Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Οι σχεσιακές ΒΔ εμφανίστηκαν για πρώτη φορά το 1970 σε μια εργασία του Ted Codd ερευνητή της IBM Το σχεσιακό λογικό μοντέλο χρησιμοποιεί τη μαθηματική τυποποίηση της σχέσης, η οποία χωρίς αυστηρότητα αντιστοιχεί στους γνωστούς μας πίνακες: Είναι ιδιαίτερα απλό και πρακτικό Συνοδεύεται από ένα σύνολο από πράξεις που ονομάστηκε σχεσιακή άλγεβρα Ανταγωνίστηκε με επιτυχία τα παλαιότερα λογικά μοντέλα (ιεραρχικό, δικτυωτό) Στην πράξη, έγινε γρήγορα εξαιρετικά δημοφιλές. Σήμερα χρησιμοποιείται από το μεγαλύτερο μέρος των εμπορικών Συστημάτων Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων (ΣΔΒΔ) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Βασικές Έννοιες του Σχεσιακού Μοντέλου Μια σχεσιακή βάση δεδομένων χρησιμοποιεί πίνακες (ή σχέσεις) για την οργάνωση των δεδομένων της Μια γραμμή ενός πίνακα ονομάζεται πλειάδα Μια στήλη ονομάζεται γνώρισμα Η συλλογή των τιμών μιας γραμμής περιγράφει ένα στιγμιότυπο οντότητας ή συσχέτισης του εννοιολογικού μοντέλου Κάθε πίνακας διαθέτει μια ονομασία όπως και κάθε στήλη του πίνακα έχει ένα όνομα Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Βασικές Έννοιες του Σχεσιακού Μοντέλου H σχέση Μάθημα Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Βασικές Έννοιες του Σχεσιακού Μοντέλου Σχήμα σχέσης ονομάζεται το σύνολο των ονομάτων των γνωρισμάτων που χαρακτηρίζουν τη σχέση Σχεσιακό σχήμα μιας ΒΔ ονομάζεται το σύνολο των σχημάτων των σχέσεων μιας ΒΔ Κάθε τιμή σε μια πλειάδα είναι ατομική Ένα γνώρισμα σε μια πλειάδα μπορεί να έχει ή να μην έχει τιμή. Η απουσία τιμής είναι γενικώς αποδεκτή και είναι γνωστή ως τιμή NULL Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Βασικές Έννοιες του Σχεσιακού Μοντέλου Το σχήμα της βάσης δεδομένων "Εκπαιδευτικό Ίδρυμα" Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Βασικές Έννοιες του Σχεσιακού Μοντέλου Το πλήθος των πλειάδων σε μια σχέση ονομάζεται cardinality Το πλήθος των γνωρισμάτων ονομάζεται arity Μια σχέση μπορεί να έχει ένα ή περισσότερα υποψήφια κλειδιά Ένα από τα υποψήφια κλειδιά επιλέγεται ως πρωτεύον κλειδί Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Βασικές Έννοιες του Σχεσιακού Μοντέλου Οι βασικές πράξεις που μπορούν να γίνουν σε μια σχεσιακή ΒΔ είναι η επιλογή η εισαγωγή η τροποποίηση και η διαγραφή Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Περιορισμοί Ακεραιότητας Σχεσιακών ΒΔ Οι κανόνες ακεραιότητας είναι ένα σύνολο περιορισμών, οι οποίοι εφαρμόζονται στα δεδομένα μιας σχεσιακής ΒΔ και έχουν σαν σκοπό να εμποδίσουν την εσφαλμένη τροποποίηση ή αναφορά των δεδομένων, κατά την εκτέλεση των βασικών πράξεων Είδη κανόνων ακεραιότητας Κανόνας του πεδίου ορισμού Κανόνας Κλειδιού Κανόνας Ακεραιότητας Οντοτήτων Κανόνας Αναφορικής Ακεραιότητας Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Περιορισμοί Ακεραιότητας Σχεσιακών ΒΔ Κανόνας του πεδίου ορισμού οι τιμές των γνωρισμάτων πρέπει να είναι ατομικές και επιπλέον να ανήκουν στον ίδιο τύπο δεδομένων Κανόνας Κλειδιού σε ένα πίνακα δεν επιτρέπεται δυο διαφορετικές εγγραφές να αποτελούνται από ακριβώς το ίδιο σύνολο τιμών Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Περιορισμοί Ακεραιότητας Σχεσιακών ΒΔ Κανόνας Ακεραιότητας Οντοτήτων δεν επιτρέπεται η τιμή ενός πεδίου κλειδιού να είναι NULL Κανόνας Αναφορικής Ακεραιότητας αν ένας πίνακας αναφέρει μέσα από τις εγγραφές του έναν άλλο πίνακα, η αναφορά αυτή πρέπει να είναι συνεπής Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Περιορισμοί Ακεραιότητας Σχεσιακών ΒΔ Ένα παράδειγμα μη τήρησης της αναφορικής ακεραιότητας Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Περιορισμοί Ακεραιότητας Σχεσιακών ΒΔ Πέραν των προηγούμενων τεσσάρων ειδών κανόνων ακεραιότητας, χρησιμοποιούνται συχνά και κανόνες που εξαρτώνται από τη διερμήνευση των δεδομένων σε σχέση με τους κανόνες και τη λογική που επικρατεί στον πραγματικό κόσμο. Ένα παράδειγμα είναι το πεδίο ΕξΦοίτησης του πίνακα Σπουδαστής. Αν δεχθούμε πως αναφερόμαστε σε τμήματα τετραετούς φοίτησης, τότε η αποδεκτή τιμή είναι μία εκ του συνόλου τιμών {Α, Β, Γ, Δ, Ε, ΣΤ, Ζ, Η, Πτυχίο}. Αυτό αποτελεί τον προσδιορισμό ενός κανόνα που θα πρέπει να τηρηθεί Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Κανόνες Ακεραιότητας και Σχεσιακές Πράξεις Παραβίαση κανόνων ακεραιότητας στην επιλογή Η επιλογή δεν επηρεάζει την ακεραιότητα των δεδομένων και συνεπώς δεν είναι δυνατόν να υπάρξει παραβίαση Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Κανόνες Ακεραιότητας και Σχεσιακές Πράξεις Παραβίαση κανόνων ακεραιότητας στην εισαγωγή Εισαγωγή εγγραφής χωρίς τιμή στο πεδίο κλειδί Εισαγωγή εγγραφής με τιμή στο πεδίο κλειδί που ήδη υπάρχει Εισαγωγή εγγραφής που κάποιο πεδίο της έχει διαφορετικό τύπο δεδομένων από αυτόν που έχει δηλωθεί στην ΒΔ Εισαγωγή εγγραφής που κάποιο πεδίο της είναι ξένο κλειδί και η τιμή του δεν υπάρχει στον αντίστοιχο πίνακα αναφοράς Εισαγωγή εγγραφής που κάποιο πεδίο της δεν συμφωνεί με τους κανόνες που έχουν τεθεί από την ίδια την εφαρμογή Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Κανόνες Ακεραιότητας και Σχεσιακές Πράξεις Παραβίαση κανόνων ακεραιότητας στη διαγραφή Κατά την διαγραφή μιας εγγραφής είναι δυνατόν να δημιουργηθούν προβλήματα ακεραιότητας σε πίνακες που έχουν ως ξένο κλειδί, το κλειδί της εγγραφής που διαγράφηκε (παραβίαση του κανόνα αναφορικής ακεραιότητας) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Κανόνες Ακεραιότητας και Σχεσιακές Πράξεις Παραβίαση αναφορικής ακεραιότητας μετά από διαγραφή εγγραφής Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Κανόνες Ακεραιότητας και Σχεσιακές Πράξεις Παραβίαση κανόνων ακεραιότητας στην τροποποίηση. Διακρίνουμε δυο περιπτώσεις: Αν η ενημέρωση περιλαμβάνει τροποποίηση σε πεδίο-κλειδί, τότε η ενημέρωση αντιστοιχεί σε: α) διαγραφή της εγγραφής και β) εισαγωγή της εγγραφής με το νέο κλειδί. Συνεπώς ισχύουν όσα αναφέρθηκαν στην εισαγωγή και διαγραφή Αν η ενημέρωση περιλαμβάνει τροποποιήσεις σε πεδία που δεν είναι κλειδιά, τότε ισχύουν οι τρεις τελευταίες περιπτώσεις της εισαγωγής Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Η Πράξη της Επιλογής σΕ (Α) Α είναι ο πίνακας στον οποίο γίνεται η επιλογή Ε είναι η συνθήκη επιλογής που μπορεί να περιέχει τους γνωστούς τελεστές >, <, >=, <=, , =, AND, OR, NOT Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

σΕξΦοίτησης=ΣΤ (Σπουδαστής) Η Σχεσιακή Άλγεβρα Να επιλεγούν οι εγγραφές των σπουδαστών που φοιτούν στο ΣΤ΄ εξάμηνο σπουδών σΕξΦοίτησης=ΣΤ (Σπουδαστής) Να επιλεγούν οι εγγραφές των καθηγητών που η βαθμίδας τους είναι Επίκουρος και το όνομά τους Γιώργος σ Όνομα=Γιώργος AND Βαθμίδα=Επίκουρος (Καθηγητής) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

σ ΕξΦοίτησης=Β ΟR ΟνομΤμήματος=Λογιστική (Σπουδαστής) Η Σχεσιακή Άλγεβρα Να επιλεγούν οι εγγραφές των σπουδαστών που φοιτούν στο Β εξάμηνο σπουδών ή είναι σπουδαστές του τμήματος Λογιστικής σ ΕξΦοίτησης=Β ΟR ΟνομΤμήματος=Λογιστική (Σπουδαστής) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Η Πράξη της Προβολής Π Σ1,Σ2,… (Α) Σ1, Σ2, … είναι οι στήλες που θα επιλεχθούν Α είναι ο πίνακας στο οποίο θα γίνει η προβολή Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Η Σχεσιακή Άλγεβρα Να προβληθούν τα ονόματα και τα επώνυμα των σπουδαστών Π Όνομα, Επώνυμο (Σπουδαστής) Να βρεθούν τα ονόματα και τα επώνυμα των σπουδαστών που φοιτούν στο Γ εξάμηνο του τμήματος Ηλεκτρολογίας Π Όνομα, Επώνυμο (σ ΟνομΤμήματος=Ηλεκτρολογία AND ΕξΦοίτησης=Γ (Σπουδαστής)) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Η Πράξη της Ένωσης δίνει ως αποτέλεσμα ένα τρίτο πίνακα που αποτελείται από τις εγγραφές των δύο αρχικών πινάκων Α  Β Α, Β δύο πίνακες που έχουν την ίδια δομή Να βρεθούν όλα τα επώνυμα των σπουδαστών και καθηγητών Π Επώνυμο (Σπουδαστής)  Π Επώνυμο (Καθηγητής) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Η Πράξη της Τομής δίνει ως αποτέλεσμα έναν τρίτο πίνακα που αποτελείται μόνο από τις κοινές εγγραφές των δύο αρχικών πινάκων Α  Β όπου Α, Β είναι πίνακες που έχουν την ίδια δομή Διερευνήστε αν υπάρχουν συνωνυμίες (επωνύμων) μεταξύ των καθηγητών και των σπουδαστών Π Επώνυμο (Σπουδαστής)  Π Επώνυμο (Καθηγητής) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Η Πράξη της Διαφοράς έχει ως αποτέλεσμα ένα νέο πίνακα που αποτελείται από τις εγγραφές του πρώτου πίνακα που δεν υπάρχουν στο δεύτερο πίνακα Α ­ Β Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Το Καρτεσιανό Γινόμενο δημιουργεί έναν τρίτο πίνακα, ο οποίος αποτελείται από τις στήλες και των δυο πινάκων και περιέχει όλους τους δυνατούς συνδυασμούς των εγγραφών των δυο πινάκων Α  Β Ο πίνακας του καρτεσιανού γινομένου έχει ως arity το άθροισμα των arities των Α και Β και ως cardinality το γινόμενο των cardinalities των Α και Β Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Η Πράξη της Σύνδεσης Α ΕΒ Ε μια συνθήκη που τίθεται ως δείκτης στο σύμβολο σύνδεσης Η σύνδεση είναι ισοδύναμη με το καρτεσιανό γινόμενο Α  Β και την επιλογή από αυτό των εγγραφών που ικανοποιούν την συνθήκη Ε, δηλ. είναι ισοδύναμο με τις πράξεις: σΕ (Α  Β) Η συνθήκη Ε πρακτικά αναφέρεται στην σχέση δυο στηλών του Α  Β Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Η πιο συνηθισμένη περίπτωση σύνδεσης είναι αυτή που η συνθήκη περιέχει την ισότητα δηλαδή από το καρτεσιανό γινόμενο Α  Β κρατάμε μόνο τις εγγραφές εκείνες που οι τιμές μιας στήλης είναι ίσες με τις τιμές μιας άλλης στήλης. Φυσική σύνδεση ονομάζεται η σύνδεση στην οποία οι δυο στήλες έχουν το ίδιο όνομα Η πράξη της σύνδεσης είναι ιδιαίτερα χρήσιμη γιατί μας επιτρέπει να συνδυάσουμε τις τιμές δυο ή περισσότερων πινάκων και να πάρουμε τη επιθυμητή πληροφορία Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Η Σχεσιακή Άλγεβρα Βρείτε τους κωδικούς των μαθημάτων που παρακολουθεί ο σπουδαστής Γεωργίου Π Κ_Μ (σ Επώνυμο=Γεωργίου (Σπουδαστής Αριθ_Μητρώου=Α_Μ Παρακολουθεί)) με τη χρήση του καρτεσιανού γινομένου: Σ1 = Σπουδαστής  Παρακολουθεί Σ2 = σΑριθ_Μητρώου=Α_Μ (Σ1) Σ3 = σ Επώνυμο=Γεωργίου (Σ2) Σ4 = Π Κ_Μ (Σ3) Σ1, Σ2, Σ3, ενδιάμεσοι πίνακες και Σ4 ο πίνακας αποτελέσματος Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Βρείτε τους τίτλους των μαθημάτων που διδάσκει ο καθηγητής Νίκος Αντύπας Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Π Τίτλος (σ Όνομα=Νίκος AND Επώνυμο=Αντύπας (Καθηγητής ΚωδικόςΚ=Διδάσκων Μάθημα)) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Βρείτε τα ονόματα και τα επώνυμα των προϊσταμένων καθηγητών όλων των τμημάτων καθώς και την ονομασία του αντίστοιχου τμήματος Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Π Όνομα, Επώνυμο, Ονομασία (Καθηγητής Κωδικός= Προιστάμενος Τμήμα) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Βρείτε τα ονόματα και επώνυμα των καθηγητών που έχουν γράψει συγγράμματα με αριθμό σελίδων άνω των 150, καθώς και τους αντίστοιχους τίτλους των συγγραμμάτων Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Π Όνομα, Επώνυμο, Τίτλος (σ Αριθμ_Σελίδων>150 ((Καθηγητής ΚωδικόςΚ=ΚωδΚαθηγητή Συγγράφει) ΚωδικόςΣ=ΚωδΣυγγράμματος Σύγγραμμα)) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Βρείτε τα ονόματα και επώνυμα των σπουδαστών καθώς και τα ονόματα και επώνυμα των καθηγητών που είναι προϊστάμενοι των αντίστοιχων τμημάτων που ανήκει ο κάθε σπουδαστής Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2

Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2 Η Σχεσιακή Άλγεβρα Π Σπουδαστής.Όνομα, Σπουδαστής. Επώνυμο, Καθηγητής.Όνομα, Καθηγητής.Επώνυμο ((Σπουδαστής ΟνομΤμηματος=Ονομασία Τμήμα) Προϊστάμενος = ΚωδικόςΚ Καθηγητής) Κεφάλαιο 5 Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων ISBN 978 960 931217 2