А.ЗЦЕЛОСТНОСТЬ РЕЛЯЦИОННЫХ ДАННЫХ
Одно важное следствие из определений, приведенных в предыдущем разделе, заключается в том, что каждое отношение имеет первичный ключ. Поскольку отношение — это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, никакие два кортежа отношения в произвольный заданный момент времени не могут быть дубликатами друг друга. Пусть R — отношение с атрибутами A1, A2, ..., An. Говорят, что множество атрибутов К= (Ai, Aj, ..., Ak)
отношения R является возможным ключом R тогда и только тогда, когда удовлетворяются два следующих независимых от времени условия:
1. Уникальность:
В произвольный заданный момент времени никакие два различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj, ..., Ak.
2. Минимальность:
Ни один из атрибутов Ai, Aj, ..., Ak не может быть исключен из К без нарушения условия уникальности.
Каждое отношение обладает по крайней мере одним возможным ключом, поскольку по меньшей мере комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один произвольным образом выбранный возможный ключ для данного отношения принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они имеются, называются альтернативными
ключами.
Пример.
Предположим, что как фамилии поставщиков, так и их номера являются уникальными — никакие два поставщика не имеют одного и того же номера или одной и той же фамилии. Тогда отношение S имеет два возможных ключа — НОМЕР_ПОСТАВЩИКА и ФАМИЛИЯ. Выберем НОМЕР_ПОСТАВЩИКА в качестве первичного ключа. Тогда ФАМИЛИЯ будет альтернативным ключом. Отметим, однако, что система DB2 не располагает какими-либо знаниями ни о первичном, ни об альтернативных ключах как таковых, хотя добиться уникальности можно с помощью предложения CREATE UNIQUE INDEX (см. раздел 3.3).
Продолжая обсуждение данного примера, рассмотрим атрибут НОМЕР_ПОСТАВЩИКА отношения SP. Ясно, что появление заданного значения этого атрибута, скажем, S1, в базе данных должно допускаться, только если это же значение входит как значение первичного ключа НОМЕР_ПОСТАВЩИКА в отношение S. В противном случае нельзя считать, что база данных находится в целостном состоянии. Такой атрибут, как SР.НОМЕР_ПОСТАВЩИКА, называется внешним
ключом. В общем случае внешний ключ — это атрибут или комбинация атрибутов одного отношения R2, значение которого обязательно должно совпадать со значением первичного ключа некоторого другого отношения R1, причем не требуется, чтобы R1 и R2 были различны. Заметим, что внешний ключ и соответствующий ему первичный ключ должны быть определены на одних и тех же доменах.
Теперь мы можем сформулировать два правила целостности для реляционной модели.
Примечание. Эти правила являются общими в том смысле, что от любой базы данных, которая согласуется с этой моделью, требуется удовлетворение этих правил. Однако для любой конкретной базы данных будет иметься множество дополнительных специфических правил, которые относятся к ней одной. Например, для базы данных поставщиков и деталей может иметься специфическое правило, требующее, чтобы объемы поставок находились, к примеру, в диапазоне от 1 до 9999. Но такие специфические правила выходят за рамки самой по себе реляционной модели.
1. Целостность по сущностям.
Не допускается, чтобы какой-либо атрибут, участвующий в первичном ключе базового отношения, принимал неопределенные значения.
2. Целостность по ссылкам.
Если базовое отношение R2 включает некоторый внешний ключ FK, соответствующий первичному ключу РК какого-либо базового отношения R1, то каждое значение FK в R2 должно либо а) быть равным значению РК в некотором кортеже R1, либо б) должно быть полностью неопределенным, т. е. каждое значение атрибута, участвующее в этом значении FK, должно быть неопределенным. При этом R1 и R2 не обязательно различны.
Базовое отношение соответствует тому, что мы назвали в тексте этой книги базовой таблицей: это — независимое именованное отношение (дальнейшее обсуждение см. в главе 3). Мотивировка правила целостности по сущностям заключается в следующем:
1. Базовые отношения соответствуют сущностям в реальном мире. Например, базовое отношение S соответствует множеству поставщиков в реальном мире.
2. Сущности в реальном мире по определению отличимы, т. е. они имеют некоторого рода уникальную идентификацию.
3. В реляционной модели функцию уникальной идентификации выполняют первичные ключи.
4. Таким образом, ситуация, когда первичный ключ принимает неопределенное значение, была бы, по существу, противоречивой — это, в действительности, говорило бы о том, что имеется некоторая сущность, которая не обладает индивидуальностью, и, следовательно, не существует. Отсюда название «целостность по сущностям».
Относительно второго правила («целостность по ссылкам») ясно, что для заданного значения внешнего ключа должно иметься соответствующее значение первичного ключа в некотором кортеже отношения, на которое производится ссылка, если это значение внешнего ключа не является неопределенным. Иногда, однако, необходимо допустить, чтобы внешний ключ принимал неопределенные значения. Предположим, например, что в данной компании может иметь место ситуация, когда некоторый служащий в настоящее время не назначен вообще ни в какой отдел. Для такого служащего атрибут — номер отдела, являющийся внешним ключом, должен был бы иметь неопределенное значение в кортеже, представляющем этого служащего в рассматриваемой базе данных.
Мы должны будем еще поговорить о первичных и внешних ключах в Приложении В.
