نموذج البيانات العلائقية هو نهج فريد لإدارة المعلمات باستخدام البنية واللغة وفقًا لمنطق الطلب الفردي الأصلي. تم وصفه لأول مرة في عام 1969 من قبل العالم الإنجليزي Codd. في هذا المشروع ، يتم تقديم جميع المعلمات في شكل مجموعات مجمعة في علاقات معينة.
الغرض من نموذج البيانات العلائقية …
… هو توفير طريقة تعريفية لتحديد النماذج والاستعلامات.
يلاحظ المستخدمون بشكل مباشر المعلومات التي تحتوي عليها قاعدة البيانات والنظرية التي يريدون منها. وأيضًا دع برنامج إدارة قواعد البيانات يهتم بوصف الهياكل لتخزينها. إجراء استرداد المعلومات للاستجابة للطلبات مهم أيضًا.
تستخدم معظم RDBs تعريفات بيانات SQL ولغة بحث. تنفذ هذه الأنظمة ما يمكن اعتباره تقريبًا هندسيًا لهالنموذج العلائقي.
يتوافق الجدول في مخطط قاعدة بيانات SQL مع متغير أصلي. تتطابق قيود المفاتيح واستعلامات SQL مع المسندات.
ومع ذلك ، فإن قواعد البيانات هذه تنحرف عن النموذج العلائقي في كثير من التفاصيل ، وقد عارض Codd بشدة التغييرات التي تضر بالمبادئ الأصلية.
نظرة عامة
الفكرة الرئيسية لنموذج البيانات العلائقية هي وصف قاعدة البيانات بأكملها كمجموعة من المسندات للمكون النهائي للمتغيرات ، ووصف القيود المفروضة على القيم الممكنة ومجموعاتها. المحتوى في أي وقت هو النموذج النهائي (المنطقي). أي ، مجموعة من العلاقات ، واحدة لكل متغير أصلي ، بحيث يتم إرضاء جميع المكونات. هذا هو نموذج البيانات العلائقية.
بدائل
النماذج الأخرى هي أنظمة هرمية وأنظمة شبكية. لا يزال بعضها ، الذي يستخدم البنى القديمة ، شائعًا في مراكز البيانات عالية السعة. أو في الحالات التي تكون فيها الأنظمة الحالية معقدة للغاية ومجردة بحيث يكون الانتقال إليها باستخدام النموذج العلائقي مكلفًا للغاية. وكذلك من الملاحظ أن قواعد البيانات الشيئية الجديدة.
تنفيذ
كانت هناك عدة محاولات للحصول على تجسيد حقيقي لـ RMD ، والتي تم تحديدها في الأصل بواسطة Codd وشرحها الآخرونالعلماء
كان نموذج تمثيل البيانات العلائقية هو النموذج الرئيسي من نوعه ، والذي تم وصفه بمصطلحات رياضية رسمية. كانت القواعد الهرمية والشبكات موجودة قبل الأنظمة العلائقية ، لكن مواصفاتها كانت غير رسمية نسبيًا. بمجرد تحديد RMD ، تم إجراء العديد من المحاولات لمقارنة النماذج المختلفة ومقارنتها - وقد أدى ذلك إلى أوصاف أكثر دقة للأنظمة المبكرة. على الرغم من أن الطبيعة الإجرائية لواجهات معالجة البيانات لقواعد البيانات الهرمية وقواعد البيانات الشبكية حدت من احتمالات التشكيل.
ثيمات
الافتراض الأساسي حول مفهوم نموذج البيانات العلائقية هو أنه يتم تمثيلهم جميعًا كعلاقة رياضية "p" - علاقات نموذجية ، "Cn" - علاقة زوجية ، وهي مجموعة فرعية في المنتج الديكارتي للعديد المجالات. في النموذج الرياضي ، يتم تنفيذ التفكير حول هذه البيانات في منطق أصلي ثنائي القيمة ، مما يعني أنه لكل جملة تقييمان محتملان: إما صحيح أو خطأ (ولا توجد قيمة ثالثة ، مثل غير معروف أو غير قابل للتطبيق ، غالبًا ما يرتبط كل منها بمفهوم 0). تتم معالجة البيانات باستخدام حساب التفاضل والتكامل أو الجبر ، والتي تعادل القوة التعبيرية.
أنواع نماذج البيانات ، نموذج البيانات العلائقية
يسمح RMD للمطور بإنشاء عرض منطقي متسق للمعلومات. يتم تحقيق ذلك كله من خلال دمج القيود المذكورة في تصميم قاعدة البيانات ، والتي يشار إليها عادة باسم المخطط المنطقي. النظرية هي تطوير العمليةتطبيع النموذج ، حيث يمكن اختيار تصميم له خصائص معينة مرغوبة من مجموعة من البدائل المكافئة منطقيًا. في خطط الوصول والتطبيقات والعمليات الأخرى ، تتم معالجة التفاصيل بواسطة محرك DBMS ولا تنعكس في النموذج المنطقي. هذا على عكس الممارسة الشائعة التي يتطلب فيها ضبط الأداء غالبًا تغييرات في الوظيفة المنطقية.
يمثل نموذج البيانات العلائقية الأساسي لبنة بناء - إنه مجال أو نوع من المعلومات ، وعادة ما يتم تقليله إلى الحد الأدنى. المجموعة هي مجموعة مرتبة من قيم السمات. وهما ، بدورهما ، زوجان متبادلان من الاسم والنوع. يمكن أن تكون إما قيمة عددية أو قيمة أكثر تعقيدًا.
العلاقة تتكون من رأس وجسم
الأول هو مجموعة من السمات.
الجسم (مع العلاقة n) عبارة عن مجموعة من الصفوف.
رأس الظل هو أيضًا موضوع كل بنية.
يتم تعريف نموذج البيانات العلائقية على أنه مجموعة من n-tuples. في كل من الرياضيات و MRD ، المجموعة عبارة عن مجموعة غير مرتبة من العناصر الفريدة غير المكررة ، على الرغم من أن بعض نظم إدارة قواعد البيانات تفرض تسلسلاً على بياناتها. في الرياضيات ، يكون للمجموعة ترتيب وتسمح بالازدواجية. قام E. F. Codd في الأصل بإعداد المجموعات باستخدام هذا التعريف الرياضي.
لاحقًا كانت إحدى أفكار E. F. Codd العظيمة هي أن استخدام أسماء السمات بدلاً من الترتيب سيكون أكثر ملاءمة (بشكل عامcase) بلغة حاسوبية قائمة على العلاقة. هذا البيان لا يزال مفيدا اليوم. على الرغم من تغيير المفهوم ، لم يتم تغيير الاسم "tuple". النتيجة المباشرة والمهمة لهذا التمييز هي أنه في النموذج العلائقي يصبح المنتج الديكارتي تبادليًا.
الجدول هو تمثيل مرئي شائع للعلاقات. يشبه tuple مفهوم السلسلة.
Relvar هو متغير مسمى لنوع معين من الظل يتم في جميع الأوقات تعيين علاقة من هذا النوع ، على الرغم من أن النظرة قد تحتوي على مجموعات فارغة.
أساسيات نموذج البيانات العلائقية: يتم تمثيل جميع المعلومات بقيم المعلومات في العلاقات. وفقًا لهذا المبدأ ، تكون القاعدة العلائقية عبارة عن مجموعة من relvars ، ويتم تمثيل نتيجة كل استعلام على أنها تماس.
لا يتم فرض تناسق قاعدة البيانات العلائقية من خلال القواعد المضمنة في التطبيقات التي تستخدمها ، ولكن بدلاً من ذلك من خلال القيود المعلنة كجزء من المخطط المنطقي والتي يفرضها نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) لجميع التطبيقات. يتم التعبير عن القيود في استخدام عوامل المقارنة العلائقية ، والتي تعتبر مجموعة فرعية واحدة منها (⊆) كافية من الناحية النظرية. من الناحية العملية ، من المتوقع توفر العديد من الاختصارات المفيدة ، من أهمها مفاتيح المرشح وقيود المصدر الخارجية. هذا ما يدور حوله نموذج البيانات العلائقية.
تفسير
من أجل تقدير RMD بالكامل ، من الضروري فهم التفسير المقصودكعلاقة
يسمى جسم اللمس أحيانًا امتداده. هذا لأنه يجب تفسيره على أنه يمثل زيادة في بعض المسند. هذه هي مجموعة الجمل الصحيحة التي يمكن تشكيلها عن طريق استبدال كل متغير حر باسم.
هناك تطابق واحد لواحد بين نماذج البيانات العلائقية للكائنات. توفر كل مجموعة لجسم العلاقة قيم سمة لإنشاء مثيل للمسند عن طريق استبدال كل متغير من متغيراته الحرة. والنتيجة هي بيان يعتبر صحيحًا بسبب حدوث tuple في جسم العلاقة. على العكس من ذلك ، كل عملية يتطابق عنوانها مع اسم العلاقة ولكن لا يظهر في النص تعتبر خاطئة.
يُعرف هذا الافتراض بفرضية العالم المغلق. غالبًا ما يتم انتهاكه في قواعد البيانات العملية ، حيث قد يعني عدم وجود tuple أن حقيقة الجملة المقابلة غير معروفة. على سبيل المثال ، قد لا يكون عدم وجود مصطلحات معينة ("جون" ، "إسباني") في مخطط مهارات اللغة بالضرورة دليلاً على أن صبيًا يُدعى جون لا يتحدث الإسبانية.
التطبيق على قواعد البيانات ، نظرية التطبيع
قد يكون موضوع المعلومات المستخدم في RDM العلائقية النموذجية عبارة عن مجموعة من الأعداد الصحيحة ، أو مجموعة من سلاسل الأحرف التي تشكل التواريخ ، أو منطقتان منطقتان صواب وخطأ ، وما إلى ذلك. يمكن أن تكون أسماء الموضوعات المقابلة لهذه الأشكال عبارة عن سلاسل تحمل أسماء "الفهرس" ، "قم بالعمل اللازم" ،"الوقت" ، "منطقية" وهكذا دواليك.
ومع ذلك ، من المهم أن نفهم أن النظرية العلائقية لا تحدد الأنواع التي يجب دعمها. وهذا صحيح بالفعل ، من المتوقع حاليًا أن تكون الأحكام متاحة للكيانات المخصصة بالإضافة إلى تلك المضمنة التي يوفرها النظام.
السمة
هذا هو المصطلح المستخدم نظريًا لما يسمى عادةً بالعمود. وبالمثل ، يستخدم الجدول بشكل شائع بدلاً من المصطلح النظري tangency (على الرغم من أنه ليس بأي حال مرادفًا للعلاقة في SQL). يتم تحديد بنية بيانات الجدول كقائمة من تعريفات الأعمدة ، ولكل منها اسم عمود فريد ونوع القيم المسموح بها له.
قيمة السمة هي إدخال في موقع معين ، مثل John Doe و 35.
مجموعة tuple هي في الأساس نفس الصف ، باستثناء أنه في SQL RDBMS ، حيث يتم ترتيب معاني الأعمدة في الصف ، لا يتم فصل المجموعات. بدلاً من ذلك ، يتم تحديد كل قيمة تعريف من خلال اسمها فقط ، وليس من خلال موقعها الترتيبي في المجموعة. يمكن أن يكون اسم السمة هو الاسم أو العمر.
موقف
هو جدول تعريف بنية جنبًا إلى جنب مع ظهور البيانات في هذا الهيكل. التعريف هو العنوان ، والبيانات الموجودة فيه هي الجسم ، مجموعة من الصفوف. عادة ما يسمى متغير العلاقة بالجدول الرئيسي. عنوان القيمة المسندة إليه فيفي أي وقت يتطابق مع الخلية المحددة في الخلية المحددة ، ويتطابق جسمها مع آخر ما تم تعيينه لها ، ويستدعي بعض بيان التحديث (عادةً ما يكون INSERT أو UPDATE أو DELETE).
الصياغة النظرية
المفاهيم الأساسية في النموذج العلائقي للعلاقات هي أسماء وأسماء السمات. يجب أن يتم تمثيلها كسلاسل مثل "الشخص" و "الاسم" وستحتاج عادةً إلى استخدام المتغيرات لتمديدها. مفهوم أساسي آخر هو مجموعة من القيم الذرية التي تحتوي على معاني ضرورية ومهمة مثل الأرقام والسلاسل.
