موضوع مقاله: داده‌پایگاه پیوندی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # داده‌پایگاه پیوندی | مقدمه: داده‌پایگاه پیوندی یا پایگاه داده‌ی رابطه‌ای به آن دسته از پایگاه‌های داده گفته می‌شود که بر اساس مدل رابطه‌ای طراحی و ایجاد شده باشند. | ## بخش 1: داده‌پایگاه پیوندی | پس از پایگاه‌های داده‌ای سلسله مراتبی و شبکه‌ای، که هر یک دارای ضعف‌هایی بودند، متخصصان در جستجوی مدلی بودند که دارای ساختار داده‌ای با انتزاع قوی ابداع گردید. این مدل دارای ساختار داده‌ای با انتزاع قوی بوده و اساساً ساختار داده‌ای در آن بر اساس یک مفهوم ریاضی به نام رابطه استوار است. در اینجا لازم است به این نکته توجه شود که مفهوم رابطه با مفهوم ریاضی آن تاحدودی متفاوت است. ساختار داده‌های رابطه‌ای برای طراحی پایگاه داده‌ها در سطح انتزاعی پایین‌تر از سطح مدل‌سازی، به یک ساختار داده‌ای از یک مدل داده‌ای نیاز است و اساساً همین مدل داده‌ای تأمین‌کننده محیط انتزاعی است. در پایگاه داده رابطه‌ای بالاخص در محیط انتزاعی مورد استفاده کاربر، رابطه نمایشی جدولی دارد و اساساً پایگاه داده رابطه‌ای مجموعه‌ای است از تعدادی نوع جدول. مفاهیم ساختار جدولی عبارتند از: سطر، جدول و ستون هر جدول از نظر محتوای داده‌ای مجموعه‌ای است از نمونه‌های متمایز از انواع سطرها و هر سطر نیز مجموعه‌ای از مقادیر است که هر کدام از یک مجموعه برگرفته شده‌اند. لازم است ذکر شود که در ساختار جدولی، تنها عنصر ساختاری اساسی همین مفهوم نوع جدول است. تعریف رابطه با فرض وجود n مجموعه S1، S2، …، Sn رابطه R تعریف شده روی این n مجموعه، مجموعه‌ای است از n تایی‌ها که به آن تاپل می‌گویند به نحوی که جزء اول هر n تایی از S1، جزء دوم از S2 و… مقدار بگیرد. برای درک بهتر موضوع مثالی را از جدول اعضای کتابخانه در یک دانشگاه با جزییات بیشتر بیان می‌کنیم. ، Dn رابطه R از دو قسمت تشکیل شده‌است: ۱- مجموعه عنوان: مجموعه‌ای نامدار است که از n صفت به صورت Ai: Di که در آن هر Ai نام یک صفت است و هر Di نام دامنه صفت است. به این مجموعه شمای رابطه نیز می‌گویند که به صورت شماتیک چنین است: { <A1: D1> , <A2: D2> , … , <An: Dn>} ۲- مجموعه بدنه: مجموعه‌ای است از m تاپل به نحوی که t خود مجموعه‌ای است از n عنصر به صورت Ai: vi که در آن vi مقداری است از نوع دامنه Di. { <A1: vi1> , <A2: vi2> , … , <An: vin>} (i = ۱ , ۲ , ۳ , … , m) تناظر بین مفاهیم رابطه‌ای و مفاهیم جدولی برای پیاده‌سازی مدل رابطه‌ای در محیط انتزاعی از رابطه استفاده می‌شود. برای پیاده‌سازی مدل رابطه‌ای در ساختار پایگاه داده از مفهوم جدول استفاده می‌شود. جدول ۱: تناظر بین اجزاء مفهوم رابطه و جدولی در داده‌های رابطه‌ای اجزاء مفهوم رابطه اجزاء مفهوم جدولی رابطه جدول تاپل سطر صفت ستون دامنه مجموع مقادیر ستون درجه تعداد ستون‌ها کاردینالیتی تعداد سطرها نکته: مفاهیم جدول و رابطه تا حدود زیادی به یکدیگر نزدیک بوده و در مواردی به اشتباه به جای یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. مثال: جدول زیر، مثالی است که نشان دهنده مفاهیم جدول و رابطه در نمونه عینی از عضویت در کتابخانه‌ای دانشگاهی. در واقع در مدل رابطه‌ای هم نوع موجودیت و هم نوع ارتباط با مفهوم رابطه نمایش داده می‌شوند و در نتیجه هم نمونه موجودیت و هم نمونه ارتباط با مفهوم تاپل نشان داده می‌شوند. | ## بخش 2: داده‌پایگاه پیوندی | رابطه دارای چهار ویژگی زیر می‌باشد: رابطه تاپل تکراری ندارد، زیرا بدنه رابطه مجموعه‌است و مجموعه نمی‌تواند عنصر تکراری داشته باشد. تاپل‌ها نظم ندارند زیرا بدنه رابطه مجموعه‌است و مجموعه در حالت کلی فاقد نظم است. صفات رابطه نظم مکانی ندارند زیرا سرآیند، رابطه مجموعه‌است و مجموعه در حالت کلی فاقد نظم است. تمام صفات تک مقداری (تجزیه نشدنی) هستند زیرا در نمایش جدولی رابطه، در تقاطع هر سطر و ستون باید یک مقدار وجود داشته باشد. انواع کلیدها در مدل رابطه‌ای ابر کلید هر ترکیبی از صفات جدول را که یکتایی مقدار داشته باشد، ابر کلید گویند. به بیانی دیگر هر زیر مجموعه عنوان رابطه می‌باشد که یکتایی مقدار در بدنه رابطه را داشته باشد. تعریف دیگر ابر کلید عبارت است از هر ترکیبی از اسامی صفات رابطه که در هیچ دو تاپل مقدار یکسان نداشته باشد. مجموعه صفات k از رابطه R یک کلید کاندیدا است، اگر دارای خاصیت غیر کاهشی و یکتایی باشد. کلید اصلی یکی از کلیدهای کاندیدا رابطه که شرایط زیر را داشته باشد: شناسایی‌کننده نوع موجودیت (تک تاپل) در رابطه باشد. از نظر طول، کوتاه‌تر باشد؛ یعنی بین دو کلید کاندیدا، کلید کوتاه‌تر برای کلید اصلی بودن بهتر است. هر زیر مجموعه از صفات رابطه R2 که هر مقدار معلوم آن با یک مقدار از کلید کاندیدا R1 برابر باشد، کلید خارجی در رابطه R2 است. نقش کلید خارجی برای نمایش ارتباطات بین انواع موجودیت‌ها (و در نتیجه بین نمونه‌های آنها) بکار می‌رود. انواع رابطه انواع رابطه عبارتند از: رابطه نامدار: رابطه‌ای که با یک نام به سیستم معرفی شده باشد. رابطه مبنا: نوعی رابطه نامدار که استقلال وجودی دارد و مشتق از رابطه‌های دیگر نیست و داده‌های ذخیره شده متناظر دارد. رابطه مشتق: رابطه‌ای که به کمک یک عبارت رابطه‌ای بر حسب رابطه‌های نامدار دیگر و در نهایت برحسب رابطه‌های مبنا تعریف می‌شود. اگر داده‌های ذخیره شده در پایگاه داده همواره این محدودیت‌ها را رعایت کنند، جامعیت پایگاه داده تأمین می‌گردد. | ## بخش 3: داده‌پایگاه پیوندی | جامعیت پایگاه داده‌ها به معنی صحت، دقت و سازگاری داده‌های ذخیره شده در پایگاه داده‌ها در تمام لحظات است. عواملی مانند آنچه در زیر آمده‌است می‌تواند باعث نقض جامعیت شود: اشتباه در برنامه‌ها اشتباه در ورود اطلاعات از سوی کاربران مشکلات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مرتبط با داده‌ها عدم انجام کامل فرایند بر روی داده‌ها وجود افزونگی و تعدد در داده‌های تکراری. برای کنترل و تضمین جامعیت، قواعدی لازم است تا سیستم مدیریت بتواند بر اساس آن‌ها عمل کرده و باعث انطباق محتوای پایگاه با واقعیات باشد و این قواعد را قواعد جامعیتی یا محدودیتهای جامعیتی گویند. انواع قواعد جامعیت قواعد جامعیت در مدل رابطه‌ای به دو رده کلی تقسیم می‌شوند که به شرح هریک خواهیم پرداخت: قواعد کاربری،User Defined Rules فراقواعد،Meta Rules قواعد کاربری قواعد کاربری که گاه به آن‌ها قواعد محیطی یا قواعد وابسته به داده نیز می‌گویند، قواعدی هستند که توسط کاربر مجاز و برای یک پایگاه داده خاص تعریف می‌شوند. مانند قواعدی که برای طراحی یک پایگاه داده‌های کتابشناختی از سوی کتابدار سیستم برای پایگاه داده‌های کتابخانه استفاده می‌شود. قواعد کاربری در مدل رابطه‌ای به چهار دسته تقسیم می‌شوند: محدودیت میدانی: محدودیتی است ناظر بر میدان هر صفت خاصه و مقادیر مجاز آن را مشخص می‌کند. مانند اینکه صفت خاص یک رکورداطلاعاتی و بازه آنچه چیزی باشد و چه مقادیری را بگیرد. محدودیت رابطه‌ای: محدودیتی است ناظر بر یک رابطه و مقادیر مجاز یک متغیر رابطه‌ای را مشخص می‌کند. محدودیت پایگاهی: محدودیتی است ناظر بر دو یا چند متغیر رابطه‌ای به نحوی که آن‌ها را بهم مرتبط می‌کند. فرا قواعد قواعدی هستند که باید توسط هر سیستم رابطه در هر پایگاه داده رابطه‌ای اعمال گردند. دلیل توجیه‌کننده این قاعده این است که هر مقدار یک کلید اصلی، در واقع شناسه آن تاپل در رابطه‌است و عامل تمییز نمونه‌های موجودیت (تاپل‌ها) در رابطه‌است و بدیهی است که عامل تمییز خود نمی‌تواند مقدار هیچ یا ناشناخته داشته باشد. دلیل توجیه این قاعده این است که کلید خارجی عامل ارجاع از یک نمونه موجودیت به نمونه موجودیت دیگر است و بدیهی است که نمی‌توان به نمونه موجودیت ناموجود ارجاع داد. قاعده جامعیت دامنه :این قاعده ناظر بر همه فیلدهااست اینکه باید دامنه صحیح وارد شود یعنی نمره باید بین ۰تا۲۰ باشد و سن نمی‌تواند منفی باشد مثالی از یک محیط عملیاتی سازمان یا شرکتی را در نظر می‌گیریم که پروژه‌هایی را در دست اجرا دارد. در پروژه‌ها از قطعاتی در کار ساخت استفاده می‌شود و تهیه‌کنندگانی این قطعات را تأمین می‌کنند. | ## جمع‌بندی | اطلاعاتی که از این ارتباط بین سه موجودیت به دست می‌آید همیشه لزومًا همان اطلاعاتی نیست که از ارتباط دو به دوی موجودیت‌ها بدست می‌آید.