Реляционная модель данных

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВ

Разработчику Аналитику Архитектору

Математические основы

Реляционная модель описывает данные как отношения — множества кортежей с одинаковой структурой. В СУБД отношение материализуется таблицей.

Фундаментальные понятия

• Домен — множество допустимых значений атрибута с заданным типом и семантикой (например, возраст: целые числа от 0 до 150).
• Атрибут — именованная характеристика кортежа, связанная с доменом. Имя уникально в пределах отношения.
• Кортеж — набор значений атрибутов; в таблице представлен строкой.
• Отношение — множество кортежей одной структуры; в таблице — набор строк с общим заголовком столбцов.

Свойства отношений

Свойство	Смысл
Нет дубликатов кортежей	Отношение — множество, не мультимножество
Нет порядка строк	Позиция строки не несёт смысла
Нет порядка столбцов	Столбец идентифицируется именем, не позицией
Атомарность значений	Каждая ячейка — одно значение домена (связь с 1НФ)

---

Ограничения целостности

• Сущностная целостность — первичный ключ не содержит NULL и однозначно идентифицирует кортеж.
• Ссылочная целостность — внешний ключ ссылается на существующий первичный ключ родительской таблицы или равен NULL (если это разрешено).
• Доменная целостность — значение соответствует типу и диапазону столбца.
• Пользовательские правила — CHECK, триггеры, бизнес-логика на уровне БД.

Подробнее о синтаксисе ограничений: Ограничения целостности в SQL.

---

Пример проектирования: библиотека

Исходные требования: книги (ISBN, название, год), авторы (многие ко многим с книгами), выдачи читателям.

Сущности и ключи

-- Книга
CREATE TABLE books (
    isbn        VARCHAR(17) PRIMARY KEY,
    title       TEXT NOT NULL,
    year_published SMALLINT
);

-- Автор
CREATE TABLE authors (
    author_id   SERIAL PRIMARY KEY,
    full_name   TEXT NOT NULL
);

-- Связь M:N книга ↔ автор
CREATE TABLE book_authors (
    isbn        VARCHAR(17) NOT NULL REFERENCES books(isbn),
    author_id   INT NOT NULL REFERENCES authors(author_id),
    PRIMARY KEY (isbn, author_id)
);

-- Читатель
CREATE TABLE readers (
    card_number VARCHAR(10) PRIMARY KEY,
    full_name   TEXT NOT NULL,
    registered_at DATE NOT NULL DEFAULT CURRENT_DATE
);

-- Выдача (1:N читатель → выдачи)
CREATE TABLE loans (
    loan_id     SERIAL PRIMARY KEY,
    card_number VARCHAR(10) NOT NULL REFERENCES readers(card_number),
    isbn        VARCHAR(17) NOT NULL REFERENCES books(isbn),
    loan_date   DATE NOT NULL DEFAULT CURRENT_DATE,
    return_date DATE
);

Декомпозиция связи «многие-ко-многим» через таблицу book_authors — стандартный приём реляционного проектирования.

---

Контрольные вопросы

1. Почему отношение не допускает дублирующих кортежей, а таблица в Excel — допускает?
2. Как отсутствие внутреннего порядка атрибутов влияет на формулировку SQL-запросов?
3. Почему внешний ключ может быть NULL, а первичный — нет?
4. Как атомарность значений связана с первой нормальной формой?

---

См. также

• Нормализация данных
• DDL — определение структуры
• Эволюция систем хранения данных

---