Relyaciyalıq model

**Relyaciyalıq model (RM)** — bul birinshi tártipli predikat logikasına sáykes keletuǵın struktura hám tildi qollanıp, maǵlıwmatlardı basqarıw usılı bolıp, birinshi ret 1969-jılı inglis kompyuter ilimpazı Edgar F. Kodd tárepinen táriyiplengen, bunda barlıq maǵlıwmatlar relyaciyalarǵa gruppalanǵan kortejler túrinde kórsetiledi. Relyaciyalıq model boyınsha shólkemlestirilgen maǵlıwmatlar bazası — bul relyaciyalıq maǵlıwmatlar bazası.

Relyaciyalıq modeldiń maqseti — maǵlıwmatlardı hám sorawlardı kórsetiw ushın deklarativ usıldı usınıw: paydalanıwshılar maǵlıwmatlar bazasında qanday informaciya bar ekenin hám onnan qanday informaciya alıwdı qáleytuǵının tikkeley kórsetedi hám maǵlıwmatlar bazasın basqarıw sisteması programmalıq támiynatı maǵlıwmatlardı saqlaw ushın maǵlıwmat strukturaların hám sorawlarǵa juwap beriw ushın alıw proceduraların táriyiplewdi óz moynına aladı.

Kópshilik relyaciyalıq maǵlıwmatlar bazaları SQL maǵlıwmat anıqlaması hám soraw tilin paydalanadı; bul sistemalar relyaciyalıq modeldiń injenerlik jaqınlasıwı retinde qaralıwı múmkin bolǵan nárselerdi ámelge asıradı. SQL maǵlıwmatlar bazası sxemasındaǵı keste predikat ózgeriwshisine sáykes keledi; keste mazmunı relyaciyaǵa; gilt sheklewleri, basqa sheklewler hám SQL sorawları predikatlarǵa sáykes keledi. Degen menen, SQL maǵlıwmatlar bazaları relyaciyalıq modelden kóp detallarda awadı hám Kodd dáslepki principlerdi buzatuǵın awıwlarǵa qatań qarsı shıqtı.

## Tariyxı
Relyaciyalıq model Edgar F. Kodd tárepinen ulıwma maǵlıwmatlar modeli retinde islep shıǵılǵan hám keyinirek Kris Deyt hám Xyu Darven sıyaqlı basqalar tárepinen alǵa ilgerletilgen. Ózleriniń 1995-jılǵı «Úshinshi Manifest»inde Deyt hám Darven relyaciyalıq modeldiń belgili bir «qálegen» obyektke baǵdarlanǵan ózgesheliklerdi qalay qamtıy alatuǵının kórsetiwge háreket etedi.

### Keńeytpeler
1970-jılǵı modeldi járiyalaǵannan bir neshe jıl ótkennen keyin, Kodd joǵalǵan informaciyanı qayta islew ushın onıń úsh mánili logika (Íras, Jalǵan, Joq/NULL) versiyasın usındı hám óziniń «Maǵlıwmatlar bazasın basqarıw ushın relyaciyalıq model 2-versiyası»nda (1990) ol tórt mánili logika (Íras, Jalǵan, Joq, biraq qollanıw múmkin, Joq, biraq qollanıw múmkin emes) versiyası menen jáne bir qádem alǵa bastı.

## Konceptualizaciya

### Tiykarǵı túsinikler

Relyaciya baslama hám deneden ibarat. Baslama hárbiri atı hám maǵlıwmatlar túri (geyde domen dep ataladı) bar atributlar toplamın anıqlaydı. Bul toplamdaǵı atributlar sanı — relyaciyanıń dárejesi yamasa arnostı. Dene — kortejler toplamı. Kortej — bul n mánisler toplamı, bul jerde n — relyaciyanıń dárejesi, hám kortejdegi hárbir mánis unikal atributqa sáykes keledi. Bul toplamdaǵı kortejler sanı — relyaciyanıń kardinallıǵı.

Relyaciyalar qayta tayınlanıwı múmkin bolǵan relyaciyalıq ózgeriwshiler yamasa relvarlar arqalı kórsetiledi. Maǵlıwmatlar bazası — bul relvarlar jıynaǵı.

Bul modelde maǵlıwmatlar bazaları Informaciya Principine boysınadı: Hár qanday berilgen waqıtta, maǵlıwmatlar bazasındaǵı barlıq informaciya tek relvarlar menen belgilengen relyaciyalardaǵı atributlarǵa sáykes keletuǵın kortejler ishinde ǵana mánisler arqalı kórsetiledi.

### Sheklewler
Maǵlıwmatlar bazası sheklewler retinde qálegen logikalıq ańlatpalardı anıqlay aladı. Eger barlıq sheklewler durıs dep bahalansa, maǵlıwmatlar bazası sáykes keledi; basqa jaǵdayda, ol sáykes kelmeydi. Eger maǵlıwmatlar bazasınıń relvarlarına kirgizilgen ózgeris maǵlıwmatlar bazasın sáykes kelmeytuǵın jaǵdayda qaldırsa, bul ózgeris nızamsız bolıp tabıladı hám ámelge asırılmawı kerek.

Ulıwma jaǵdayda, sheklewler relyaciyalıq salıstırıw operatorları arqalı ańlatıladı, olardıń tek birewi, «kishi toplamı» (⊆), teoriyalıq jaqtan jetkilikli.

Sheklewlerdiń eki arnawlı jaǵdayı giltler hám sırtqı giltler retinde ańlatıladı:

#### Giltler
Kandidat gilt, yamasa ápiwayı gilt — bul relyaciyadaǵı hárbir kortejdi unikal túrde ayırıp turıwǵa kepillik berilgen eń kishi atributlar kishi toplamı. Relyaciyadaǵı hárbir kortej unikal bolıwı kerek bolǵanlıqtan, hárbir relyaciyada sózsiz gilt boladı, ol onıń tolıq atributlar toplamı bolıwı múmkin. Bir relyaciyada bir neshe gilt bolıwı múmkin, sebebi hárbir kortejdi unikal túrde ayırıwdıń bir neshe usılı bolıwı múmkin.

Bir atribut kortejler boyınsha unikal bolıwı múmkin, biraq gilt bolmawı da múmkin. Mısalı, kompaniyanıń xızmetkerlerin sıpatlaytuǵın relyaciyada eki atribut bolıwı múmkin: ID hám Atı. Házirgi waqıtta hesh qanday xızmetkerdiń atı birdey bolmasa da, eger aqıbetinde házirgi xızmetker menen birdey atqa iye jańa xızmetker jallaw múmkin bolsa, {Atı} atributlar kishi toplamı gilt emes. Kerisinshe, eger {ID} kishi toplamı gilt bolsa, bul tek házirgi waqıtta hesh qanday xızmetkerdiń ID-i birdey emes ekenin ǵana emes, al hesh qashan da hesh qanday xızmetkerdiń ID-i birdey bolmaytuǵının bildiredi.

#### Sırtqı giltler
Sırtqı gilt — bul *R<sub>1</sub>* relyaciyasındaǵı A atributlar kishi toplamı, ol basqa *R<sub>2</sub>*, relyaciyasınıń giltine sáykes keledi, bunda *R<sub>1</sub>* -diń A boyınsha proekciyası *R<sub>2</sub>* -niń A boyınsha proekciyasınıń kishi toplamı bolıp tabıladı. Basqasha aytqanda, eger *R<sub>1</sub>* -degi kortej sırtqı gilt ushın mánislerdi óz ishine alsa, onda *R<sub>2</sub>* -de sáykes gilt ushın sol bir mánislerdi óz ishine alǵan sáykes kortej bolıwı kerek.

### Relyaciyalıq operaciyalar
Paydalanıwshılar (yamasa programmalar) relyaciyalıq maǵlıwmatlar bazasınan soraw jiberiw arqalı maǵlıwmat soraydı. Sorawǵa juwap retinde, maǵlıwmatlar bazası nátiyjeler toplamın qaytaradı.

Kóbinese, bir neshe kestelerden alınǵan maǵlıwmatlar biriktiriw arqalı bir kestege biriktiriledi. Konceptual jaqtan, bul qatarlardıń barlıq múmkin bolǵan kombinaciyaların alıw (Dekart kóbeymesi), sońınan juwaptan basqa hámmesin filtrlew arqalı ámelge asırıladı.

Biriktiriwden basqa da bir qatar relyaciyalıq operaciyalar bar. Bularǵa proekciya (geypara baǵanalardı alıp taslaw procesi), sheklew (geypara qatarlardı alıp taslaw procesi), birlik (uqsas strukturalı eki kesteni biriktiriw usılı), ayırmashılıq (bir kestedegi ekinshisinde tabılmaytuǵın qatarlardı dizimge aladı), kesilisiw (eki kestedegi tabılǵan qatarlardı dizimge aladı) hám kóbeyme (joqarıda atap ótilgen, bir kestedegi hárbir qatardı ekinshisiniń hárbir qatarı menen biriktiredi) kiredi. Basqa qaysı dereklerge súyeniwińizge baylanıslı, basqa da bir qatar operatorlar bar – olardıń kópshiligi joqarıda keltirilgenler arqalı anıqlanıwı múmkin. Olarǵa yarım-biriktiriw, sırtqı biriktiriw hám sırtqı birlik sıyaqlı sırtqı operatorlar hám hár túrli bóliw túrleri kiredi. Sonnan keyin baǵanalardıń atın ózgertiw ushın operatorlar hám ulıwmalastırıwshı yamasa agregaciyalawshı operatorlar bar, eger siz relyaciya mánislerin atributlar retinde (relyaciya-mánisli atribut) ruqsat etseńiz, onda gruppalaw hám gruppadan shıǵarıw sıyaqlı operatorlar da bar.

Relyaciyalıq maǵlıwmatlar bazalarınıń iykemliligi baǵdarlamashılarǵa maǵlıwmatlar bazası dizaynerleri tárepinen aldınnan boljanbaǵan sorawlardı jazıwǵa imkaniyat beredi. Nátiyjede, relyaciyalıq maǵlıwmatlar bazaların bir neshe qosımshalar dáslepki dizaynerler kútpegen usıllarda paydalana aladı, bul ásirese uzaq waqıt (bálkim bir neshe on jıl) qollanılıwı múmkin bolǵan maǵlıwmatlar bazaları ushın áhmiyetli. Bul relyaciyalıq maǵlıwmatlar bazaları ideyasın hám ámelge asırılıwın biznesler arasında júdá ataqlı etti.

### Maǵlıwmatlar bazasın normallastırıw
Relyaciyalar olar hálsiz bolǵan anomaliya túrleri boyınsha klassifikaciyalanadı. Birinshi normal formadaǵı maǵlıwmatlar bazası barlıq anomaliya túrlerine hálsiz, al domen/gilt normal formadaǵı maǵlıwmatlar bazasında hesh qanday ózgertiw anomaliyaları joq. Normal formalar tábiyatı boyınsha ierarxiyalıq. Yaǵnıy, eń tómen dáreje — bul birinshi normal forma, hám maǵlıwmatlar bazası tómenirek normal formalardıń barlıq talapların birinshi orınlamastan, joqarı dárejeli normal formalardıń talapların qanaatlandıra almaydı.

## Logikalıq interpretaciya
Relyaciyalıq model — bul formal sistema. Relyaciyanıń atributları logikalıq usınıslar toplamın anıqlaydı. Hárbir usınıs kortej retinde ańlatılıwı múmkin. Relyaciyanıń denesi — bul qaysı usınıslardıń durıs ekenin bildiretuǵın usı kortejlerdiń bir bólimi. Sheklewler sonday-aq durıs bolıwı kerek bolǵan qosımsha usınıslardı bildiredi. Relyaciyalıq algebra — bul usı usınıslardan durıs juwmaqlar shıǵara alatuǵın logikalıq qaǵıydalar jıynaǵı.

Kortej anıqlaması atributlardıń bos toplamına sáykes keletuǵın unikal bos kortejge imkaniyat beredi. Eger relyaciya 0 dárejege iye bolsa (yaǵnıy, onıń baslıǵında atribut joq), onıń kardinallıǵı ya 0 (heń qanday korteji joq dene) yamasa kardinallıǵı 1 (jalǵız bos korteji bar dene) bolıwı múmkin. Bul relyaciyalar logikalıq haqıyqat mánislerin bildiredi. 0 dárejesi hám 0 kardinallıǵı bar relyaciya Jalǵan, al 0 dárejesi hám 1 kardinallıǵı bar relyaciya Íras.

### Mısal
Eger Xızmetkerler relyaciyası {Atı, ID} atributların óz ishine alsa, onda {Alisa, 1} korteji tómendegi usınıstı bildiredi: «1 ID-i bar Alisa atlı bir xızmetker bar». Bul usınıs ıras yamasa jalǵan bolıwı múmkin. Eger bul kortej relyaciyanıń denesinde bar bolsa, usınıs ıras (sonday xızmetker bar). Eger bul kortej relyaciyanıń denesinde joq bolsa, usınıs jalǵan (sonday xızmetker joq).

Bunnan tısqarı, eger {ID} gilt bolsa, onda {Alisa, 1} hám {Bob, 1} kortejlerin óz ishine alǵan relyaciya tómendegi qarama-qarsılıqtı bildiredi:

# Alisa atlı hám 1 ID-i bar bir xızmetker bar.
# Bob atlı hám 1 ID-i bar bir xızmetker bar.
# Birdey ID-ge iye bir neshe xızmetker joq.

Jarılıs principi boyınsha, bul qarama-qarsılıq sistemaǵa qálegen tosınarlı usınıstıń ras ekenin dálillewge imkaniyat beredi. Maǵlıwmatlar bazası bunıń aldın alıw ushın gilt sheklewin orınlawı kerek.

## Derekler

__BÖLİDİMÖNDEMEW__