Базы данных - целостность. Обеспечение целостности баз данных

Целостность данных обеспечивается набором специальных предложений, называемых ограничениями целостности.

Ограничения целостности представляют собой утверждения о допустимых значениях отдельных информационных единиц и связях между ними.

В большинстве случаев ограничения целостности определяются особенностями предметной области (хотя могут отражать и чисто информационные характеристики).

Ограничения целостности могут относиться к разным информационным объектам: атрибутам, кортежам, отношениям, связям между ними и тому подобное.

Для полей (атрибутов) используются следующие виды ограничений:

· Тип и формат поля (автоматически допускают ввод только данных определенного типа).

· Задание диапазона значений. Данное ограничение используется обычно для числовых полей. Различают открытые и закрытые диапазоны: первые фиксируют значение только одной из границ, вторые – обеих границ.

· Недопустимость пустого поля. Ограничение позволяет избежать появления в БД «ничейных» записей, в которых пропущены какие-либо обязательные данные, например: поле «ФИО» должно обязательно иметь значение, а у поля «ученая степень» значение может отсутствовать.

· Задание домена. Ограничение позволяет избежать излишнего разнообразия данных, если его можно ограничить, например, значением поля «должность» для преподавателей может быть одно из следующих значений: ассистент, старший преподаватель, доцент, профессор.

· Проверка на уникальность значения какого-либо поля. Ограничение позволяет избежать записей-дубликатов. Данное ограничение возникает при отображении в базе данных каких-либо объектов, когда уникальное поле является идентификатором объекта; поэтому данное ограничение часто называют ограничением целостности объекта .

Приведенная классификация видов ограничений является довольно условной, так задание диапазона также можно считать способом задания домена.

Перечисленные выше ограничения определяют проверку значения поля вне зависимости от того, вводится ли это ограничение впервые или корректируется имеющееся в БД значение. Ограничения, используемые только при проверке допустимости корректировки, называют ограничениями перехода . Например, если в БД имеется поле «возраст сотрудника», то при корректировке значение этого поля может только увеличиваться; если в БД имеется поле «год рождения», то на корректировку этого поля должен быть наложен запрет. В случае попытки произвести некорректное исправление должно выдаваться диагностирующее сообщение.

Что касается ограничения целостности, относящегося к кортежам, то здесь имеется в виду либо ограничение на значение всей строки, рассматриваемой как единое целое (естественным ограничением является требование уникальности каждой строки таблицы), либо ограничения на соотношения значений отдельных полей в пределах одной строки (например, значение поля «стаж» не должно превышать «возраст»).

Существуют ограничения, проверяющие соотношения между записями одной таблицы, например, «год рождения матери» должен быть меньше, чем «год рождения ребенка»; нельзя быть родителем и ребенком одного и того же человека.

В качестве примера ограничений, относящихся ко всей таблице, можно привести следующий. Предположим, что фонд заработной платы формируется исходя из величины средней заработной платы одного сотрудника, которая составляет 10 000 р. Тогда в качестве ограничения целостности таблицы может быть задано выражение, указывающее, что среднее значение поля «оклад» должно быть не больше 10 000.

Если СУБД не позволяет контролировать какие-либо ограничения целостности, то следует создавать процедуры (программы), позволяющие это делать.

Все ограничения, которые были рассмотрены выше, затрагивают информационные единицы в пределах одной таблицы. Кроме такого рода ограничений имеются ограничения, относящиеся к нескольким взаимосвязанным таблицам, например, ограничение целостности связи , которое выражается в том, что значение атрибута, отражающего связь между объектами и являющегося внешним ключом отношения, обязательно должно совпадать с одним из значений атрибута, являющегося ключом отношения, описывающего соответствующий объект. Например, в БД имеются три таблицы: «Преподаватели», «Дисциплины» и таблица, отражающая связь между преподавателями и дисциплинами: код преподавателя в последней из трех таблиц должен соответствовать одному их кодов в таблице «Преподаватели», а код дисциплины – значению соответствующего поля в таблице «Дисциплины».

Своеобразным видом ограничения является запрет на обновление . Он может относиться и к отдельному полю, и ко всей записи, и к целой таблице. Например, не могут меняться значения таких полей, как «Дата рождения», «Место рождения»; или пусть имеется таблица «Поощрения» с полями: «Табельный номер сотрудника», «Вид поощрения», «Дата», - в такую таблицу записи могут только добавляться, а изменяться не могут.

В рассматриваемом примере наблюдается также ограничение по существованию между таблицей «Поощрения» и таблицей «Сотрудники»: табельный номер в таблице «Поощрения» должен обязательно присутствовать в таблице «Сотрудники»; при удалении записи в таблице «Сотрудники» все связанные с ней записи в таблице «Поощрения» также должны быть удалены.

Ограничения целостности разделяют по моменту контроля за соблюдением ограничения – на одномоментные и отложенные. Отложенные ограничения целостности могут не соблюдаться в процессе выполнения какой-либо группы операций, но обязаны быть соблюдены по завершении выполнения этой группы операций. С понятием отложенного ограничения тесно связано понятие транзакции. В системе Microsoft Access транзакция определяется как набор операций, результат которых подтверждается (сохраняется) в том и только том случае, если все операции набора прошли успешно. Если какая-либо из операций транзакции не выполнена, то все выполненные ранее операции отменяются, и данные возвращаются к тому состоянию, которое они имели до начала выполнения транзакции. Примером может служить перевод денег с одного банковского счета на другой, состоящий из двух операций: удаление денег с одного счета и добавление такой же суммы денег на другой счет.

Ограничения целостности разделяют по способу задания – на явные и неявные. Неявные ограничения определяются спецификой модели данных и проверяются СУБД автоматически. Неявные ограничения обычно относятся к классу синтаксических ограничений в отличие от семантических ограничений целостности, обусловленных спецификой предметной области.

Рассмотренные примеры ограничений целостности относятся к данным пользователя. Понятие же целостности может относиться и к служебной информации.

Наряду с понятием целостности БД, может быть введено понятие информационной целостности БнД, заключающееся в обеспечении правильности взаимосвязи всех его информационных компонентов.

Резюме. Задание ограничений целостности и их проверка являются важной частью проектирования и функционирования БнД. При проектировании БнД необходимо изучить, какие возможности по контролю целостности предоставляет используемая СУБД. Если СУБД автоматически не поддерживает нужное ограничение, то обеспечение его соблюдения становится заботой проектировщика.

Тесты для самоконтроля

1 . Утверждения о допустимых значениях отдельных информационных единиц и связях между ними называют:

а) ограничениями перехода;

б) ограничениями целостности связи;

в) ограничениями целостности.

2 . Ограничения целостности:

а) определяются в основном особенностями предметной области;

б) предназначены для отражения чисто информационных характеристик;

в) подразумевают, что пользователям разрешается выполнять некоторые действия.

3 . Могут не соблюдаться в процессе выполнения какой-либо группы операций, но обязаны быть соблюдены по завершении этой группы операций:

а) отложенные ограничения;

б) ограничения перехода;

в) явные ограничения.

4 . К классу синтаксических ограничений относятся:

а) ограничения целостности связи;

б) неявные ограничения;

в) ограничения перехода.

5 . Понятие транзакции связано с понятием:

а) отложенного ограничения;

б) одномоментного ограничения;

в) явного ограничения.

6 . По способу задания ограничения разделяют:

а) на одномоментные и отложенные;

б) на синтаксические и семантические;

в) на явные и неявные.

7 . Обеспечение соблюдения ограничений целостности:

а) является заботой пользователя;

б) является заботой проектировщика;

в) является функцией СУБД.

8 . Ограничения целостности являются важной компонентой:

а) даталогической модели;

б) базы данных;

в) инфологической модели.

НАСТОЛЬНЫЕ СУБД

На сегодняшний день известно более двух десятков форматов данных настольных СУБД, однако наиболее популярными, исходя из числа проданных копий, считаются dBase , Раrаdох , FoxPro и Access . Отмечают также СУБД Microsoft Data Engine – по существу серверную СУБД, представляющую собой «облегченную» версию Microsoft SQL Server , но предназначенную для использования главным образом в настольных системах и небольших рабочих группах.

Сведения о производителях перечисленных выше СУБД представлены в табл. 9.1.

DBase и Visual dBase

Первая промышленная версия СУБД dBase – dBase II появилась в начале 80-х годов. Благодаря простоте в использовании, нетребовательности к ресурсам компьютера и, что не менее важно, грамотной маркетинговой политике компании-производителя, этот продукт приобрел немалую популярность, а с выходом следующих его версий – dBase III и dBase III Рlus (1986 г.), оснащенных весьма комфортной по тем временам средой разработки и средствами манипуляции данными, быстро занял лидирующие позиции среди настольных СУБД и средств создания использующих их приложений.

Хранение данных в dBase основано на принципе «одна таблица – один файл» (эти файлы обычно имеют расширение *.dbf ). МЕМО – поля и ВLОВ – поля (доступные в поздних версиях dBase ) хранятся в отдельных файлах (обычно с расширением *.dbt ). Индексы для таблиц также хранятся в отдельных файлах.

Формат данных dBase является открытым, что позволило ряду других производителей заимствовать его для создания dBase -подобных СУБД, частично совместимых с dBase по форматам данных.

Помимо популярного формата данных dBase является родоначальником и некогда популярного семейства языков программирования, получившего название хВаsе . Однако для работы с данными формата dBase (или иных dBase -подобных СУБД) совершенно необязательно пользоваться диалектами хВаsе . Доступ к этим данным возможен с помощью ОDВС АРI (и соответствующих драйверов) и некоторых других механизмов доступа к данным.

После покупки dBase компанией Borland этот продукт, получивший впоследствии название Visual dBase , приобрел набор дополнительных возможностей, характерных для средств разработки этой компании, и для имевшейся у нее другой настольной СУБД – Раrаdох . Среди этих возможностей можно отметить специальные типы полей для графических данных, поддерживаемые индексы, хранение правил ссылочной целостности внутри самой базы данных, а также возможность манипулировать данными других форматов, в частности серверных СУБД, за счет использования ВDЕ АРI и SQL Links .

В настоящее время Visual dBase принадлежит компании dBase , Inс . Его версия – Visual dBase 7.5 имеет следующие возможности:

dBase и FoxPro всех версий;

· средства публикации данных в Internet и создания Web -клиентов;

· ядро доступа к данным Аdvantage Database Server фирмы Extended Systems и ОDВС - драйвер для доступа к данным этой СУБД;

· средства публикации отчетов в Web ;

· средства генерации исполняемых файлов и дистрибутивов.

В настоящее время к Visual dBase в качестве дополнения может быть приобретен компонент dСоnnections , позволяющий осуществить доступ к данным Оracle , Sybase , Informix , МS SQL Server , DB2 , InterBase из Visual dBase 7.5 и приложений, созданных с его помощью.

Компания DBase , Inс объявила также о проекте dBASE Open Source , целью которого является разработка сообществом пользователей dBase новых компонентов и классов с целью включения их в последующую версию dBase (получившую название dBase 2000 ). Иными словами, имеется тенденция превращения dBase (или его частей) в некоммерческий продукт с доступными исходными текстами.

Рarаdох

Раrаdох был разработан компанией Аnsa Software , и первая его версия увидела свет в 1985 году. Этот продукт был впоследствии приобретен компанией Воrland . С июля 1996 года он принадлежит компании Соrеl и является составной частью Соrеl 0ffice Professional .

В конце 80-х - начале 90-х годов Раrаdох , принадлежавший тогда компании Воrland International , был весьма популярной СУБД, в том числе и в нашей стране.

Принцип хранения данных в Раrаdох сходен с принципами хранения данных в dВаsе – каждая таблица хранится в своем файле (расширение *.db ), МЕМО - и ВLOB -поля хранятся в отдельном файле (расширение *.md ), как и индексы (расширение *.рх ). Однако, в отличие от dBase , формат данных Раrаdох не является открытым, поэтому для доступа к данным этого формата требуются специальные библиотеки.

Отсутствие «открытости» формата данных имеет свои достоинства. Так как в этой ситуации доступ к данным осуществляется только с помощью «знающих» этот формат библиотек, простое редактирование подобных данных по сравнению с данными открытых форматов типа dBase существенно затруднено. В этом случае возможны такие недоступные при использовании «открытых» форматов данных сервисы, как защита таблиц и отдельных полей паролем, хранение некоторых правил ссылочной целостности в самих таблицах – все эти сервисы предоставляются Раrаdох , начиная с первых версий этой СУБД.

По сравнению с аналогичными версиями dВаsе ранние версии Раrаdох обычно предоставляли разработчикам баз данных существенно более расширенные возможности, такие как использование деловой графики в DOS -приложениях, обновление данных в приложениях при многопользовательской работе, визуальные средства построения запросов, на основе интерфейса QВЕ – Query by Ехаmрlе , средства статистического анализа данных, а также средства визуального построения интерфейсов пользовательских приложений с автоматической генерацией кода на языке программирования РАL (Paradox Аррlication Language ).

Windows -версии СУБД Раrаdох , помимо перечисленных выше сервисов, позволяют также манипулировать данными других форматов, в частности dВаsе и данными, хранящимися в серверных СУБД. Что же касается базового формата данных, используемого в этом продукте, то он обладает теми же недостатками, что и все форматы данных настольных СУБД, и поэтому при возможности его стараются заменить на серверную СУБД, даже сохранив сам Раrаdох как средство разработки приложений и манипуляции данными.

Версия данной СУБД – Раrаdох 9 , поставляется в двух вариантах – Раrаdох 9 Standalone Edition и . Первый из них предназначен для использования в качестве настольной СУБД и входит в Соrеl Оffice Professional , второй – в качестве как настольной СУБД, так и средства разработки приложений и манипуляции данными в серверных СУБД. Обе версии содержат:

· средства манипуляции данными Раrаdох и dBase ;

· средства создания форм, отчетов и приложений;

· средства визуального построения запросов;

· средства публикации данных и отчетов в Internet и создания Web -клиентов;

· Cоrеl Web – сервер;

· ОDВС – драйвер для доступа к данным формата Раrаdох из Windows -приложений;

· средства для доступа к данным формата Раrаdох из Java -приложений.

Помимо этого, Раrаdох 9 Developer’s Edition содержит:

· Run – time - версию Раrаdох для поставки вместе с приложениями;

· средства создания дистрибутивов;

· драйверы SQL Links для доступа к данным серверных СУБД.

В последнее время популярность этого продукта как средства разработки несколько снизилась, хотя в мире эксплуатируется еще немало информационных систем, созданных с его помощью.

Целостность базы данных

Целостность базы данных - свойство базы данных, означающее, что БД содержит полную и непротиворечивую информацию, необходимую для корректного функционирования приложений. Для обеспечения целостности накладывают ограничения целостности.

См. также: Базы данных

Финансовый словарь Финам .

Смотреть что такое "Целостность базы данных" в других словарях:

целостность базы данных - Свойство базы данных, определяемое способностью системы управления базой данных защищать компоненты и связи базы данных от искажения в результате некорректных операций и сбоев технических средств. [ГОСТ 20886 85] Тематики организация данных в… … Справочник технического переводчика

Целостность базы данных - 2. Целостность базы данных Свойство базы данных, определяемое способностью системы управления базой данных защищать компоненты и связи базы данных от искажения в результате некорректных операций и сбоев технических средств Источник: ГОСТ 20886 85 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

- (database integrity) соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением… … Википедия

Сервер БД выполняет обслуживание и управление базой данных и отвечает за целостность и сохранность данных, а также обеспечивает операции ввода вывода при доступе клиента к информации. Архитектура клиент сервер состоит из клиентов и серверов.… … Википедия

Иерархическая модель базы данных состоит из объектов с указателями от родительских объектов к потомкам, соединяя вместе связанную информацию. Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней.… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Представление. Представление (англ. view, более созвучное не стандартное название «вид», в сленге программистов часто используется в качестве заимствования из английского «вьюха», «вьюшка»)… … Википедия

Реляционная база данных база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД. Использование реляционных баз данных было… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Индекс. Индекс (англ. index) объект базы данных, создаваемый с целью повышения производительности поиска данных. Таблицы в базе данных могут иметь большое количество строк, которые хранятся в … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Триггер (значения). Триггер (англ. trigger) это хранимая процедура особого типа, которую пользователь не вызывает непосредственно, а исполнение которой обусловлено действием по модификации… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Курсор (значения). Курсор ссылка на контекстную область памяти[источник не указан 126 дней]. В некоторых реализациях информационно логического языка SQL (Oracle,… … Википедия

Книги

Ядро Oracle. Внутреннее устройство для администраторов и разработчиков данных , Льюис Джонотан. В данной книге автор приводит только самую необходимую информацию о внутреннем устройстве СУБД Oracle, которую должен знать каждый администратор баз данных, чтобы успешно бороться с…
Ядро Oracle. Внутреннее устройство для администраторов и разработчиков баз данных , Льюис Джонатан. В данной книге автор приводит только самую необходимую информацию о внутреннем устройстве СУБД Oracle, которую должен знать каждый администратор баз данных, чтобы успешно бороться с…

Обеспечение целостности БД составляет необходимое условие успешного функционирования БД, особенно при ее сетевом использовании. Целостность БД - это свойство базы данных, означающее, что в ней содержится полная, непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация. Целостное состояние БД описывается с помощью ограничений целостности в виде условий, которым должны удовлетворять хранимые в базе данные .

Целостность сущностей описывается совокупностью ограничений которые должны выполняться для любых отношений в любых реляционных базах данных. Теоретики баз данных формулируют эти ограничения по-разному. Например, в называют «Условиями целостности … будем называть особые, отдельно хранящиеся данные, которыми на концептуальном уровне … представлено … правило (закон, критерий) принадлежности кортежей отношению, представленному этими данными (записями) в базе данных. К уровням целостности базы данных, как правило, присоединяются также спецификации условий принадлежности значений каждого из атрибутов реляционной таблицы к соответствующему ему домену в базе данных».

Из данного определения можем извлечь следующие простые формулировки ограничений:

1. Все строки таблицы должны иметь одинаковую структуру, одно и то же количество атрибутов.

2. Никакие две записи не могут совпадать. Если определен первичный ключ отношения, то каждая строка таблицы должна иметь свое значение первичного ключа.

3. Значения атрибутов должны быть атомарными.

4. Значения каждого атрибута должны быть взяты из некоторого фиксированного множества значений (домена).

Первое ограничение фиксирующее, что единственной структурой данных, используемых в реляционных БД, является отношение, по сути определяет само понятие отношения (таблица). Следствием второго ограничения является обязательное наличие атрибута, объявленного первичным ключом, обеспечивающим уникальность записей. Третье – не является строгим, т.е. результат невыполнения этого ограничения не обязательно скажется на целостности, но вероятность ошибок велика.

В ограничения целостности сущностей заключаются в требовании уникальности кортежей отношения (записей таблицы), из которого вытекают следующие ограничения:

1. отсутствие кортежей-дубликатов (данное требование предъявляется лишь к атрибутам первичных ключей);

2. отсутствие атрибутов с множественным характером значений.

1. Найти соответствие условий целостности из условиям, названным выше, (1 – 4).

2. Составить перечень атрибутов для сведений об адресе отношения СОТРУДНИК, обеспечивающих атомарность.

Ограничения целостности ссылок заключаются в том, что для любой записи с конкретным значением внешнего ключа должна обязательно существовать запись связанной таблицы-отношения с соответствующим значением первичного ключа.

Пример 1. Рассмотрим отношение СОТРУДНИКИ с внешним ключом «Код отдела» и связано с отношением ОТДЕЛЫ с первичным ключом «Код отдела» (см. рис. 8). Если существует сотрудник Волков И. И., работающий в отделе О1, то соответствующий отдел должен существовать и данные о нем должны храниться в таблице ОТДЕЛЫ .

Отношение Сотрудники

Отношение Отделы

Пример 2. Связь между таблицами Студент и Сдал осуществляется по полю НОМЕР_Зачетки, это связь типа один-ко-многим (1:М). Причем главной является таблица Студент, а подчиненной - таблица Сдал, т.к. в ней возможно любое количество записей со значением в поле НОМЕР_Зачетки, которое в таблице Студент может быть только один раз. Поле связи должно быть обязательно первичным ключом главной таблицы. Главную таблицу иногда называют родительской, а подчиненную - дочерней.

Поля связи в связываемых таблицах не обязательно должны иметь одинаковые имена, но значения полей должны быть взяты из одного и того же множества. Возможно использование для связи не только одного поля, но и совокупности полей.

Большинство СУБД реляционного типа, но не все, осуществляют контроль ссылочной целостности данных. Контроль данных на непротиворечивость осуществляется СУБД автоматически в следующих случаях:

1)При добавлении данных в подчиненную таблицу. Нельзя добавить строку, в которой поле связи содержит значение, отсутствующее в главной таблице. При добавлении данных в главную таблицу контроль ссылочной целостности не требуется.

2)При удалении данных из главной таблицы. Из главной таблицы запрещается удалять строку, если в подчиненной таблице есть строки, связанные с ней. Альтернативным способом решения проблемы сохранения ссылочной целостности данных при удалении является каскадное удаление, то есть удаление строки из главной таблицы с одновременным удалением соответствующих ей строк из подчиненной.

3)При модификации значения поля связи, как в главной, так и в подчиненной таблице. В подчиненной таблице значение поля связи можно изменить на другое значение, но только в случае, если новое значение есть в главной таблице. Изменить значение поля связи главной таблицы нельзя или следует произвести соответствующую замену и во всех строках подчиненной таблице, то есть выполнить каскадное изменение данных. Изменение в таблицах значений полей, не участвующих в связи контроля ссылочной целостности не требует.

Задания для самостоятельной работы

1. Добавить в таблицу СОТРУДНИКИ запись о Фроловой О.А., работающей в отделе кадров. Изобразить отношения СОТРУДНИКИ и ОТДЕЛЫ.

2. Удалить из таблицы ОТДЕЛЫ запись со значением атрибута Краткое_наим_отдела «ЛИД». Изобразить отношения СОТРУДНИКИ и ОТДЕЛЫ.

Замечания

1 Основное внимание в ограничениях целостности в иерархической модели уделяется целостности ссылок между предками и потомками с учетом основного правила: никакой потомок не может существовать без родителя.

2 В сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей из-за допустимости установления произвольных связей между записями.

Все операции над базой данных сводятся к манипуляциям с записями и полями таблиц. Обращаясь к нашему студенческому архиву (см. Таб.1), возможно, захочется узнать, кто из студентов учится в группе 407 – ответ: Сидоров (запись 3) и Соловьев (запись 4). Другой пример: кто среди студентов самый старший – ответ: Петров (запись 2). Это примеры простейших операций выборки.

Манипуляционная часть описывает два эквивалентных способа манипулирования реляционными данными - реляционную алгебру и реляционное счисление .

Обеспечение манипуляционной целостности характеризует свойство БД сохранять достоверность в результате выполняемых операций: выборка, объединение, пересечение, разность, соединение, проекция, деление и т.д. , входящие в набор базовых теоретико-множественных операций и специальных реляционных. Неустойчивость БД, другими словами, потеря целостности, приводит к ошибкам и даже разрушению данных. Обеспечение манипуляционной целостности находится в прямой зависимости от нормализации БД.

В основу манипуляционной части модели положена теория множеств с некоторыми уточнениями. Основная идея состоит в том, что, поскольку отношение - это множество, то средства манипулирования отношениями могут базироваться на традиционных теоретико-множественных операциях, дополненных некоторыми операциями, специфичными для БД.

Набор операций, предложенный Коддом, содержит восемь операций:

1)теоретико-множественные операции, такие как объединение, пересечение, разность и декартово произведение, а ко второму - селекция, проекция, соединение и деление

2)специальные реляционные операции, к которым относятся операция присваивания, позволяющая сохранить в БД результат вычисления алгебраических выражений, и операция переименования атрибутов, которая дает возможность корректно сформировать заголовок результирующего отношения - его схему.

Пример 1. Объединение. R3 = R1 È R2

Пусть отношение R1 - это таблица «Абитуриенты - победители олимпиады», а R2 - таблица «Абитуриенты, прошедшие по конкурсу на основании экзаменов».

Таблица Абитуриенты - победители олимпиады.

Таблица Абитуриенты, прошедшие по конкурсу на основании экзаменов.

Пусть основанием для зачисления в университет является победа в олимпиаде, либо успешная сдача вступительных экзаменов. Результат объединения (R3), который мы назовем «Абитуриенты, зачисленные в университет», включает все строки первой таблицы и недостающие строки из второй.

Таблица Абитуриенты, зачисленные в университет.

Пример 2. Пересечение. R3 = R1 Ç R2

Исходные данные те же, что и в случае объединения. Результат пересечения включает только те строки первой таблицы, которые есть во второй. В нашем случае результатом будет таблица, которую можно назвать «Абитуриенты, зачисленные в университет по двум показателям».

Таблица Абитуриенты, зачисленные в университет по двум показателям.

В теории множеств операции объединения, пересечения и разности имеют смысл для любых двух множеств. В случае реляционной алгебры это не так. Результатом любой из этих операций должно стать отношение, то есть множество однотипных строк, следовательно, операндами должны быть отношения с одинаковыми, а точнее совместимыми, схемами. Это означает, что отношения должны иметь одинаковую степень и одинаковые типы соответствующих атрибутов. Имена атрибутов могут отличаться, тогда после переименования можно выполнить основную операцию, то есть объединение, пересечение или разность.

Для операции декартово произведение, применяемой к паре отношений, важно, чтобы схемы, т.е. имена атрибутов были разными.

При нарушениях условий целостности возможно возникновение аномалий. Существует несколько видов аномалий: избыточности, обновления, включения, удаления.

Основная задача при проектировании реляционных БД -формирование оптимальных отношений.

Пример 1. Рассмотрим БД «Объединение кооперативов». В отношении ПОСТАВЩИКИ (НАЗВАНИЕ ПОСТАВЩИКА, АДРЕС ПОСТАВЩИКА, ТОВАР, ЦЕНА), в связи с такой его схемой, могут возникают следующие проблемы:

1. Аномалия избыточность: адрес поставщика повторяется для каждого повторяемого товара.

2. Аномалия обновления (потенциальная противоречивость, может и не возникнуть): вследствие избыточности можно обновить адрес поставщика в одном кортеже, оставив его неизменным в другом. При этом может оказаться, что для некоторых поставщиков нет единого адреса.

3. Аномалия удаления: при необходимости удаления всех товаров, поставляемых данным поставщиком, непреднамеренно можно утратить его адрес.

4. Аномалия включения: в БД может быть записан адрес поставщика, который в настоящее время не поставляет товар, можно поместить неопределенные значения атрибутов ТОВАР и ЦЕНА. Но если он начнет поставлять некоторый товар, можно забыть удалить кортеж с неопределенными значениями. ТОВАР и НАЗВАНИЕ ТОВАРА образуют ключ данного отношения, а поиск кортежей с неопределенными значениями может быть затруднен или невозможен.

Избыточность в данных потенциально приводит к различным аномалиям и нарушениям целостности данных. Аномалия это то, что не является нормой и в связи с этим считается странностью и исключением. Логически таблица БД построена, вроде бы, правильно, но возникает ошибка, которая может повлечь нарушение всей структуры БД. Т.к. аномалии проявляют себя при выполнении операций, изменяющих состояние базы данных, то различают следующие виды аномалий:

· Аномалии вставки (INSERT)

· Аномалии обновления (UPDATE)

· Аномалии удаления (DELETE)

Пример 2: Рассмотрим в качестве предметной области некоторую организацию, выполняющую некоторые проекты. В текущий момент состояние предметной области отражается следующими фактами:

· Сотрудник Иванов, работающий в 1 отделе, выполняет в первом проекте "Космос" задание 1 и во втором проекте "Климат" задание 1.

· Сотрудник Петров, работающий в 1 отделе, выполняет в первом проекте "Космос" задание 2.

· Сотрудник Сидоров, работающий во 2 отделе, выполняет в первом проекте "Космос" задание 3 и во втором проекте "Климат" задание 2.

Это состояние отражается в таблице СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ (курсивом выделены ключевые поля):

Аномалии вставки (INSERT)

В таблицу СОТРУДНИКИ_ОТДЕЛЫ_ПРОЕКТЫ нельзя вставить данные о сотруднике, который пока не участвует ни в одном проекте. Действительно, если, например, во втором отделе появляется новый сотрудник, скажем, Королев, и он пока не участвует ни в одном проекте, то мы должны вставить запись (4, Королев, 2, 33-22-11, null, null, null). Это сделать невозможно, т.к. поле №Проекта входит в состав потенциального ключа, и, следовательно, не может содержать null-значений.

Точно также нельзя вставить данные о проекте, над которым пока не работает ни один сотрудник.

Причина аномалии - хранение в одном отношении разнородной информации (и о сотрудниках, и о проектах, и о работах по проекту).

Вывод - логическая модель данных неадекватна модели предметной области. База данных, основанная на такой модели, будет работать неправильно.

Целостность базы данных

Це́лостность ба́зы да́нных (database integrity) - соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением целостности (integrity constraint). Примеры правил: вес детали должен быть положительным; количество знаков в телефонном номере не должно превышать 25; возраст родителей не может быть меньше возраста их биологического ребёнка и т.д.

Задача аналитика и проектировщика базы данных - возможно более полно выявить все имеющиеся ограничения целостности и задать их в базе данных.

Целостность БД не гарантирует достоверности содержащейся в ней информации, но обеспечивает по крайней мере правдоподобность этой информации, отвергая заведомо невероятные, невозможные значения. Таким образом, не следует путать целостность БД с достоверностью БД. Достоверность (или истинность) есть соответствие фактов, хранящихся в базе данных, реальному миру. Очевидно, что для определения достоверности БД требуется обладание полными знаниями как о содержимом БД, так и о реальном мире. Для определения целостности БД требуется лишь обладание знаниями о содержимом БД и о заданных для неё правилах. Поэтому СУБД может (и должна) контролировать целостность БД, но принципиально не в состоянии контролировать достоверность БД. Контроль достоверности БД может быть возложен только на человека, да и то в ограниченных масштабах, поскольку в ряде случаев люди тоже не обладают полнотой знаний о реальном мире.

Итак, БД может быть целостной, но не достоверной. Возможно и обратное: БД может быть достоверной, но не целостной. Последнее имеет место, если правила (ограничения целостности) заданы неверно.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Целостность базы данных" в других словарях:

Свойство базы данных, означающее, что БД содержит полную и непротиворечивую информацию, необходимую для корректного функционирования приложений. Для обеспечения целостности накладывают ограничения целостности. См. также: Базы данных Финансовый… … Финансовый словарь

Книги

Ядро Oracle. Внутреннее устройство для администраторов и разработчиков данных , Льюис Джонотан. В данной книге автор приводит только самую необходимую информацию о внутреннем устройстве СУБД Oracle, которую должен знать каждый администратор баз данных, чтобы успешно бороться с…
Ядро Oracle. Внутреннее устройство для администраторов и разработчиков баз данных , Льюис Джонатан. В данной книге автор приводит только самую необходимую информацию о внутреннем устройстве СУБД Oracle, которую должен знать каждый администратор баз данных, чтобы успешно бороться с…

Целостность баз данных

Под целостностью баз данных будем понимать некоторый набор требований нарушение которых приведет к противоречию между базой данныхи предметной областью которую она отражает.

Современные СУБД поддерживают возможности соблюдения тех или иных требований целостности.

Рассмотрим типы целостности и механизмы СУБД поддерживающие эти типы.

1)Сущностная целостность или целостность по первичному ключупо своему определению значение первичного ключа в таблице должно быть уникальным т.к. основной принцип Р.Б.Д. звучит что доступ к данным в таблице осуществляется по цепочке. Имя БД à Имя таблицы à Имя столбца à первичный ключ (значение).

Все современные СУБД поддерживают уникальность первичного ключа. Механизм поддержания уникальности первичного ключа основывается на понятие индекса см.ниже.

При определение первичного ключа СУБД автоматически создает индекс для поддержки его уникальности и для поиска поп первичному ключу.

2) Ссылочная целостность – это целостность поддерживается в связях между таблицами. Для того чтобы содержимое двух связанных таблиц правильно отражало предметную область. На операции изменяющие содержимое таблиц должны накладываться определенные ограничения (ограничения целостности). Это относится к трем операциям:

Удаление записей (из главной таблицы)

Изменение записей (в главной таблице)

Вставка записей во второстепенные таблицы.

Вводят ограничения на выполнение операций: удаление из главной таблицы, Обновления в главной таблице, вставка строк во вторичной таблице.

Удаление из главной таблице

СУБДподдерживает 4 вида сценария при удаление из главной таблицы.

1) при удаление из главной таблицы автоматически удаляет связанные записи из подчиненной таблицы (каскад).

2) Запрет на удаление записи из главной таблицы если она связана с какими-либо записями в подчиненной таблице.

3) После удаления записи из главной таблицы внешним ключам связанных записей в подчиненной таблице присваиваются значения NULL .

4) При удаление записи из главной таблицы внешним ключам второстепенных записей присваиваются значения по умолчанию.

Обновление записей в главной таблице

(Это касается обновления первичного ключа)

1) При обновление первичного ключа главной таблицыкаскадно изменяются значения внешнего ключа подчиненных таблиц.

2) При изменение первичного ключа в главной таблице соответствующим значениям ключам в подчиненной таблице присваиваются значения NULL .

3) При изменение первичного ключа в главной таблице соответствующим значениям ключам в подчиненной таблице присваиваются значение по умолчанию.

4) {2} Устанавливается запрет на обновление первичных ключей тех записей главной таблицы, которые связанны с какими-либо записями в подчиненной таблице.

Значение по умолчанию – при определение структуры таблицыдля каждого столбца

А) определенное значение по умолчанию

Б) разрешено присваивание значения NULL .

Простым механизмом поддержания целостности БД является тип столбца таблицы СУБД автоматически отслеживает операции записи в таблицу и случаи несоответствия типов либо отвергает запись – генерирует ошибку или осуществляет неявное преобразование типов. Для каждой СУБД свои правила генерации ошибки и преобразования в неявный тип.

Например в одних СУБД возможно 32 бит целое à 16бит целое, а в других невозможно из-за возможности потери данных свыше 16 бит.

4)Доменный механизм поддержания целостности. Под доменом в РБД понимается множество возможных значений, которые принимают данные хранящиеся в данном столбце. В частности в случае если домен совпадает со множеством значений данного типа, но часто домен является дополнительным ограничением. Если в столбце хранится номера месяца 1..12 то в домене находится 12 значений, а тип целый то есть домен уже. В большинстве СУБД домен определяется набором условийкоторые должны выполнятся для данных хранящихся в столбце. В случае если записываемые данные не удовлетворяют условию генерируется ошибка. (условие(1 <= =>12 )), предотвращая неправильное указание месяца.

5)Поддержание наличия возможных ключей в таблице.

Уникальность возможных ключей каки первичного поддерживается индексирование. атрибут индекса уникальный гарантирует уникальность любого столбца или группы столбцов, кроме этого индекс ускоряет поиск по соответствующему ключу. Замедляет операции редактирования.

6)Некоторые СУБД поддерживают создание новых типов данных к таким относятся SQL Server 2005там на основе технологии. Net можно создавать новые типы данных, которые фактически являются объектами со своими свойствами и методами. (Уже перевод РБД в Объектное РБД).

7) Триггеры (см лекция о триггерах) являются наиболее мощным средством поддержания целостности баз данных. Триггеры представляют собойпроцедуры хранящиеся в базе данных написанной на языке соответствующие СУБД и автоматически запускаемые при наступление некоторого события. При помощи триггеров можно проверять любые условия и запретить выполнение какой-либооперации, либо внести дополнительные измененияв другие таблицы. У триггеров существует три основные функции:

1) Запретить те или иные действия которые противоречат целостности базы данных.

2) Попутно с выполняемой операцией внести изменения в др. таблицы баз данных или структуру баз данных.

3) функция журналирования тех или иных действий в базе данных.