляющие и их работу, разберем способы модификации, т. е. изменения базовых отношений.

1. Металингвистические символы

При описании синтаксических конструкций, использующихся в записи оператора создания базового отношения на псевдокоде, применяются различные металингвистические символы. Это всевозможные открывающие и закрывающие скобки, разнообразные сочетания точек и запятых, словом, символы, несущие каждый свой смысл и облегчающие программисту задачу написания кода.

Введем в рассмотрение и поясним смысл основных металингвистических символов, наиболее часто использующихся при проектировании базовых отношений. Итак:

1) металингвистический символ «{}». Синтаксические конструкции в фигурных скобках представляют собой обязательные синтаксические единицы. При задании базового отношения, обязательными элементами являются, например, базовые атрибуты; без объявления базовых атрибутов ни одно отношение не может быть спроектировано. Поэтому при записи оператора создания базового отношения на псевдокоде базовые атрибуты перечисляются в фигурных скобках;

2) металингвистический символ «[]». В этом случае все наоборот: синтаксические конструкции в квадратных скобках представляют собой необязательные синтаксические элементы. Необязательными синтаксическими единицами в операторе создания базового отношения, в свою очередь, являются виртуальные атрибуты и первичный, и кандидатный, и внешний ключи. Здесь, разумеется, тоже присутствуют свои тонкости, но о них мы поговорим позднее, когда перейдем непосредственно к проектированию оператора создания базового отношения;

3) металингвистический символ «|». Этот символ буквально означает «либо», как аналогичный символ в математике. Применение этого металингвистического символа означает, что необходимо выбрать между двумя или более конструкциями, разделенными, соответственно этим символом;

4) металингвистический символ «…». Многоточие, поставленное непосредственно после каких-либо синтаксических единиц, означает возможность повторения этих предшествующих металингвистическому символу синтаксических элементов;

5) металингвистический символ «,..». Этот символ означает почти тоже самое, что и предыдущий. Только в случае применения металингвистического символа «,..», повторение синтаксических конструкций происходит через запятую, что зачастую гораздо более удобно.

С учетом этого, можно говорить об эквивалентности следующих двух синтаксических конструкций:

единица [, единица] …

и

единица,.. ;

2. Пример создания базового отношения в записи на псевдокоде

Теперь, когда мы выяснили значения основных металингвистических символов, использующихся при записи оператора создания базового отношения на псевдокоде, мы можем перейти собственно к рассмотрению самого этого оператора. Как можно было понять по упоминаниям выше, оператор создания базового отношения в записи на псевдокоде включает в себя объявления базовых и виртуальных атрибутов, первичного, кандидатных и внешних ключей. Кроме того, как будет показано и разъяснено выше, этот оператор охватывает также ограничения значений атрибутов и ограничения кортежей, а еще так называемые ограничения ссылочной целостности.