Целостность баз данных. Обеспечение целостности баз данных

Одним из основополагающих понятий в технологии баз данных является понятие целостности. В общем случае, это понятие, прежде всего, связано с тем, что база данных отражает в информационном виде некоторый объект реального мира или совокупность взаимосвязанных объектов реального мира. В реляционной модели объекты реального мира представлены в виде совокупности взаимосвязанных отношений. Целостность базы данных – это правила и средства, обеспечивающие надежную реализацию установленных межтабличных связей между всеми данными, содержащимися в базе. Поддержание целостности данных является достаточно серьезным и сложным вопросом. При эксплуатации базы данных ее повреждение может возникнуть по нескольким причинам: при сбое компьютера, вследствие ошибок в программном обеспечении, из-за некорректных действий пользователя.

Любое изменение в предметной области, значимое для построенной модели, должно отражаться в базе данных, и при этом должна сохраняться однозначная интерпретация информационной модели в терминах предметной области.

Поддержка целостности в реляционной модели данных в ее классическом понимании, включает в себя 3 аспекта.

Во-первых, это поддержка структурной целостности, которая трактуется как то, что реляционная СУБД должна допускать работу только с однородными структурами данных типа «реляционное отношение». При этом понятие «реляционного отношения» должно удовлетворять всем ограничениям, накладываемым на него в классической теории реляционной БД. Отсутствие дубликатов кортежей (строки отношений), соответственно, обязательное наличие первичного ключа (один или несколько столбцов (атрибутов), которые однозначно идентифицируют каждую запись в таблице, т.е. позволяют четко отличить одну запись от другой), отсутствие понятия упорядоченности кортежей.

В дополнение к структурной целостности необходимо рассмотреть проблему неопределенных Null значений. Неопределенное значение в реляционной базе данных интерпретируется как значение, неизвестное на данный момент времени. Это значение при появлении дополнительной информации в любой момент времени может быть заменено на некоторое конкретное значение.

Во-вторых, это поддержка языковой целостности, которая состоит в том, что реляционная СУБД должна обеспечивать языки описания и манипулирования данными не ниже стандарта SQL. Не должны быть доступны иные низкоуровневые средства манипулирования данными, не соответствующие стандарту.

Именно поэтому доступ к информации, хранимой в базе данных, и любые изменения этой информации могут быть выполнены только с использованием операторов языка SQL.

В-третьих, это поддержка ссылочной целостности (Declarative Referential Integrity, DRI), означает обеспечение одного из заданных принципов взаимосвязи между экземплярами кортежей взаимосвязанных отношений:

кортежи подчиненного отношения уничтожаются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ним;

кортежи основного отношения модифицируются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ним, при этом на месте ключа родительского отношения ставится неопределенное Null значение.

Ссылочная целостность обеспечивает поддержку непротиворечивого состояния БД в процессе модификации данных при выполнении операций добавления или удаления.

Кроме указанных ограничений целостности, которые в общем виде не определяют семантику БД, вводится понятие семантической поддержки целостности.

Структурная, языковая и ссылочная целостности определяют правила работы СУБД с реляционными структурами данных. Требования поддержки этих трех видов целостности говорят о том, что каждая СУБД должна уметь это делать, а разработчики должны это учитывать при построении БД с использованием реляционной модели. Эти три аспекта никак не касаются содержания БД. Для определения некоторых ограничений, которые связаны с содержанием БД, требуются другие методы. Именно эти методы и сведены в поддержку семантической целостности.

Семантическая поддержка может быть обеспечена двумя путями:

декларативный, выполняемый средствами языка SQL;

процедурный, выполняемый посредством триггеров и хранимых процедур.

Декларативный путь связан с наличием механизмов в рамках СУБД, обеспечивающих проверку и выполнение ряда декларативно заданных правил-ограничений, называемых чаще всего «бизнес-правилами» (Business Rules) или декларативными ограничениями целостности.

Выделяются следующие виды декларативных ограничений целостности:

ограничения целостности атрибута: значение по умолчанию, задание обязательности или необязательности значений (Null), задание условий на значения атрибутов. Задание значения по умолчанию означает, что каждый раз при вводе новой строки в отношение, при отсутствии данных в указанном столбце этому атрибуту присваивается именно значение по умолчанию;

ограничения целостности, задаваемые на уровне доменов, при поддержке доменной структуры. Эти ограничения удобны, если в БД присутствуют несколько столбцов разных отношений, которые принимают значения из одного и того же множества допустимых значений;

ограничения целостности, задаваемые на уровне отношения. Некоторые семантические правила невозможно преобразовать в выражения, которые будут применимы только к одному столбцу;

ограничения целостности, задаваемые на уровне связи между отношениями: задание обязательности связи, принципов каскадного удаления (при удалении записи в главной таблице обеспечивает удаление всех связанных записей в подчиненной таблице) и каскадного изменения данных (при изменении значения ключевого поля в главной таблице обеспечивает обновление всех связанных записей в подчиненной таблице), задание поддержки ограничений по мощности связи. Эти виды ограничений могут быть выражены заданием обязательности или необязательности значений внешних ключей (одного или нескольких полей в таблице, которые содержат ссылку на поле (поля) первичного ключа в другой таблице во взаимосвязанных отношениях).

Целостность данных в Access

В Access используется система правил, предназначенных для поддержания устойчивых и корректных связей между записями в связанных таблицах, а также обеспечивающих защиту от случайного удаления или изменения связанных данных. Для этого установлены следующие ограничения:

связанное поле главной таблицы является ключевым полем или имеет уникальный индекс;

связанные поля имеют один тип данных;

если таблицы являются связанными, то они должны быть таблицами базы данных Access. Для связанных таблиц из баз данных других форматов установить целостность данных невозможно. Для обеспечения целостности база данных, в которой находятся таблицы, должна быть открыта.

Для соблюдения этих правил в Access отслеживаются и блокируются следующие действия:

нельзя ввести в поле внешнего ключа связанной таблицы значение, не содержащееся в ключевом поле главной таблицы. Однако в поле внешнего ключа возможен ввод значений Null, показывающих, что записи не являются связанными. Например, нельзя сохранить запись, регистрирующую книгу, написанную несуществующим автором, но можно создать запись для книги, которая пока не отнесена ни к одному из авторов, если ввести значение Null в ключевое поле id_aвтopa;

нельзя удалить запись из главной таблицы, если существуют связанные с ней записи в подчиненной таблице. Например, невозможно удалить запись из таблицы Издательства, если в таблице Документы имеются книги, выпущенные этим издательством;

нельзя изменить значение первичного ключа в главной таблице, если существуют записи, связанные с данной записью. Например, невозможно изменить код сотрудника в таблице Авторы, если в таблице Документы имеются книги этого автора.

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 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.

Определение: База данных (БД) – это именованная совокупность взаимосвязанных данных, отражающая состояние объектов рассматриваемой предметной области и их отношений.

БД могут использоваться несколькими приложениями под управлением системы управления базой данных (СУБД).

В обычном смысле БД представляет собой файл или множество файлов, имеющих определенную организацию.

Два уровня представления данных: Физические данные – это данные, хранящиеся в памяти ЭВМ, на ее запоминающих устройствах. Для долговременного хранения больших объемов данных используется вторичная память (внешние запоминающие устройства – ВЗУ). Логическое представление данных соответствует пользовательскому представлению о данных. Логическое представление отражает существующие взаимосвязи между элементами данных.

Описание данных для конкретной информационной системы называется схемой . Данные требуется описывать на различных уровнях абстрагирования, описание каждого уровня представляет собой соответствующую схему.

Правила описания данных определяются выбранной моделью данных (основными являются реляционная модель данных, сетевая и иерархическая модели).

Модель данных состоит из трех компонентов :

– структура данных , представляющая точку зрения пользователя на БД;

– допустимые операции , выполняемые на определенной структуре данных;

– ограничения для контроля целостности данных.

Целостность БД означает поддержание данных в ней в таком состоянии, когда все значения данных «правильны» (отражают состояние реального объекта в пределах заданных ограничений по точности и временнόй согласованности) и подчиняются правилам взаимной непротиворечивости

Система управления базой данных (СУБД) – это программная система, обеспечивающая определение логической и физической структуры базы данных, ввод информации и доступ к ней, контроль целостности.

При использовании реляционного подхода к созданию БД основными свойствами СУБД являются следующие:

– вся информация в БД представлена в виде таблиц;

– все операции в БД реализуются как операции над таблицами, результатом выполнения этих операций также являются таблицы.

Определение реляционной модели включает ряд фундаментальных правил.

Каждая таблица поименована, состоит из строк и столбцов. Каждая строка описывает объект (запись о конкретном объекте). Каждый столбец описывает одну характеристику (атрибут ) объекта, его свойство.

Атрибут – это информационное отображение отдельного свойства некоторого объекта. Атрибут характеризуется именем и значением. Имя используется в качестве условного обозначения при обработке данных. Значение атрибута – это величина, характеризующая некоторое свойство объекта при конкретных обстоятельствах. Каждое значение принадлежит определенному типу (число, текст и т.п.).

Отношение (relation), или таблица , определяется как множество упорядоченных строк (хотя упорядочение строк несущественно, оно может повлиять только на эффективность доступа). Реляционные таблицы выражают отношение и состоят из строк и столбцов, удовлетворяющих следующим условиям: имена столбцов уникальны, нет повторяющихся строк, нет повторяющихся групп данных. Отношение называется нормализованным , если каждый компонент строки является простым (атомарным, не состоящим из группы значений) значением. Это не позволяет заменять значение атрибута другим отношением (это привело бы к сетевому или иерархическому представлению).

В отношении могут существовать несколько одиночных или составных атрибутов, которые однозначно идентифицируют каждую строку таблицы. Такие атрибуты называют ключами . Один из них выбирается в качестве первичного ключа .

Каждый элемент данных (значение атрибута объекта) определяется пересечением строки и столбца. Чтобы найти нужный элемент нужно указать имя содержащей его таблицы, значение первичного ключа строки (или ее уникального идентификатора) и столбец, содержащий этот атрибут.

Первичные ключи обеспечат не только однозначность при поиске информации (они являются уникальными), но и позволят связать данные, находящиеся в двух таблицах.

Для упорядочения записей в таблице по значениям выбранного поля или нескольких полей используются индексы , добавляемые к таблицам. Каждой таблице может соответствовать несколько индексов, позволяющих выполнять быстрый поиск данных (используется специальный алгоритм быстрого поиска, например – двоичный поиск) в таблице по различным ключам. Фактически данные в таблице хранятся в неупорядоченном виде (в порядке записи), а упорядоченными являются только индексы.

Данные, хранящиеся в различных таблицах, взаимосвязаны. Поэтому при создании БД в ней размещаются не только сами таблицы, но и сохраняются существующие между ними связи (отношения). Создавать и запоминать связи в БД необязательно, но их использование гарантирует получение правильных результатов при выполнении сложных запросов.

Существуют различные типы отношений:

1. Один-ко-многим (1:N ): единственной записи в первой таблице может соответствовать несколько записей во второй таблице;

2. Многие-ко-многим (N:N ): записям в первой таблице может соответствовать несколько записей во второй и наоборот – каждой записи из второй таблицы может соответствовать множество записей в первой таблице;

3. Один-к-одному (1:1): каждой записи в одной таблице соответствует одна запись во второй.

При работе с БД в данных может возникнуть несогласованность по ряду причин: вследствие сбоя, ошибки в программе, некорректного проектирования и т.п. В этом случае говорят о нарушении целостности данных . Установленные связи помогают поддерживать целостность, согласованность информации.

Для создания реляционной БД необходимо выполнить ее проектирование , целью которого является определение структуры БД в соответствии с требованиями, предъявляемыми к реляционным БД. Этот процесс очень важен, так как ошибки в проектировании могут привести не только к неэффективной обработке данных, хранящихся в БД, но и к искажению данных, к нарушению их целостности. Эта работа включает определение набора таблиц, которые будут входить в БД; столбцов, принадлежащих каждой таблице; ключевых атрибутов индексов; взаимо­связей между таблицами и столбцами.

Описание реальных объектов и взаимосвязей между ними во многом носит субъективный характер, но есть определенные общие правила, в частности, правила нормализации . В ходе нормализации обеспечивается защита целостности данных путем устранения дублирования данных. Соблюдение ограничений при определении конкретных отношений в БД связано с реализацией так называемых нормальных форм (стандартов проектирования).

СУБД – это система программного обеспечения, инструментарий для работы с базами банных. Они включают средства для реализации функций описания БД, разработки приложений, обработки обращений к БД, которые поступают от прикладных программ и/или конечных пользователей, поддержания целостности БД.

В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то, что они могут по разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает нам возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД В качестве такого учебного объекта мы выберем СУБД Мiсrоsоft Access, входящую в пакет Мiсrоsоft .

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Информационные технологии

Экзамен будет состоять тест по теории контрольное практическое задание по правовым системам.. На практическом задании по правовым системам надо будет.. Найти документ..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Информационная технология обработки данных
Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие ста

Цели внедрения информационных технологий
Основная цель ИТ (информационных технологий) - в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользовате

Современные информационные технологии
В современном обществе основным техническим средством технологии переработки информации служит ПК, который существенно повлиял как на концепцию построения и использования технологических процессов,

Правовое регулирование в России
ИТ бурно развиваются с 80-х годов 20 в., играют качественно новую роль в экономической и социальной жизни развитых стран: оказывают огромное влияние на общество, экономику, профессиональную деятель

Понятие информационной системы
Следует отметить, что в современной науке вообще и в юридической в частности нет единого подхода к определению информационной системы. Еще в 1960 г. Д.А. Керимов высказал м

Полнотекстовое индексирование
Если рассматривать классификаторы как средства поиска правовой информации, с учетом также того, что в настоящей работе будут обсуждаться принципы построения именно поисковых систем, представляется

Информация, ее виды, свойства и роль в ИТ
Определение: Информация – это любые сведения и данные, отражающие св-ва объектов в природных, социальных, технических системах и передаваемые звуковыми, графическими или иными

Свойства информации
Итак, информация является динамическим объектом, образующимся в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов. Как и всякий объект, она обладает свойствами (объекты различимы п

Адекватность информации
Под адекватностью понимают степень соответствия информации, полученной потребителем, тому, что автор вложил в ее содержание (то есть в данные). Поскольку информация является продуктом взаимодейс

Точность информации
Рассматривается степень близости полученной информации к реальному состоянию объекта. Атрибутивные свойства - это те свойства, которые отображают внутреннюю при

Структура простейшей базы данных
Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-т

Свойства полей базы данных
Поля базы данных не просто определяют структуру базы - они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей

Типы данных
Базы данных Мiсrosоft Access работают со следующими типами данных: · Текстовый - тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 симв

Объекты базы данных
Основные типы объектов рассмотрим на примере СУБД Мiсrоsоft Access. В версии Мiсrоsоft Access2000 эта СУБД позволяет создавать и использовать объекты семи различных типов. Таблицы

Презентации
Презентация - слово, имеющее два значения: · обычное, в смысле: показ нового товара, предъявление широкой публике новой коллекции мод или кинофильма; то ж

Официальная презентация
Официальная презентация - различного рода отчеты, доклады и т.д. перед вышестоящим начальством, которое смотрит на Вас «холодными» глазами. Здесь необходим строгий дизайн, выдержанность, е

Понятие топологии сети. Базовые топологии
Важнейшей характеристикой локальной сети является ее топология, или, другими словами, конфигурация. Топологией или "топологией сети", называется

Понятие глобальной сети. Понятие Интернет
В настоящее время компьютерные сети выходят за пределы ЛВС и вырастают в глобальные компьютерные сети(ГВС), охватывая целые страны и континенты. Самые первые типы л

Способы передачи информации, коммутация в сетях
Передача данных в сетях производится следующими традиционными методами: коммутацией каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. Коммутация – это метод

Компьютерные сети
Решать задачи общения, получения и передачи данных, совместного использования компьютерных ресурсов позволяют компьютерные сети. Компьютерная сеть - это комплекс аппаратных и программных сре

Возможности Интернет
Интернет предоставляет своим пользователям услуги двух видов Информационные услуги: · Доступ к информации по любой области человеческой деятельн

Адреса компьютеров в Интернет
Каждому компьютеру, постоянно или временно подключенному к Интернет, присваивается уникальный номер, который называют IP-адресом. Это число длиной 32 бита, которое представл

Краткая история развития поисковых систем
В начальный период развития Интернет, число его пользователей было невелико, а объем доступной информации сравнительно небольшим. В большинстве своем, доступ к сети Интернет имели лишь сотрудники н

Модуль индексирования
Модуль индексирования состоит из трех вспомогательных программ (роботов): Spider (паук) – программа, предназначенная для скачивания веб-страниц. «Паук» обеспечивает скачивание страницы и и

Поисковый сервер
Поисковый сервер является важнейшим элементом всей системы, так как от алгоритмов, которые лежат в основе ее функционирования, напрямую зависит качество и скорость поиска. Поисковый сервер

Поиск по ключевым словам
Набор ключевых слов, по которым ведется поиск, называют также критерием поиска или темой поиска. Запрос может состоять как из одного слова, так и из сочетания слов, объединенных операторам

Расширенный поиск
Поисковые системы могут предоставлять в распоряжение пользователя механизм, позволяющий формировать сложный запрос. Переход по ссылке Расширенный поискдает возможность редактироват

Основные службы Интернет
Интернет представляет широкий набор коммуникационных и информационных услуг (служб). Выбор службы зависит от стоящей перед пользователем задачи. З

Универсальный указатель ресурса
Для подключения к удаленным серверам необходимо указать местонахождение нужного ресурса. Идентификатор, который используется для этой цели называется универсальным указателем ресурса - URL (

Браузеры. MS Internet Explorer
Программа-клиент, которая обеспечивает доступ к информационным ресурсам Интернет, называется браузер (англ. browse - просматривать, листать) или обозреватель. Существует несколько видов бр

Веб-страница - гипермедиа документ
WWW состоит из множества взаимосвязанных документов - веб-страниц. Связь осуществляется при помощи гиперссылок (или короче - ссылок). При наведении курсора мыши на ссылку, он принимает вид “выбор с

Структура веб-страницы
Для создания веб-страниц используется гипертекстовый язык описания документов - HTML (Hyper Text Markup Language). Это язык програм

Путешествие по WWW
Для работы с WWW используются: · Панель Адресная строка- переход к новому сайту. · Панель инструментов - работа с полученными данными. · Элементы веб-стр

Адреса электронной почты
Электронная почта (E-mail от англ. Electronic mail) является основным видом сетевых услуг. Обмен сообщениями реализуется через систему почтовых серверов. Для каждого пользователя на

Планирование защиты
Объектом атаки может стать как передаваемая по сети информация, так и компьютер, подключенный к Интернет. Обеспечить полную безопасность при работе в Интернет невозможно, однако предварите

Блокировка возможных атак
Для блокировки атак используются: · Антивирусные программы. Вирус можно получить вместе с каким-либо файлом со страниц WWW, с электронной почтой или с сообщением в режиме реальног

Компьютерные вирусы
Компьютерным вирусом называется программа, способная внедряться в другие программы, размножаться (саморепликация) и выполнять несанкционированные действия. Вирусы могут

Первый сетевой вирус
Как известно, прототипом Интернета является сеть Пентагона. Считается, что первый сетевой вирус Creeper появился здесь. Та программа, которая там выступала в качестве вируса, могла сама выйти в сет

Коды некоторых стран в доменных именах
Код страны Страна AM Армения AQ Антарктида

Определения к экзамену
1. Информационные технологии 2. Процесс 3. Инструментарий информационных технологий 4. Основные компоненты информационной технологии обработки данных (сбор данных, обрабо

банк база данный case технология

Понятие целостности является одним из основополагающих в теории БД. Любая БД содержит в себе информацию об объектах реального мира, находящихся в связи между собой. Под целостностью БД понимается соответствие модели предметной области, хранимой в БД, объектам реального мира и их связям между собой в каждый момент времени. Целостность бывает физической и логической.

Под физической целостностью понимается возможность физического доступа к данным в любой момент времени, а также то, что эти данные не утрачены. Логическая ценность означает отсутствие логических ошибок в БД - нерушение структуры всей БД или отдельных объектов, удаление или некорректное изменение связей между объектами и т. д.

Поддержание целостности БД включает проверку целостности и ее восстановление в случае обнаружения противоречий. В реляционной модели имеется три основных критерия, обеспечивающих поддержку логической целостности БД.

• 1. Поддержка структурной целостности. Это означает, что любая реляционная БД строится только над структурами данных, удовлетворяющих свойствам реляционных отношений.
• 2. Поддержка языковой целостности. Любая реляционная СУБД должна иметь возможность описывать данные и манипулировать ими в формате не ниже стандарта SQL. Это означает, что доступ к информации БД может быть выполнен только при помощи операторов SQL.
• 3. Поддержка ссылочной целостности. Этот принцип гласит, что при изменении данных во взаимосвязанных отношениях могжет произойти только одно из следующих действий:
  • - кортежи подчиненного отношения должны уничтожаться при удалении кортежа основного отношения, связанного с ними;
  • - кортежи основного отношения можно удалять только при отсутствии связанных с ними кортежей подчиненного отношения;
  • - кортежи подчиненного отношения при удалении кортежа основного отношения, связанного с ними, не удалаются, но модифицируются таким образом, что на месте ключа родительского отношения устанавливается значение NULL.

Ссылочная целостность поддерживает БД в непротиворечивом состоянии при модификации данных в процессе добавления или удаления.

Кроме рассмотренных критериев, вводится также понятие семантической целостности БД. Обеспечение семантической целостности модели БД является одной из наиболее важных задач. Этот механизм называется механизмом ограничения целостности. Ограничения целостности означают по своей сути возможность или наоборот невозможность отдельным информационным единицам, содержащимся в БД, принимать те или иные значения и участвовать в связях с другими информационными единицами.

Ограничения семантической целостности могут задаваться либо декларативным (при описании БД), либо процедурным (в программах обработки данных) путями. Имеются следующие виды декларативных ограничений целостности:

1. Ограничения целостности атрибута - устанавливаются ограничения на значение по умолчанию, уникальность значения, на тип и формат значений, диапазон значений, на указание признака определенного или неопределенного значения, на домен, соответствующий данному атрибуту.

При задании значения по умолчанию каждый раз при вводе новой записи в таблицу при отсутствии прямого указания на значение атрибута этому атрибуту присваивается заданное значение.

Ограничение на уникальность обычно устанавливается тогда, когда уникальное значение является идентификатором некоторого объекта. Поэтому признак уникальности часто соответствует первичному ключу отношения (в случае, если ключ не является составным). При установлении ограничения на уникальность проверяется допустимость данного значение путем просмотра всей таблицы.

Тип значения определяет допустимые для данного атрибута символы (числа, буквы, логические переменные и т.д.), а формат устанавливает более жесткие ограничения на возможные значения (например, формат “дата”).

Ограничение диапазона значений устанавливается в большинстве случаев для числовых типов данных. Диапазоны бывают односторонние (указывается только нижняя или верхняя границы) или двусторонние. Односторонний диапазон всегда является открытым, а двусторонний диапазон может быть как открытым, так и закрытым.

Признак определенного значения (обязательность заполнения) не допускает пустого значения атрибута.

Ограничение на домен означает, что атрибут может принимать значения только из определенного множества значений.

• 2. Ограничения целостности кортежа. Под этим подразумеваются возможные ограничения на соотношения значений отдельных атрибутов в пределах одной строки таблицы. Например, дата возврата книгу в библиотеку не может предшествовать дате взятия ее читателем.
• 3. Ограничения целостности отношения. В этом случае устанавливаются ограничения на соотношения данных, находящихся в разных строках таблицы. Примером может служить проверка на уникальность первичного ключа.
• 4. Ограничения целостности взаимосвязанных отношений - ограничения целостности связи и ограничения по существованию.

Ограничение целостности связи означает, что значение внешних ключей таблицы, отражающей связь между двумя объектами, всегда должны соответствовать одному из значений первичных ключей таблиц, описывающих эти объекты.

Под ограничением по существованию понимается, что для существования данного объекта в данной таблице необходимо, чтобы он был связан с определенным объектом в другой таблице. Это ограничение является более сильным по сравнению с ограничением по связи, поскольку в этом случае устанавливается обязательный класс принадлежности связи. Удаление записей подчиненной таблицы никогда не должно приводить к нарушению ограничения целостности по связи или по существованию.

Иногда в БД реализуется так называемая обратная связь по существованию, когда запись в основной таблице не может существовать без связанных с ней записей в подчиненной таблице. Такой вид ограничений целостности является более сложным с точки зрения его контроля, так как при удалении записи из подчиненной таблицы нужно проверять, есть ли в ней еще записи с таким же значением внешнего ключа.

Кроме того, в ряде случаев имеются ограничения целостности кардинальности связи: число элементов в связи должно находиться в некотором диапазоне - закрытом или открытом. Например, одной записи в главной таблице должно соответствовать не меньше определенного количества записей в подчиненной таблице.

Существуют также ограничения целостности, задаваемые на уровне более чем двух таблиц. Эти ограничения поддерживают логическую согласованность между данными, хранимыми во взаимосвязанных таблицах.

• 5. Ограничения целостности алгоритмических зависимостей. Если в БД имеются производные данные, которые получаются в результате каких-то операций, выполненных над другими данными (исходные данные), то изменение производных данных либо должно быть следствием изменения исходных данных, либо вообще запрещено.
• 6. Запрет на обновления. Этот запрет может относиться к любому объекту - атрибуту, строке или таблице. Так, во многих СУБД этот запрет распространяется на значения первичных ключей.

Ограничения целостности бывают одномоментными и отложенными. Отложенные ограничения целостности в процессе выполнения каких-либо действий не соблюдаются, но должны быть обязательно соблюдены после их завершения. Примером отложенных ограничений могут являться транзакции - совокупности действий, переводящих БД из одного согласованного состояния в другое согласованное состояние. В процессе выполнения транзакции БД может какое-то время находиться в несогласованном состоянии, однако после завершения транзакции согласованное состояние БД должно быть восстановлено.

По режиму проверки корректности БД проверка на ограничение целостности может выполняться в момент осуществления операций над данными (оперативный режим) или независимо в заданный момент времени (аудит БД).

Ограничение целостности может распространяться не только на данные, но и на служебную информацию. В частности, в реляционных СУБД это означает поддержание соответствия между индексными файлами и соответствующими им индексируемыми файлами БД.

Существует также понятие информационной целостности банка данных, которое заключается в обеспечении согласованности совместного функционирования всех его компонентов, к которым относятся файлы БД, файлы прикладных программ, форматов ввода-вывода, отчетов и т.д.

В различных СУБД имеются разные возможности поддержки ограничений целостности. Если какое-либо ограничение целостности не поддерживается автоматически конкретной СУБД, то эту задачу должен решать администратор БД.

Для поддержки целостности может использоваться механизм триггеров - действий, активирующихся при возникновении определенного события.

Ряд ограничений целостности следует непосредственно из описания предметной области в рамках ER-модели.

• 1. Ограничение на уникальность. Ключи таблиц являются уникальными идентификаторами.
• 2. Между первичными ключами (уникальными идентификаторами) и другими атрибутами имеются функциональные зависимости.
• 3. При наличии связи между сущностями могут присутствовать ограничения по связи. Тип связи и класс ее принадлежности определяет ограничение целостности на связь между сущностями.
• 4. Для статических свойств сущности можно устанавливать запрет на обновление, Если свойством является некоторое условие, то значения атрибута может быть неопределенными.

Подводя итог, необходимо подчеркнуть, что при проектировании БД нужно определить все ограничения целостности, которые следуют как из специфики предметной области, так и из особенностей используемых прикладных программ, и разработать механизмы их поддержания.