3 Relacioni model.pdf

7/23/2019 3 Relacioni model.pdf

1/44

Relacioni model podataka

Baze podataka 2011/2012

Katedra za raunarstvo

Elektronski fakultet u Niu

Prof.dr Leonid Stoimenov


2/44

3Pregled predavanja

Istorijat relacionog modela podataka Strukturna komponenta

Integritetna komponenta

SQL - podjezik za definisanje podataka


3/44


4/44

3Neke karakteristike relacionogmodela podataka

Jednostavan i elegantan Baza podataka je kolekcija vie relacija

Svaka relacija je tabela sa vrstama i kolonama

Tabelarna reprezentacija omoguava da se lako razume sadraj baze podataka, i

da se za manipulaciju podacima koristi jednostavan jezikvisokog nivoa SQL

SQL obuhvata DDL, DML, SDL


5/44

3Koncepti relacionog modelapodataka

Koncepti na nivou ekstenzije: Domen atributa Torka Pojava relacije Pojava baze podataka

Koncepti na nivou intenzije Atribut ema relacije ema baze podataka

Svi ostali koncepti se izvode iz osnovnih primenomodreenih formalnih matematikih - pravila


6/44

3Koncepti relacionog modela

U relacionom modelu podataka baza podataka se predstavlja

kao kolekcija relacija Relacija je tabela vrednosti

Svaka vrsta tabele predstavlja kolekciju vrednosti podataka kojesu u nekom odnosu Koristei koncepte ER modela podataka moemo rei da svaka vrsta

tablice odgovara nekoj pojavi entiteta iz realnog sveta ili nekoj pojavipoveznika

Svaka kolona tabele predstavlja kolekciju vrednosti podatakakoja opisuje neku odabranu osobinu realnog sistema Koristei koncepte ER modela podataka moemo rei da svaka kolona

tabele odgovara nekom atributu entiteta ili poveznika

Sve vrednosti u jednoj koloni pripadaju istom tipu podataka

U terminologiji relacionog modela podataka vrste se nazivajutorke, kolone atributi, a tabela se naziva relacija


7/44

3Definicija relacije

Neka je A={A1, A2,..., An} skup atributa realnog sistema, i neka jesvakom atributu Ai pridruen domen Di Domeni ne moraju biti razliiti

Definicija relacije

Relacija R na skupovima D1, D2,..., Dnje skup n-torki (torki) odkojih svaka sadri prvi element iz D1, drugi iz D2, ... , n-ti iz Dn

U relacionom modelu podataka domen D je skup atominih

vrednosti Domeni se specificiraju preko tipa podataka Korisno je da svaki domen ima naziv


8/44

3Domen

Logika definicija domena: Lokalni_telefonski_broj: skup 6-cifrenih telefonskih brojeva koji

su validni na podruju lokalne mrene grupe Ocena_studenta: celi broj izmeu 6 i 10 Kod_obrazovnog_profila: skup oznaka profila Elektronskog

fakulteta: E,EEN,EMK,MIM,RI,T,US

Tip podataka ili format domena: Lokalni_telefonski_broj: CHARACTER string oblika ccc-ccc Prelazna_ocena_studenta: INTEGER broj iz opsega 6-10 Kod_obrazovnog_profila: CHARACTER string iz skupa

{E,EEN,EMK,MIM,RI,T,US}


9/44

3Atribut

U relacionom modelu podataka polazna osnova za definisanje

koncepata strukturalne komponente je univerzalni skupatributa Obeleava se sa U, pri emu je U={Ai|i=1,n} To je skup stributa realnog sistema ili nekog njegovog dela koji se posmatra

mini sveta Svaki atribut Ai opisuje neku odabranu osobinu realnog sistema

Svakom atributu je pridruen domen, u oznaci dom(Ai), iz kojeg uzimavrednosti

U relacionom modelu podataka Svaki atribut ima pridruen domen Vie atributa moe imati isti domen Domeni su skupovi atominih vrednosti

Svi nazivi atributa u relaciji moraju biti razliiti


10/44

3ema relacije

ema relacijeje imenovana dvojka, u oznaci N(R,C), gde je: N naziv eme relacije, RU skup atributa relacije, a

C skup ogranienja integriteta relacije

Nje neformalna komponenta definicije koja opisuje njenu

semantiku u prirodnom jeziku Skup ogranienja integriteta C opisuje odnose izmeu elemenata

domena atributa iz R Ograniava koje e se torke pojaviti u instanci ove relacije

ema relacije slui da opie relaciju


11/44

3Primer eme relacije

Posmatraemo tip entiteta STUDENT sa atributima{IND,IME,PREZIME,BPI} Pri emu je uoeno da vae ogranienja(1) svaki student ima broj indeksa i ne postoje dva

studenta sa istim brojem indeksa(2) broj poloenih ispita (BPI) je vei od nule i manjiod 50

ema relacije koja predstavlja model ove klaseentiteta bi imala oblik:

STUDENT({IND,IME,PREZIME,BPI}, {1, 2})


12/44

3Obeleavanje eme relacije

Uobiajeno je da se ema relacije obeleava saR(A1, A2,..., An)R(A1:D1, A2:D2,..., An:Dn)

R naziv (ime) relacije A1, A2,..., An lista atributa relacije

D1, D2,..., Dn lista domena atributa relacije

A1 ogranienje tipa primarni klju relacije Primer :

RADNIK2 (MBR, LIME, LD, SBR)

RADNIK1 (MBR:integer, LIME:char(15),LD:real, SBR:integer)

Naziv

relacijeNazivi atributa

relacije

Domeni

atributa


13/44

3Pojava (instanca) relacije

Pojava relacije rnad emom relacije (R,C), u oznaci r(R),jeskup n-torki t = {t1,t2,...,tk} koje zadovoljavaju ogranienja C Svaka n-torka predstavlja ureenu listu od n-vrednosti, t=,

gde viDi ili vi=null i-ta vrednost torke t, koja odgovara atributu Ai, se obeleava sa t[Ai]

Primer:Jedna pojava relacije radniknad emom relacijeRADNIK (MBR, LIME, LD, SBR)je:


14/44

3Tabelarno predstavljanje relacije

Relacija r nad emom relacije R(A1, A2, ..., An) se predstavljatabelom ije kolone odgovaraju atributima, a vrste pojedinimn-torkama vrednosti ovih atributa Sve vrste moraju biti razliite

Primer:Relacija radnik definisana nad emom relacije

RADNIK(MBR, LIME, LD,SBR) se predstavlja tabelom

MBR LIME LD SBR

2203 MIRA 50000 10

2817 PERA 40000 20

2932 MIRA 35000 10

2995 GOCA 18000 30

radnik


15/44

3Svojstva relacije

ema relacije ne sadri dva jednaka naziva atributa Redosled naziva atributa u relaciji nije bitan

Relacija ne sadri dve jednake torke Redosled torki u relaciji nije bitan

Razlog:

Prva dva svojstva proizilaze iz definicije eme relacije (skup nazivaatributa, po definiciji skup ne moe sadrati dva meusobnojednaka elementa)

Druga dva svojstva proizilaze iz definicije relacije (skup torki).Posledica promene redosleda atributa i torki u relaciji nee bitigubitak informacije sadrane u relaciji.

( ) l


16/44

3ema i pojava (instanca) relacionebaze podatka

ema relacione baze podataka predstavlja konaan skupema relacija baze podatakaRi (i=1, 2,..., m) i skupmeurelacionih ogranienjaIC Oznaava se sa S(R1,R2,...,Rm;IC)

Pojava baze podataka nad emom S(R1,R2,...,Rm;IC), jeskup pojava ri ema relacija Ri(i=1, 2,..., m), pri emusvako ri zadovoljava ogranienja integriteta IC

Oznaava se sa s


17/44

3Primer: ema relacione baze podatakaFAKULTET

FAKULTET({STUDENT,PROFESOR,PREDMET,ZAPISNIK, NASTAVA};IC)STUDENT(Ind,Ime,Adresa,Status)PROFESOR(Id,Ime,KatId)PREDMET(KatId,PrKod,PrNaziv,Opis)

ZAPISNIK(StudId,PrKod,Rok,Ocena)IZBOR(StudId,PrKod,Semestar)NASTAVA(ProfId,PrKod,Semestar)

U ovoj emi je definisano: Ime eme baze podataka Imena ema relacija Imena atributa

Ogranienja integriteta IC nisu definisana


18/44

3Primer: ema relacione baze podatakaFAKULTET ogranienje domena

FAKULTET({STUDENT, PROFESOR, PREDMET, ZAPISNIK, NASTAVA}; IC)

STUDENT(Ind:INTEGER, Ime:STRING, Adresa:STRING, Status:STRING)

PROFESOR(Id:INTEGER, Ime:STRING, KatId:STRING)

PREDMET(KatID:STRING, PrKod:STRING,PrNaziv:STRING, Opis:STRING)

ZAPISNIK(StudId:INTEGER, PrKod:STRING, Rok:STRING, Ocena:INTEGER)

IZBOR(StudId:INTEGER, PrKod:STRING, Semestar:STRING)

NASTAVA(ProfId:INTEGER, PrKod:STRING, Semestar:STRING)

U ovoj emi su definisana ogranienja domena

Ostala ogranienja integriteta e biti definisana kasnije


19/44

3Primer: ema relacione baze podatakaPREDUZEE

PREDUZEE ({RADNIK, SEKTOR,PROJEKAT};IC)RADNIK(MBR, LIME, LD, SBR)

SEKTOR(SBR, SNAZIV, SLOK)

PROJEKAT(PBR, PNAZIV, SBR,PRUK)

Svaka ema relacije sadri specifikaciju primarnog kljua(podvueni atribut u emi relacije) i specifikaciju stranihkljueva (italic u emi relacije)


20/44

3Pojava baze podataka PREDUZEEradnik MBR LIME LD SB R

2203

2817

2932

2995

3305

35153819

MIRA

PERA

MIRA

GOCA

LAZA

JOVANVLADA

50 000

40 000

35 000

18 000

60 000

20 00065 000

10

20

10

30

40

2030

sektor projekatSBR SNAZIV SLOK PBR PNAZIV S B R PR U K

10

20

30

40

PROIZVODNJA

PROIZVODNJA

ININJERING

RAZVOJ

NI

BEOGRAD

NI

NI

100

200

300

400

PC

HOST

LAN

VIPX

10

20

30

40

2203

3305

3819

2817


21/44

3Klju relacije (1)

Svaka ema relacije ima bar jedan kljuDefinicija kljua:Skup atributa X R predstavlja klju eme relacije (R,C),ako za svako r vae sledea dva uslova:

U1: (

u,v r)(u[X]=v[X] u=v)U2: (

Y X)( U1)

U1: definiejedinstvenost vrednosti kjuaU2: definie minimalnost skupa atributa kljua Jedna ema relacije moe imati vie kljueva

To su ekvivalentni kljuevi ili kljuevi kandidati Jedan od ekvivalentnih kljueva se bira za primarni klju


22/44

3Klju relacije (2) Super klju (vai uslov U1)

Atribut ili skup atributa koji na jedinstven nain identifikuje torku urelaciji

Kandidat klju (vae uslovi U1 i U2) Super klju iji nijedan pravi podskup nema svojstvo super kljua u toj

relaciji

Primarni klju (vae uslovi U1 i U2) Kandidat klju izabran od strane projektanta baze podataka da na

jedinstven nain identifikuje torke relacije Preko ovog kljua se najee vri traenje u relaciji On se koristi kao strani klju u drugim emama relacija

Strani klju Atribut ili skup atributa jedne relacije koji se uparuje sa kljuem

kandidatom druge ili iste relacije


23/44

3Strani (spoljnji) klju relacije

Skup atributa SK relacije r je strani klju ove relacije akozadovoljava sledea dva uslova:

1. Ako se relacija r referencira na relaciju q, tada atributi iz SK

relacije r moraju imati isti domen kao atributi primarnog kljuaPK relacije q

2. Ako se torka t1 relacije r referencira na torku t2 relacije q, tadavrednost stranog kljua SK u torki t1 relacije r mora biti jednakavrednosti primarnog kljua PK u torki t2 relacije q ili moe imatinedefinisanu (NULL) vrednost

3


24/44

3Primer: ema baze podataka FAKULTETKljuevi kandidati

FAKULTET({STUDENT, PROFESOR, PREDMET, ZAPISNIK, NASTAVA}; IC)

STUDENT(Ind:INTEGER, Ime:STRING, Adresa:STRING,Status:STRING),Klju: {Ind}

PROFESOR(Id:INTEGER, Ime:STRING, KatId:STRING), Klju: {Id}PREDMET(KatId:STRING, PrKod:STRING,PrNaziv:STRING, Opis:STRING),

Kljuevi: {PrKod}, {KatId,PrNaziv}

ZAPISNIK(StudId:INTEGER, PrKod:STRING, Rok:STRING, Ocena:INTEGER),Klju: {StudId,PrKod,Rok}IZBOR(StudId:INTEGER, PrKod:STRING, Semestar:STRING), Klju:

{StudId,PrKod,Semestar}

NASTAVA(ProfId:INTEGER, PrKod:STRING, Semestar:STRING), Klju:{PrKod,Semestar}

U ovoj emi je definisano ogranienje domena i delimino ogranienjekljua (kljuevi kandidati

Ostala ogranienja integriteta e biti definisana kasnije

3


25/44

3Primer: ema baze podataka FAKULTETPrimarni kljuevi

FAKULTET(STUDENT, PROFESOR, PREDMET, ZAPISNIK, NASTAVA, IC)

STUDENT(Ind:INTEGER, Ime:STRING, Adresa:STRING,Status:STRING)

PROFESOR(Id:INTEGER, Ime:STRING, KatId:STRING)

PREDMET(KatId:STRING, PrKod:STRING,PrNaziv:STRING,Opis:STRING)

ZAPISNIK(StudId:INTEGER, PrKod:STRING, Rok:STRING,Ocena:INTEGER)

IZBOR(StudId:INTEGER, PrKod:STRING, Semestar:STRING)

NASTAVA(ProfId:INTEGER, PrKod:STRING, Semestar:STRING)

U ovoj emi su definisani domeni atributa i primarni klju Ostala ogranienja integriteta e biti definisana kasnije

3


26/44

3Primer: ema FAKULTETDefinicije stranih kljueva

ZAPISNIK(StudId) referencira STUDENT(Ind)ZAPISNIK(PrKod) referencira PREDMET(PrKod)

IZBOR(StudId) referencira STUDENT(Ind)

IZBOR(PrKod) referencira PREDMET(PrKod)

NASTAVA(ProfId) referencira PROFESOR(Id)

NASTAVA(PrKod) referencira PREDMET(PrKod)

Gore su definisana ogranienja integriteta tipa ogranienjestranog kljua

IZBOR(PrKod,Semestar) referencira NASTAVA (PrKod,Semestar)

Definisano ogranienje tipa zavisnost sadravanjao tomekasnije

3


27/44

3Integritetna komponenta (1)

Ogranienja predstavljaju neophodni sastavni deo definicije eme baze

podataka Koriste se pri formiranju i auriranju baze podataka u cilju odravanja sadraja

baze podataka u saglasnosti sa uoenim odnosima izmeu atributa realnogsistema

Ogranienja se mogu klasifikovati kao:

Ogranienja torkiproveravaju se za svaku torku relacije Primer: ogranienje 2 : broj poloenih ispita (BPI) je vei od nule i manji od 50

2(r)=T (ur)(0u[BPI]50)

Relaciona ogranienja proveravaju se meusobni odnosi vie torki jednerelacije

Ovim se regulie lokalna konzistentnost usaglaenost pojave relacije sa

definicijom eme relacije Primer: ogranienje 1: 1(r)=T (u,vr)(u[IND]=v[IND]u=v)

Meurelaciona ogranienja Regulie se globalna konzistentnost baze podataka - usaglaenost pojave baze

podataka sa definicijom eme baze podataka

3


28/44

3Integritetna komponenta (2)

U relacionom modelu podataka definiu se ogranienja uodnosu na kljueve, tipove entiteta, meusobnoreferenciranje i semantiku relacija

Nazivaju se redom: integritet kljueva integritet entiteta

referencijalni integritet

semantiki integritet

3


29/44

3Integritet kljueva Vrednosti kljueva kandidata moraju biti jedinstvene u

pojavi eme relacije Ovim se definie ogranienje jedinstvenosti

Razlog :

Jedinstvenost vrednosti kljueva kandidata je posledicainjenice da relacija predstavlja skup torki, te stoga u relaciji nemogu postojati dve iste torke

3


30/44

3Integritet entiteta

Niti vrednost primarnog kljua, niti bilo koje njegovekomponente, nesme imati nepoznatu (NULL) vrednost upojavi relacije

Razlog:

Poto primarni klju slui za identifikaciju pojedinih torkirelacije, to nepoznata vrednost primarnog kljua bionemoguila da se neke torke relacije identifikuju

3


31/44

3Referencijalni integritet To je zahtev da referencirana torka mora postojati (kada

semantika podataka to zahteva) Vaan tip referencijalnog integriteta je ogranienje stranog

kljua Ako u relaciji postoji strani klju, tada vrednost stranog kljua mora biti

jednaka vrednosti kljua kandidata neke torke referencirane relacije ili

imati null vrednost To je ogranienje koje se definie izmeu dve relacije u cilju

odravanja konzistentnosti meu torkama ovih relacija Razlog:

Referencijalni integritet obezbeuje da se svaka torka iz jedne relacije

referencira samo na postojeu torku u drugoj ili istoj relaciji

3S tiki i t it t


32/44

3Semantiki integritetOpta ogranienja

Dodatna pravila koja specificira korisnik ili DBA, a koja definiuili ograniavaju neke aspekte realnog sistema

Primer Broj zaposlenih u svakom sektoru preduzea nesme biti vei

od 20 Plata rukovodioca mora biti vea od plata njegovih radnika Ako korisnik postavi takvo ogranienje, onda on oekuje da ga

DBMS proverava i da nee dozvoliti da se u relacijusektorunese 21-vi radnik, odnosno u relaciju radnik LD radnika koji

je vei od LD-a njegovog rukovodioca

3


33/44

3Specifikacija ogranienja U relacijama baze podataka i izmeu relacija baze podataka

postoji veliki broj ogranienja integriteta Ova ogranienja treba eksplicitno uneti u emu baze podataka U emi relacije se eksplicitno specificiraju

Domeni atributa

Primarni klju Strani kljuevi i referenca na primarni klju Da li atribut moe imati NULL vrednost Da li atribut mora imati jedinstvenu vrednost

Da li atribut ima podrazumevanu vrednost

Ostala semantika ogranienja (koristi se mehanizam trigera i trvrnji)

3


34/44

3Ogranienja integriteta i DBMS Ogranienja integriteta se specificiraju u emi baze podataka i

eksplicitno specificiraju korienjem DDL-a, tako da ih DBMSmoe automatski nadzirati

Semantika ogranienja se mogu specificirati i kontrolisatiunutar aplikacionih programa za auriranje baze podataka ili se

mogu specificirati u emi baze podataka korienjemjezika zaspecificiranje ogranienja

Veina komercijalnih DBMS-a podrava integritet kljua ientiteta, dok manji broj podrava referencijalni i semantiki

integritet

3SQL definisanje podataka


35/44

3SQL - definisanje podatakaSpecificiranje tipa relacije

STUDENT (Ind:INTEGER, Ime:STRING,Adresa:STRING,Status:STRING), Klju: {Ind}

CREATE TABLE STUDENT (Ind INTEGER,

Ime CHAR(20),

Adresa CHAR(50),

Status CHAR(10) )

3SQL d fi i j d k


36/44

3SQL- definisanje podatakaSpecificiranje ogranienja kljua (1)

STUDENT (Ind:INTEGER, Ime:STRING,Adresa:STRING,Status:STRING), Klju: {Ind}

CREATE TABLE STUDENT (

Ind INTEGER,Ime CHAR(20),

Adresa CHAR(50),

Status CHAR(10),

PRIMARY KEY (Ind ) )

3SQL d fi i j d k


37/44

3SQL - definisanje podatakaSpecificiranje ogranienja kljua (2)

PREDMET(KatId:STRING, PrKod:STRING,PrNaziv:STRING,Opis:STRING), Kljuevi: {PrKod}, {KatId,PrNaziv}

CREATE TABLE PREDMET (

KatId CHAR(6),PrKod CHAR(4),

PrNaziv CHAR(20),

Opis CHAR(100),

PRIMARY KEY (PrKod),UNIQUE (KatId,PrNaziv) )

3SQL definisanje podataka S ifi i j


38/44

3SQL - definisanje podataka SpecificiranjeNULL i podrazumevanih vrednosti

STUDENT(Ind:INTEGER, Ime:STRING, Adresa:STRING,Status:STRING), Klju: {Ind}


Ind INTEGER,

Ime CHAR(20) NOT NULL,

Adresa CHAR(50),

Status CHAR(10) DEFAULT Bruco',PRIMARY KEY (Ind ) )


Ind INTEGER PRIMARY KEY,

Ime CHAR(20) NOT NULL,

Adresa CHAR(50),

Status CHAR(10) DEFAULT Bruco' )

3SQL d fi i j d t k


39/44

3SQL - definisanje podatakaSpecificiranje semantikih ogranienja

ZAPISNIK(StudId:INTEGER, PrKod:STRING, Rok:STRING, Ocena:INTEGER),Klju: {StudId,PrKod,Rok}

CREATE TABLE ZAPISNIK (

StudId INTEGER,PrKod CHAR(6),

Rok CHAR(6),

Ocena INTEGER NOT NULL,

PRIMARY KEY (StudId,PrKod,Rok),

CHECK (Ocena IN ( 5,6,7,8,9,10) AND VALUE IS NOT NULL),CHECK (StudId >0 AND StudId


40/44

3SQL - definisanje podatakaKreiranje korisniki definisanog domena

CREATE DOMAIN OCENA INTEGER

CHECK (VALUE IN (5,6,7,8,9,10) AND VALUE IS NOT NULL )

CREATE DOMAIN OCENA INTEGER

CHECK (Ocena >4 AND Ocena 0 AND StudId


41/44

3SQL - definisanje podatakaSpecificiranje ogranienja stranog kljua

STUDENT(Ind, Ime, Adresa,Status)

PROFESOR(Id, Ime, KatId)PREDMET(KatId, PrKod, PrNaziv, Opis)

ZAPISNIK(StudId, PrKod, Rok, Ocena)

IZBOR(StudId, PrKod, Semestar)

NASTAVA(ProfId, PrKod, Semestar)

CREATE TABLE ZAPISNIK (

StudId INTEGER,

PrKod CHAR(6),

Rok CHAR(6),

Ocena OCENA,PRIMARY KEY (StudId,PrKod,Rok),

FOREIGN KEY (StudId) REFERENCES STUDENT(Ind),

FOREIGN KEY (PrKod) REFERENCES PREDMET )

3SQL - manipulacija podacima


42/44

3SQL manipulacija podacimaUnos, brisanje i auriranje torki

INSERT

INTO STUDENT(Ind, Ime, Adresa,Status)VALUES (11708, Ana, Niavska 11 Pirot,apsolvent) Mogu se izostaviti imena atributa (kolona) u klauzuli INTO, ali se

vrednosti atributa moraju navesti u redosledu koji je defiisan emomrelacije

Dobar stil je da se imena atributa eksplicitno navedu

DELETE

FROM STUDENT S

WHERE S.ime= Ana Iz tabele STUDENT brie torku koja u koloni Ime ima vrednost Ana

UPDATE STUDENT S

SET S.Status= poslediplomacWHERE S.ind= 11708

U tabeli STUDENT aurira torku koja u koloni Ind ima vrednost 11708tako to postavlja novu vrednost poslediplomac u koloni Status

3


43/44

3Operacijska komponenta

Nad relacijama je definisan skup operacija Operacije omoguavaju specificiranje upita nad bazom

podataka

Rezultat pretraivanja je nova relacija koja moe bitiformirana od jedne ili vie relacija

Postoje dva tipa operacija nad relacionim modelompodataka: Operacije relacione algebre

Operacije relacionog rauna Nad torkama Nad domenima


44/44

Relacioni model podataka

Pitanja ???

Documents

3 Relacioni model.pdf