Реляционная модель данных (РМД) некоторой предметной области
представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. При
создании информационной системы совокупность отношений позволяет хранить
данные об объектах предметной области и моделировать связи между ними.
Элементы РМД и формы их представления приведены в табл. 3.1.
Отношение является важнейшим понятием и представляет собой
двумерную таблицу, содержащую некоторые данные.
Сущность есть объект любой природы, данные о котором
хранятся в базе данных. Данные о сущности хранятся в отношении.
Атрибуты представляют собой свойства,
характеризующие сущность. В структуре таблицы каждый атрибут именуется и
ему соответствует заголовок некоторого столбца таблицы.
Математически отношение можно описать следующим образом.
Пусть даны n множеств Dl, D2, D3,..., Dn, тогда отношение R есть
множество упорядоченных кортежей,
где dk € Dk, dk - атрибут, a Dk - домен отношения R.
На рис. 3.1 приведен пример представления отношения
СОТРУДНИК.
В общем случае порядок кортежей в отношении, как и в любом
множестве, не определен. Однако в реляционных СУБД для удобства кортежи
все же упорядочивают. Чаще всего для этого выбирают некоторый атрибут,
по которому система автоматически сортирует кортежи по возрастанию или
убыванию. Если пользователь не назначает атрибута упорядочения, система
автоматически присваивает номер кортежам в порядке их ввода.
Формально, если переставить атрибуты в отношении, то
получается новое отношение. Однако в реляционных БД перестановка
атрибутов не приводит к образованию нового отношения.
Домен представляет собой множество всех возможных
значений определенного атрибута отношения. Отношение СОТРУДНИК включает 4
домена. Домен 1 содержит фамилии всех сотрудников, домен 2
- номера всех отделов фирмы, домен 3 - названия всех должностей,
домен 4 - даты рождения всех сотрудников. Каждый домен образует
значения одного типа данных, например, числовые или символьные.
Отношение СОТРУДНИК содержит 3 кортежа. Кортеж
рассматриваемого отношения состоит из 4-х элементов, каждый из которых
выбирается из соответствующего домена. Каждому кортежу соответствует
строка таблицы (рис. 3.1).
Схема отношения (заголовок отношения) представляет
собой список имен атрибутов. Например, для приведенного примера схема
отношения имеет вид СОТРУДНИК (ФИО, Отдел, Должность, Д_Рождения).
Множество собственно кортежей отношения часто называют содержимым
(телом) отношения.
Первичным ключом (ключом отношения, ключевым атрибутом)
называется атрибут отношения, однозначно идентифицирующий каждый из его
кортежей. Например, в отношении СОТРУДНИК (ФИО, Отдел, Должность,
Д_Рождения) ключевым является атрибут "ФИО". Ключ может быть составным
(сложным), т. е. состоять из нескольких атрибутов.
Каждое отношение обязательно имеет комбинацию атрибутов,
которая может служить ключом. Ее существование гарантируется тем, что
отношение - это множество, которое не содержит одинаковых элементов -
кортежей. Т. е. в отношении нет повторяющихся кортежей, а это значит,
что, по крайней мере, вся совокупность атрибутов обладает свойством
однозначной идентификации кортежей отношения. Во многих СУБД допускается
создавать отношения, не определяя ключи.
Возможны случаи, когда отношение имеет несколько комбинаций
атрибутов, каждая из которых однозначно определяет все кортежи
отношения. Все эти комбинации атрибутов являются возможными ключами
отношения. Любой из возможных ключей может быть выбран как первичный.
Если выбранный первичный ключ состоит из минимально
необходимого набора атрибутов, говорят, что он является не избыточным.
Ключи обычно используют для достижения следующих целей:
1) исключения дублирования значений в ключевых атрибутах (остальные
атрибуты в расчет не принимаются);
2) упорядочения кортежей. Возможно упорядочение по, возрастанию или
убыванию значений всех ключевых атрибутов, а также смешанное
упорядочение (по одним - возрастание, а по другим - убывание);
3) ускорения работы к кортежами отношения; 4) организации связывания таблиц.
Пусть в отношении R1 имеется не ключевой атрибут А,
значения которого являются значениями ключевого атрибута В
другого отношения R2. Тогда говорят, что атрибут А отношения R1 есть внешний
ключ.
С помощью внешних ключей устанавливаются связи между
отношениями. Например, имеются два отношения СТУДЕНТ (ФИО, Группа,
Специальность) и ПРЕДМЕТ (Назв.Пр., Часы), которые связаны отношением
СТУДЕНТ_ПРЕДМЕТ (ФИО, . Назв.Пр. Оценка) . В связующем
отношении атрибуты ФИО и Назв.Пр образуют составной ключ. Эти атрибуты
представляют собой внешние ключи, являющиеся первичными ключами других
отношений.
Реляционная модель накладывает на внешние ключи ограничение
для обеспечения целостности данных, называемое ссылочной
целостностью. Это означает, что каждому значению внешнего ключа
должны соответствовать строки в связываемых отношениях.
Поскольку не всякой таблице можно поставить в соответствие
отношение, приведем условия, выполнение которых позволяет таблицу
считать отношением.
1. Все строки таблицы должны быть уникальны, т. е. не может быть
строк с одинаковыми первичными ключами.
2. Имена столбцов таблицы должны быть различны, а значения их
простыми, т. е. недопустима группа значений в одном столбце одной
строки.
3. Все строки одной таблицы должны иметь одну структуру,
соответствующую именам и типам столбцов.
4. Порядок размещения строк в таблице может быть произвольным.
Наиболее часто таблица с отношением размещается в отдельном
файле. В некоторых СУБД одна отдельная таблица (отношение) считается
базой данных. В других СУБД база данных может содержать несколько
таблиц.
В общем случае можно считать, что БД включает одну или
несколько таблиц, объединенных смысловым содержанием, а также
процедурами контроля целостности и обработки информации в интересах
решения некоторой прикладной задачи. Например, при использовании СУБД
Microsoft Access в файле БД наряду с таблицами хранятся и другие объекты
базы: запросы, отчеты, формы, макросы и модули.
Таблица данных обычно хранится на магнитном диске в
отдельном файле операционной системы, поэтому по ее именованию могут
существовать ограничения. Имена полей хранятся внутри таблиц. Правила их
формирования определяются СУБД, которые, как правило, на длину полей и
используемый алфавит серьезных ограничений не накладывают.
Если задаваемое таблицей отношение имеет ключ, то
считается, что таблица тоже имеет ключ, и ее называют ключевой
или таблицей с ключевыми полями.
У большинства СУБД файл таблицы включает управляющую часть
(описание типов полей, имена полей и другая информация) и область
размещения записей.
К отношениям можно применять систему операций, позволяющую
получать одни отношения из других. Например, результатом запроса к
реляционной БД может быть новое отношение, вычисленное на основе
имеющихся отношений. Поэтому можно разделить обрабатываемые данные на
хранимую и вычисляемую части.
Основной единицей обработки данных в реляционных БД
является отношение, а не отдельные его кортежи (записи).
Индексирование
Как отмечалось выше, определение ключа для таблицы означает
автоматическую сортировку записей, контроль отсутствия повторений
значений в ключевых полях записей и повышение скорости выполнения
операций поиска в таблице. Для реализации этих функций в СУБД применяют индексирование.
Термин "индекс" тесно связан с понятием "ключ", хотя между
ними есть и некоторое отличие.
Под индексом понимают средство ускорения
операции поиска записей в таблице, а следовательно, и других операций,
использующих поиск: извлечение, модификация, сортировка и т. д. Таблицу,
для которой используется индекс, называют индексированной.
Индекс выполняет роль оглавления таблицы, просмотр
которого предшествует обращению к записям таблицы. В некоторых системах,
например Paradox, индексы хранятся в индексных файлах, хранимых
отдельно от табличных файлов.
Варианты решения проблемы организации физического доступа к
информации зависят в основном от следующих факторов:
вида
содержимого в поле ключа записей индексного файла;
типа
используемых ссылок (указателей) на запись основной таблицы;
метода
поиска нужных записей.
В поле ключа индексного файла можно хранить значения
ключевых полей индексируемой таблицы либо свертку ключа (так называемый
хеш-код). Преимущество хранения хеш-кода вместо значения состоит в том,
что длина свертки независимо от длины исходного значения ключевого поля
всегда имеет некоторую постоянную и достаточно малую величину
(например, 4 байта), что существенно снижает время поисковых операций.
Недостатком хеширования является необходимость выполнения операции
свертки (требует определенного времени), а также борьба с возникновением
коллизий (свертка различных значений может дать одинаковый хеш-код).
Для организации ссылки на запись таблицы могут
использоваться три типа адресов:
абсолютный
(действительный)
относительный
символический (идентификатор).
На практике чаще всего используются два метода поиска:
последовательный
бинарный
(основан на делении интервала поиска пополам).
Проиллюстрируем организацию индексирования таблиц двумя
схемами: одноуровневой и двухуровневой. При этом примем ряд
предположений, обычно выполняемых в современных вычислительных системах
Пусть ОС поддерживает прямую организацию данных на магнитных дисках,
основные таблицы и индексные файлы хранятся в отдельных файлах.
Информация файлов хранится в виде совокупности блоков фиксированного
размера, например, целого числа кластеров.
При одноуровневой схеме в индексном файле хранятся
короткие записи, имеющие два поля: поле содержимого старшего ключа
(хеш-кода ключа) адресуемого блока и поле адреса начала этого блока
(рис. 3 3). В каждом блоке записи располагаются в порядке возрастания
значения ключа или свертки. Старшим ключом каждого блока является ключ
его последней записи.
Если в индексном файле хранятся хеш-коды ключевых полей
индексированной таблицы, то алгоритм поиска нужной записи (с указанным
ключом) в таблице включает в себя следующие три этапа.
1. Образование свертки значения ключевого поля искомой
записи.
2. Поиск в индексном файле записи о блоке, значение первого
поля которого больше полученной свертки (это гарантирует нахождение
искомой свертки в этом блоке).
3. Последовательный просмотр записей блока до совпадения
сверток искомой записи и записи блока файла. В случае коллизий сверток
ищется запись, значение ключа которой совпадает со значением ключа
искомой записи.
Основным недостатком одноуровневой схемы является
то, что ключи (свертки) записей хранятся вместе с записями. Это приводит
к увеличению времени поиска записей из-за большой длины просмотра
(значения данных в записях приходится пропускать).
Двухуровневая схема в ряде случаев оказывается более
рациональной, в ней ключи (свертки) записей отделены от содержимого
записей . В этой схеме индекс основной таблицы распределен по
совокупности файлов: одному файлу главного индекса и множеству файлов с
блоками ключей.
На практике для создания индекса для некоторой таблицы БД
пользователь указывает поле таблицы, которое требует индексации.
Ключевые поля таблицы во многих СУБД как правило индексируются
автоматически. Индексные файлы, создаваемые по ключевым полям таблицы,
часто называются файлами первичных индексов.
Индексы, создаваемые пользователем для не ключевых полей,
иногда называют вторичными (пользовательскими) индексами.
Введение таких индексов не изменяет физического расположения записей
таблицы, но влияет на последовательность просмотра записей. Индексные
файлы, создаваемые для поддержания вторичных индексов таблицы, обычно
называются файлами вторичных индексов.
Связь вторичного индекса с элементами данных базы может
быть установлена различными способами. Один из них - использование
вторичного индекса как входа для получения первичного ключа, по которому
затем с использованием первичного индекса производится поиск
необходимых записей.
Некоторыми СУБД, например Access, деление индексов на
первичные и вторичные не производится. В этом случае используются
автоматически создаваемые индексы и индексы, определяемые пользователем
по любому из не ключевых полей.
Главная причина повышения скорости выполнения различных
операций в индексированных таблицах состоит в том, что основная часть
работы производится с небольшими индексными файлами, а не с самими
таблицами. Наибольший эффект повышения производительности работы с
индексированными таблицами достигается для значительных по объему
таблиц. Индексирование требует небольшого дополнительного места на диске
и незначительных затрат процессора на изменение индексов в процессе
работы. Индексы в общем случае могут изменяться перед выполнением
запросов к БД, после выполнения запросов к БД, по специальным командам
пользователя или программным вызовам приложений.
Связывание таблиц
При проектировании реальных БД информацию обычно размещают в нескольких
таблицах. Таблицы при этом связаны семантикой информации. В реляционных
СУБД для указания связей таблиц производят операцию их связывания.
Укажем выигрыш, обеспечиваемый в результате связывания
таблиц. Многие СУБД при связывании таблиц автоматически выполняют
контроль целостности вводимых в базу данных в соответствии с
установленными связями. В конечном итоге это повышает достоверность
хранимой в БД информации.
Кроме того, установление связи между таблицами облегчает
доступ к данным. Связывание таблиц при выполнении таких операций
как поиск, просмотр, редактирование, выборка и подготовка отчетов обычно
обеспечивает возможность обращения к, произвольным полям связанных
записей. Это уменьшает количество явных обращений к таблицам данных и
число манипуляций в каждой из них.
Основные виды связи
Между таблицами могут устанавливаться бинарные (между двумя таблицами),
тернарные (между тремя таблицами) и, в общем случае, n-арные связи.
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся бинарные связи.
При связывании двух таблиц выделяют основную и
дополнительную (подчиненную) таблицы. Логическое связывание таблиц
производится с помощью ключа связи.
Ключ связи, по аналогии с обычным ключом таблицы, состоит
из одного или нескольких полей, которые в данном случае называют полями
связи (ПС).
Суть связывания состоит в установлении соответствия полей
связи основной и дополнительной таблиц. Поля связи основной таблицы
могут быть обычными и ключевыми. В качестве полей связи подчиненной
таблицы чаще всего используют ключевые поля.
В зависимости от того, как определены поля связи основной и
дополнительной таблиц (как соотносятся ключевые поля с полями связи),
между двумя таблицами в общем случае могут устанавливаться следующие
четыре основные вида связи (табл. 3.2):
один - один
(1:1);
один -
много (1:М);
много -
один (М:1);
много -
много (М:М или M:N).
Характеристика полей связи по видам
1:1
1:М
М:1
М:М
Поля связи основной таблицы
являются ключом
являются
ключом
не являются ключом
не являются ключом
Поля связи дополнительной таблицы
являются ключом
не являются
ключом
являются ключом
не
являются ключом
Таблица 3.2 Характеристика видов связей таблиц
Дадим характеристику названным видам связи между двумя таблицами и
приведем примеры их использования.
СВЯЗЬ 1:1
Связь вида 1:1 образуется в случае, когда все поля связи основной и
дополнительной таблиц являются ключевыми. Поскольку значения в ключевых
полях обеих таблиц не повторяются, обеспечивается взаимнооднозначное
соответствие записей из этих таблиц. Сами таблицы, по сути, здесь
становятся равноправными.
Пример 1. Пусть имеются основная 01 и дополнительная Д1 таблицы. Ключевые
поля обозначим символом "*", используемые для связи поля обозначим
символом "+".
В приведенных таблицах установлена связь между записью (а,
10) таблицы 01 и записью (а, стол) таблицы Д1. Основанием этого является
совпадение значений в полях связи. Аналогичная связь существует и между
записями (в, 3) и (в, книга) этих же таблиц. В таблицах записи
отсортированы по значениям в ключевых полях.
Сопоставление записей двух таблиц по существу означает
образование новых "виртуальных записей" (псевдозаписей). Так, первую
пару записей логически можно считать новой псевдозаписью вида (а, 10,
стол), а вторую пару - псевдозаписью вида (в,3,книга).
На практике связи вида 1:1 используются сравнительно редко,
так как хранимую в двух таблицах информацию легко объединить в одну
таблицу, которая занимает гораздо меньше места в памяти ЭВМ. Возможны
случаи, когда удобнее иметь не одну, а две и более таблицы. Причинами
этого может быть необходимость ускорить обработку, повысить удобство
работы нескольких пользователей с общей информацией, обеспечить более
высокую степень защиты информации и т. д. Приведем пример,
иллюстрирующий последнюю из приведенных причин.
СВЯЗЬ 1:М
Связь 1:М имеет место в случае, когда одной записи основной таблицы
соответствует несколько записей вспомогательной таблицы.
Пример 3. Пусть имеются две связанные таблицы 02 и Д 2. В таблице 02
содержится информация о видах мультимедиа-устройств ПЭВМ, а в таблице Д2
- сведения о фирмах-производителях этих устройств, а также о наличии на
складе хотя бы одного устройства.
Таблица Д2 имеет два ключевых поля, так как одна и та же
фирма может производить устройства различных видов. В примере фирма Sony
производит устройства считывания и перезаписи с компакт-дисков.
Сопоставление записей обеих таблиц по полю "Код" порождает
псевдозаписи вида:
Если свести псевдозаписи в новую таблицу, то получим полную
информацию обо всех видах мультимедиа-устройств ПЭВМ, фирмах их
производящих, а также сведения о наличии конкретных видов устройств на
складе.
СВЯЗЬ М:1 Связь М:1 имеет место в случае, когда одной или нескольким записям
основной таблицы ставится в соответствие одна запись дополнительной
таблицы.
Пример 4. Рассмотрим связь таблиц 03 и ДЗ. В основной таблице 03
содержится информация о названиях деталей (Поле11), видах материалов, из
которого детали можно изготовить (Поле12), и марках материала (Поле13).
В дополнительной таблице ДЗ содержатся сведения о названиях деталей
(Поле21), планируемых сроках изготовления (Поле22) и стоимости заказов
(Поле23).
Связывание этих таблиц обеспечивает такое установление
соответствия между записями, которое эквивалентно образованию следующих
псевдозаписей: (деталь!, чугун, марка!, 4.03.98, 90), (деталь!, чугун,
марка2, 4.03.98, 90), (деталь2, сталь, марка!, 3.01.98, 35), (деталь2,
сталь, марка2, 3.01.98, 35), (деталь2, сталь, маркаЗ, 3.01.98, 35),
(детальЗ, алюминий, - , 17.02.98, 90), (деталь4, чугун, марка2, 6.05.98,
240).
Полученная псевдотаблица может быть полезна при
планировании или принятии управленческих решений, когда необходимо иметь
все возможные варианты исполнения заказов по каждому изделию. Отметим,
что таблица 03 не имеет ключей и в ней возможно повторение записей. Если
таблицу ДЗ сделать основной, а таблицу 03 - дополнительной, получим
связь вида 1.М. Поступив аналогично с таблицами 02 и Д2, можно получить
связь вида М:1. Отсюда следует, что вид связи (1:М или М:1) зависит от
того, какая таблица является главной, а какая дополнительной.
СВЯЗЬ М:М
Самый общий вид связи М:М возникает в случаях, когда нескольким записям
основной таблицы соответствует несколько записей дополнительной таблицы.
Пример 5. Пусть в основной таблице 04 содержится информация о том, на
каких станках могут работать рабочие некоторой бригады. Таблица Д4
содержит сведения о том, кто из бригады ремонтников какие станки
обслуживает.
Первой и третьей записям таблицы 04 соответствует первая
запись таблицы Д4 (у всех этих записей значение второго поля -
"станок!"). Четвертой записи таблицы 04 соответствуют вторая и четвертая
записи таблицы Д4 (во втором поле этих записей содержится "станокЗ").
Исходя из определения полей связи этих таблиц можно
составить новую таблицу с именем "04+Д4", записями которой будут
псевдозаписи. Записям полученной таблицы можно придать смысл возможных
смен, составляемых при планировании работы. Для удобства, поля новой
таблицы переименованы (кстати, такую операцию предлагают многие из
современных СУБД).
Работа
Станок
Обслуживание
Иванов А.В.
станок1
Голубев Б.С.
Иванов А.В.
станок2
Зыков А.Ф.
Петров Н.Г.
станок1
Голубев Б.С.
Петров Н.Г.
станок3
Голубев Б.С.
Петров Н.Г.
станок3
Зыков А.Ф.
Сидоров В.К.
станок2
Зыков А.Ф.
Таблица "04+Д4"
Приведенную таблицу можно использовать, например, для получения ответа
на вопрос: "Кто обслуживает станки, на которых трудится Петров Н.Г?".
Очевидно, аналогично связи 1:1, связь М:М, не устанавливает
подчиненности таблиц. Для проверки этого можно основную и
дополнительную таблицу поменять местами и выполнить объединение
информации путем связывания. Результирующие таблицы "04+Д4" и "Д4+04"
будут отличаться порядком следования первого и третьего полей, а также
порядком расположения записей.
Замечание
На практике в связь обычно вовлекается сразу несколько
таблиц. При этом одна из таблиц может иметь различного рода связи с
несколькими таблицами. В случаях, когда связанные таблицы, в свою
очередь, имеют связи с другими таблицами, образуется иерархия или дерево
связей.
Контроль целостности связи
Из перечисленных видов связи наиболее широко используется связь вида
1:М. Связь вида 1:1 можно считать частным случаем связи 1:М, когда одной
записи главной таблицы соответствует одна запись вспомогательной
таблицы. Связь М:1, по сути, является "зеркальным отображением" связи
1:М. Оставшийся вид связи М:М характеризуется как слабый вид связи или
даже как отсутствие связи. Поэтому в дальнейшем рассматривается связь
вида 1:М.
Напомним, что при образовании связи вида 1:М одна запись
главной таблицы (главная, родительская запись) оказывается связанной с
несколькими записями дополнительной (дополнительные, подчиненные записи)
и имеет место схема, показанная на рис. 3.6.
Контроль целостности связей обычно означает анализ
содержимого двух таблиц на соблюдение следующих правил:
каждой
записи основной таблицы соответствует нуль или более записей
дополнительной таблицы;
в
дополнительной таблице нет записей, которые не имеют родительских
записей в основной таблице;
каждая
запись дополнительной таблицы имеет только одну родительскую запись
основной таблицы.
Опишем действие контроля целостности при манипулировании
данными в таблицах. Рассмотрим три основные операции над данными двух
таблиц:
ввод новых
записей,
модификацию
записей,
удаление
записей.
При рассмотрении попытаемся охватить все возможные методы
организации контроля целостности. В реальных СУБД могут применяться
собственные методы, подобные описываемым.
При вводе новых записей возникает вопрос определения
последовательности ввода записей в таблицы такой, чтобы не допустить
нарушение целостности. Исходя из приведенных правил, логичной является
схема, при которой данные сначала вводятся в основную таблицу, а потом -
в дополнительную. Очередность ввода может быть установлена на уровне
целых таблиц или отдельных записей (случай одновременного ввода в
несколько открытых таблиц).
В процессе заполнения основной таблицы контроль
значений полей связи ведется как контроль обычного ключа (на совпадение
со значениями тех же полей других записей). Заполнение полей связи дополнительной
таблицы контролируется на предмет совпадения со значениями полей связи
основной таблицы. Если вновь вводимое значение в поле связи
дополнительной таблицы не совпадет ни с одним соответствующим значением в
записях основной таблицы, то ввод такого значения должен блокироваться.
Модификация записей. Изменение содержимого полей
связанных записей, не относящихся к полям связи, очевидно, должно
происходить обычным образом. Нас будет интересовать механизм изменения
полей связи.
При редактировании полей связи дополнительной таблицы
очевидным требованием является то, чтобы новое значение поля связи совпадало
сродителя, но остаться без
него не должна.
Редактирование поля связи основной таблицы разумно
подчинить одному из cледующих правил:
редактировать записи, у которых нет подчиненных записей. Если есть
подчиненные записи, то блокировать модификацию полей связи;
изменения в
полях связи основной записи мгновенно передавать во все поля связи всех
записей дополнительной таблицы (каскадное обновление).
В операциях удаления записей связанных таблиц
большую свободу, очевидно, имеют записи дополнительной таблицы. Удаление
их должно происходить практически бесконтрольно.
Удаление записей основной таблицы логично подчинить одному
из следующих правил:
удалять
можно запись, которая не имеет подчиненных записей;
запретить
(блокировать) удаление записи при наличии подчиненных записей, либо
удалять ее вместе со всеми подчиненными записями (каскадное удаление) соответствующим значением какой-либо записи основной таблицы. Т.
е. дополнительная запись может сменить .
Структурированный язык запросов SQL
Структурированный язык запросов SQL основан на реляционном исчислении с
переменными кортежами. Язык имеет несколько стандартов, наиболее
распространенными из которых являются SQL-89 и SQL-92
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Язык SQL предназначен для выполнения операций над таблицами (создание,
удаление, изменение структуры) и над данными таблиц (выборка, изменение,
добавление и удаление), а также некоторых сопутствующих операций. SQL
является непроцедурным языком и не содержит операторов
управления, организации подпрограмм, ввода-вывода и т. п. В связи с этим
SQL автономно не используется, обычно он погружен в среду встроенного
языка программирования СУБД (например, FoxPro СУБД Visual FoxPro,
ObjectPAL СУБД Paradox, Visual Basic for Applications СУБД Access).
В современных СУБД с интерактивным интерфейсом можно
создавать запросы, используя другие средства, например QBE. Однако
применение SQL зачастую позволяет повысить эффективность обработки
данных в базе. Например, при подготовке запроса в среде Access можно
перейти из окна Конструктора запросов (формулировки запроса по образцу
на языке QBE) в окно с эквивалентным оператором SQL. Подготовку нового
запроса путем редактирования уже имеющегося в ряде случае проще
выполнить путем изменения оператора SQL. В различных СУБД состав
операторов SQL может несколько отличаться.
Язык SQL не обладает функциями полноценного языка
разработки, а ориентирован на доступ к данным, поэтому его включают в
состав средств разработки программ. В этом случае его называют встроенным
SQL. Стандарт языка SQL поддерживают современные реализации
следующих языков программирования: PL/I, Ada, С, COBOL, Fortran, MUMPS и
Pascal.
В специализированных системах разработки приложений типа
клиент-сервер среда программирования, кроме того, обычно дополнена
коммуникационными средствами (установление и разъединение соединений с
серверами БД, обнаружение и обработка возникающих в сети ошибок и т.
д.), средствами разработки пользовательских интерфейсов, средствами
проектирования и отладки.
Различают два основных метода использования встроенного
SQL:
статический
динамический.
При статическом использовании языка (статический
SQL) в тексте программы имеются вызовы функций языка SQL, которые
жестко включаются в выполняемый модуль после компиляции. Изменения в
вызываемых функциях могут быть на уровне отдельных параметров вызовов с
помощью переменных языка программирования. При динамическом
использовании языка (динамический SQL) предполагается
динамическое построение вызовов SQL-функций и интерпретация этих
вызовов, например, обращение к данным удаленной базы, в ходе выполнения
программы. Динамический метод обычно применяется в случаях, когда в
приложении заранее неизвестен вид SQL-вызова и он строится в диалоге с
пользователем.
Основным назначением языка SQL (как и других языков для
работы с базами данных) является подготовка и выполнение запросов. В
результате выборки данных из одной или нескольких таблиц может быть
получено множество записей, называемое: представлением.
Представление по существу является таблицей,
формируемой в результате выполнения запроса. Можно сказать, что оно
является разновидностью хранимого запроса. По одним и тем же таблицам
можно построить несколько представлений. Само представление описывается
путем указания идентификатора представления и запроса, который должен
быть выполнен для его получения.
Для удобства работы с представлениями в язык SQL введено
понятие курсора. Курсор представляет собой своеобразный
указатель, используемый для перемещения по наборам записей при их
обработке.
Описание и использование курсора в языке SQL выполняется
следующим образом. В описательной части программы выполняют связывание
переменной типа курсор (CURSOR) с оператором SQL (обычно с оператором
SELECT). В выполняемой;, части программы производится открытие курсора
(OPEN <имя курсора>), перемещение курсора по записям (FETCH
<имя курсора>...), сопровождаемое соответствующей обработкой, и,
наконец, закрытие курсора (CLOSE <имя курсора>).
ОСНОВНЫЕ ОПЕРАТОРЫ ЯЗЫКА
Опишем минимальное подмножество языка SQL, опираясь на его реализацию в
стандартном интерфейсе ODBC (Open Database Connectivity - совместимость
открытых баз данных) фирмы Microsoft.
Операторы языка SQL можно условно разделить на два
подъязыка: язык определения данных (Data Definition Language - DDL) и
язык манипулирования данными (Data Manipulation Language - DML).
Основные операторы языка SQL представлены в табл. 3.3.
Рассмотрим формат и основные возможности важнейших
операторов, за исключением специфических операторов, отмеченных в
таблице символом "*". Несущественные операнды и элементы синтаксиса
(например, принятое во многих системах программирования правило ставить
";" в конце оператора) будем опускать.
2. Оператор удаления индекса имеет формат
вида:
DROP INDEX <имя индекса>
Этот оператор позволяет удалять созданный ранее индекс с
соответствующим именем. Так, например, для уничтожения индекса main_indx
к таблице emp достаточно записать оператор DROP INDEX main_indx.
3. Оператор создания представления имеет
формат вида:
CREATE VIEW <имя представления>
[(<имя столбца> [,<имя столбца> ]... )]
AS <оператор SELECT>
Данный оператор позволяет создать представление. Если имена
столбцов в представлении не указываются, то будут использоваться имена
столбцов из запроса, описываемого соответствующим оператором SELECT.
4. Оператор удаления представления имеет
формат вида:
DROP VIEW <имя представления>
Оператор позволяет удалить созданное ранее представление.
Заметим, что при удалении представления таблицы, участвующие в запросе,
удалению не подлежат. Удаление представления rерr производится
оператором вида:
DROP VIEW repr.
5. Оператор выборки записей имеет формат
вида:
SELECT [ALL | DISTINCT]
<список данных>
FROM <список таблиц>
[WHERE <условие выборки>]
[GROUP BY <имя столбца> [,<имя столбца>]... ]
[HAVING <условие поиска>]
[ORDER BY <спецификация> [,<снецификация>] ...]
Это наиболее важный оператор из всех операторов SQL.
Функциональные возможности его огромны. Рассмотрим основные из них.
Оператор SELECT позволяет производить выборку и вычисления
над данными из одной или нескольких таблиц. Результатом выполнения
оператора является ответная таблица, которая может иметь (ALL), или не
иметь (DISTINCT) повторяющиеся строки. По умолчанию в ответную таблицу
включаются все строки, в том числе и повторяющиеся. В отборе данных
участвуют записи одной или нескольких таблиц, перечисленных в списке
операнда FROM.
Список данных может содержать имена столбцов, участвующих в
запросе, а также выражения над столбцами. В простейшем случае в
выражениях можно записывать, имена столбцов, знаки арифметических
операций (+, -,*,/), константы и круглые скобки. Если в списке данных
записано выражение, то наряду с выборкой данных выполняются вычисления,
результаты которого попадают в новый (создаваемый)' '. столбец ответной
таблицы.
При использовании в списках данных имен столбцов нескольких
таблиц для указания принадлежности столбца некоторой таблице применяют
конструкцию вида:
<имя та6лицы>.<имя столбца>.
Операнд WHERE задает условия, которым должны удовлетворять
записи в результирующей таблице. Выражение <условие выборки>
является логическим. Его элементами могут быть имена столбцов, операции
сравнения, арифметические oneрации, логические связки (И, ИЛИ, НЕТ),
скобки, специальные функции LIKE, NULL, IN и т. д.
Операнд GROUP BY позволяет выделять в результирующем
множестве записей группы. Группой являются записи с совпадающими
значениями в столбцах, перечисленных за ключевыми словами GROUP BY.
Выделение групп требуется для использования в логических выражениях
операндов WHERE и HAVING, а также для выполнения операций (вычислений)
над группами.
В логических и арифметических выражениях можно использовать
следующие групповые операции (функции): AVG (среднее значение в
группе), МАХ (максимальное значение в группе), MIN (минимальное значение
в группе), SUM (сумма значений в группе), COUNT (число значений в
группе).
Операнд HAVING действует совместно с операндом GROUP BY и
используется для дополнительной селекции записей во время определения
групп. Правила записи <условия поиска> аналогичны правилам
формирования <условия выборки> операнда WHERE.
Операнд ORDER BY задает порядок сортировки результирующего
множества. Обычно каждая <спецификация> аналогична соответствующей
конструкции оператора CREATE INDEX и представляет собой пару вида:
<имя столбца> [ ASC | DESC ].
Замечание. Оператор SELECT может иметь и другие более сложные
синтаксические конструкции, которые мы подробно рассматривать не будем; а
поясним их смысл.
Одной из таких конструкций, например, являются так
называемые подзапросы. Они позволяют формулировать вложенные
запросы, когда результаты одного оператора SELECT используются в
логическом выражении условия выборки операнда WHERE другого оператора
SELECT.
Вторым примером более сложной формы оператора SELECT
является оператор, в котором отобранные записи в дальнейшем
предполагается модифицировать (конструкция FOR UPDATE OF). СУБД после
выполнения такого оператора обычно блокирует (защищает) отобранные
записи от модификации их другими пользователями.
Еще один случай специфического использования оператора
SELECT - выполнение объединений результирующих таблиц при выполнении
нескольких операторов SELECT (операнд UNION).
6. Оператор изменения записей имеет формат
вида:
UPDATE <имя та6лицы>
SET <имя столбца> " {<выражение> , NULL }
[, SET <имя столбца> ° {<выражение> , NULL }... ]
[WHERE <условие>]
Выполнение оператора UPDATE состоит в изменении значений в
определенных операндом SET столбцах таблицы для тех записей, которые
удовлетворяют условию, заданному операндом WHERE.
Новые значения полей в записях могут быть пустыми (NULL),
либо вычисляться в соответствии с арифметическим выражением. Правила
записи арифметических и логических выражений аналогичны соответствующим
правилам оператора SELECT.
7. Оператор вставки новых записей имеет
форматы двух видов:
INSERT INTO <имя таблицы>
[(<список столбцов>)]
VALUES (<список значений?-)
и
INSERT INTO <имя таблицы>
[(<список столбцов>)]
<предложение SELECT>
В первом формате оператор INSERT предназначен для ввода
новых записей с заданными значениями в столбцах. Порядок перечисления
имен столбцов должен со-. ответствовать порядку значений, перечисленных в
списке операнда VALUES. Если <список столбцов> опущен, то в
<списке значений> должны быть перечислены все значения в порядке
столбцов структуры таблицы.
Во втором формате оператор INSERT предназначен для ввода в
заданную таблицy новых строк, отобранных из другой таблицы с помощью
предложения SELECT.
8. Оператор удаления записей имеет формат
вида:
DELETE FROM <имя таблицы>
[WHERE <условие>]
Результатом выполнения оператора DELETE является удаление
из указанной таблицы строк, которые удовлетворяют условию, определенному
операндом WHERE. Если необязательный операнд WHERE опущен, т. е.
условие отбора удаляемых записей отсутствует, удалению подлежат все
записи таблицы.
В заключение отметим, что, по словам Дейта, язык SQL
является гибридом реляционной алгебры и реляционного исчисления. В нем
имеются элементы алгебры (оператор объединения UNION) и исчисления
(квантор существования EXISTS). Кроме того, язык SQL обладает
реляционной полнотой.
вида
содержимого в поле ключа записей индексного файла;