Что такое реляционная база данных? Глубокое погружение

Реляционные базы данных — это полезный способ работы со структурированными данными. Они представляют данные организованным и понятным образом, что позволяет легко увидеть и понять взаимосвязи между структурами данных. Сегодня мы углубимся в реляционные базы данных и обсудим их преимущества, способы использования и многое другое.

Мы рассмотрим:

• Что такое реляционная база данных?
• Преимущества реляционных баз данных
• Применение реляционных баз данных
• Что такое SQL?
• Свойства реляционных таблиц
• Пример реляционной базы данных
• Подведение итогов и следующие шаги

Что такое реляционная база данных?

Реляционная база данных, или база данных SQL, хранит данные в таблицах и обеспечивает легкий доступ к связанным точкам данных. В реляционной базе данных каждая строка в таблице базы данных представляет собой запись с уникальным идентификатором, называемым ключом, а каждый столбец содержит атрибуты данных.

Таблицы в реляционной базе данных основаны на реляционной модели, которая является простым, интуитивно понятным способом представления данных. Давайте рассмотрим некоторые фундаментальные понятия реляционной модели данных на примере таблицы. Отношение — Student, атрибуты — First_Name, Student_ID и Student_Age.

Студент

• Атрибуты: Столбцы в таблице. Атрибуты определяют отношение, например, First_Name или Student_ID.
• Схема отношения: Представляет собой имя отношения с его атрибутами. Например, Student (First_Name, Student_ID, Student_Age) — это схема отношения для Student.
• Кортежи: Одна строка таблицы, содержащая одну запись. В таблице выше есть три кортежа, и один из них — Elliot 17 20.
• Степень: Количество атрибутов в отношении. Приведенное выше отношение имеет три атрибута.
• Кариндальность: Количество кортежей в отношении. У приведенного выше отношения их три.

Система управления реляционными базами данных

Система управления реляционными базами данных (RDBMS) — это программное обеспечение, которое используется для записи, манипулирования и извлечения данных в реляционной базе данных. Это программное обеспечение — отличный способ работы со связанными точками данных, которые необходимо поддерживать в безопасном и последовательном виде.

MySQL — самая популярная система управления реляционными базами данных (РСУБД) с открытым исходным кодом. Некоторые другие популярные программы для реляционных баз данных включают:

• MongoDB
• PostgreSQL
• Microsoft SQL Server
• Oracle Database
• Amazon Relational Database Service (RDS)
• IBM Informix

Нереляционные базы данных

Нереляционные базы данных, или базы данных NoSQL, хранят данные не в табличной форме. Они используют множество различных моделей данных для доступа и управления типами данных. Базы данных NoSQL отлично подходят для приложений с большими массивами данных, поскольку они обладают высокой отзывчивостью, масштабируемостью и адаптивностью.

Базы данных NoSQL предоставляют высокофункциональные API и типы данных, которые созданы для соответствующих моделей данных и оптимизированы для более высокой производительности.

Существует четыре основных типа баз данных NoSQL:

• хранилища ключей-значений
• Графовые базы данных
• Ориентированные на столбцы
• хранилище документов

Примечание: NoSQL означает не только SQL, потому что вы можете использовать их как с SQL, так и без него.

Преимущества реляционных баз данных

Существует множество преимуществ использования реляционной модели баз данных для управления данными и их хранения, в том числе:

• Гибкость: Легко расширять, обновлять и удалять данные, когда это необходимо.
• Атомарность: Атомарные транзакции обеспечивают либо фиксацию всей транзакции, либо отсутствие транзакции вообще. При потере связи реляционная база данных возвращается в прежнее состояние.
• Долговечность: Изменения, внесенные в базу данных, сохраняются навсегда, даже в случае сбоя системы.
• Непротиворечивость: В базу данных разрешено записывать только те данные, которые соответствуют правилам проверки данных.

Применение реляционных баз данных

Реляционные базы данных могут использоваться для различных целей, например, для разработки приложений:

• разработка приложений
• хранение данных
• Обслуживание данных в приложениях
• Хранение структурированных данных
• протоколирование приложений
• и т.д.

Они также полезны в различных отраслях, таких как:

• Розничная торговля и электронная коммерция
• Финансы
• Банковское дело
• Страхование
• ИТ
• Телеком
• Здравоохранение
• Производство

Что такое SQL?

SQL, или язык структурированных запросов, — это язык программирования, используемый для работы с данными в реляционной базе данных. Все основные реляционные системы управления базами данных используют SQL в качестве языка базы данных.

SQL является стандартным выбором благодаря своим преимуществам. Используя SQL, пользователи могут:

• получать доступ к данным в своей реляционной системе управления базами данных
• описывать, определять и манипулировать данными
• использовать модули, библиотеки и предварительные компиляторы SQL для встраивания его в другие языки программирования
• создавать и удалять базы данных и таблицы
• устанавливать разрешения на таблицы, процессы и представления.

Вы можете использовать операторы SQL для взаимодействия с реляционной базой данных. Эти команды объединены в три различные группы:

• Язык определения данных (DDL)

  • CREATE
  • ALTER
  • DROP

• Язык манипулирования данными (DML)

  • ВЫБРАТЬ
  • INSERT
  • UPDATE
  • DELETE

• Язык управления данными (DCL)

  • GRANT
  • REVOKE

Давайте рассмотрим, как использовать одну из этих команд. Вот как использовать команду CREATE DATABASE:

CREATE DATABASE DatabaseName;

Если вы хотите создать две базы данных, а затем отобразить список баз данных, вы можете сделать это:

CREATE DATABASE sampleDB1;
CREATE DATABASE sampleDB2;
SHOW DATABASES;

---> 
Database
information_schema
mysql
performance_schema
ri_db
sampleDB1
sampleDB2
sys

Примечание: Для отображения ваших баз данных используется команда SHOW DATABASE.

Свойства реляционных таблиц

Давайте рассмотрим некоторые характеристики реляционных таблиц:

Каждая строка уникальна

Нет двух одинаковых строк в таблице.

Значения являются атомарными

Атомарные значения не могут быть разбиты на более мелкие части. Реляционные таблицы не содержат повторяющихся групп или многозначных атрибутов. Это упрощает манипулирование данными.

Значения столбцов имеют одинаковый тип

Все значения в столбце относятся к одному и тому же домену на основе их типа данных. Это позволяет упростить доступ к данным, поскольку вы можете быть уверены в типе данных, содержащихся в данном столбце.

Последовательность столбцов не имеет значения

Колонки могут быть получены в любом порядке. Это позволяет пользователям совместно использовать одну и ту же таблицу, не заботясь о ее организации.

Последовательность строк не имеет значения

Строки реляционной таблицы могут быть получены в любом порядке. Добавление новых данных в таблицу не влияет на существующие запросы.

Каждый столбец имеет свое имя

Поскольку последовательность столбцов не имеет значения, на них нужно ссылаться по имени. Имя столбца не обязательно должно быть уникальным в пределах всей базы данных, а только в пределах отношения, в которое он входит.

Пример реляционной базы данных

Реляционные базы данных работают во многих различных сценариях. Допустим, есть колледж, который хочет хранить информацию о своих студентах, факультетах и преподавателях. Мы можем легко сделать это с помощью реляционной базы данных. В таблице ниже показана структура реляционной базы данных и некоторые примеры записей данных.

Таблица «Студенты»:

Таблица «Факультет»:

Таблица «Преподаватель»:

В этой базе данных есть три таблицы, которые хранят записи данных одного типа в организованном виде. После того как все данные определены и построены в базе данных, вы можете начать работу с системой управления базами данных (СУБД) для извлечения информации из различных таблиц.

Подведение итогов и следующие шаги

Поздравляем вас с первыми шагами в работе с реляционными базами данных! Они являются отличным инструментом для работы со структурированными данными. Вам еще многое предстоит узнать о базах данных, например:

• Первичные ключи и внешние ключи
• Нормализация
• Нормальная форма Бойса-Кодда

Чтобы изучить эти и другие понятия, ознакомьтесь с курсом Educative «Основы проектирования баз данных для инженеров-программистов». В этом курсе вы узнаете об основах баз данных и SQL. После завершения курса вы будете готовы перейти к более продвинутым концепциям, связанным с системами баз данных и SQL.

Счастливого обучения!

Продолжить чтение о базах данных и SQL на Educative

• Полное руководство по проектированию систем в 2022 году
• Что такое внешний ключ базы данных? Учебник для начинающих
• Что такое запрос к базе данных? Объяснение запросов SQL и NoSQL
• Учебник по MySQL Workbench: полное руководство по инструменту для работы с РСУБД

Начните обсуждение

Где еще может пригодиться реляционная база данных? Была ли эта статья полезной? Сообщите нам об этом в комментариях ниже!