Связи в базе данных sql

Связи в базе данных sql

Часть 3.2: Виды связей между таблицами в базе данных. Связи в реляционных базах данных. Отношения, кортежи, атрибуты

  • 26.05.2016
  • SQLite библиотека, Базы данных
  • Комментариев нет

Здравствуйте, уважаемые посетители сайта ZametkiNaPolyah.ru. Продолжаем изучать базы данных и наше знакомство с библиотекой SQLite3. Продолжаем изучать теорию реляционных баз данных и в этой части мы познакомимся с видами и типами связей между таблицами в реляционных базах данных. Так же мы познакомимся с такими термина, как: кортеж, атрибут и отношения. Данная тема является базовой и ее понимание необходимо для работы с базами данных и для их проектирования.

Виды связей между таблицами в базе данных. Связи в реляционных базах данных. Отношения, кортежи, атрибуты.

Сразу скажу, что связей между таблицами в реляционной базе данных всего три. Поэтому их изучение, понимание и восприятие пройдет быстро, легко и безболезненно. Приступим к изучению.

Термины кортеж, атрибут и отношение в реляционных базах данных

В своей публикации я буду стараться объяснять теорию баз данных не с математической точки зрения, а на примерах. Грубо говоря, на пальцах. Во-первых, практические примеры позволяют легче усваивать материал. Во-вторых, с математической теорией проще разобраться, когда понимаешь суть происходящего.
Давайте разбираться с тем, что такое: отношение, кортеж, атрибут в реляционной базе данных.

Таблица с данными из базы данных World

У нас есть простая таблица City из базы данных World, в которой есть строки и столбцы. Но термины: таблица, строка, столбец – это термины стандарта SQL.
Кстати: ни одна из существующих в мире СУБД не имеет полной поддержки того или иного стандарта SQL, но и ни один стандарт SQL полностью не реализует математику реляционных баз данных.
В терминологии реляционных баз данных: таблица – это отношение (принимается такое допущение), строка – это кортеж, а столбец – атрибут. Иногда вы можете услышать, как некоторые разработчики называют строки записями. Чтобы не было путаницы в дальнейшем предлагаю использовать термины SQL.
Если рассматривать таблицу, как объект (например книга), то столбец – это характеристики объекта, а строки содержат информацию об объекте.

Виды и типы связей между таблицами в реляционных базах данных

Давайте теперь рассмотрим то, как могут быть связаны таблицы в реляционных базах данных. Сразу скажу, что всего существует три вида связей между таблицами баз данных:
• связь один к одному;
• связь один ко многим;
• связь многие ко многим.
Рассмотрим, как такие связи между таблицами могут быть реализованы в реляционных базах данных.

Реализация связи один ко многим в теории баз данных

Связь один ко многим в реляционных базах данных реализуется тогда, когда объекту А может принадлежать или же соответствовать несколько объектов Б, но объекту Б может соответствовать только один объект А. Не совсем понятно, поэтому смотрим пример ниже.

Реализация связи один ко многим в реляционных базах данных

У нас есть таблица, в которой содержатся данные о клиентах и у нас есть таблица, в которой хранятся их телефоны. Мы можем смело утверждать, что у одного клиента может быть несколько телефонов, но в тоже время мы можем быть уверены в том, что один конкретный номер может быть только у одного клиента. Это типичный пример связи один ко многим.

Связь многие ко многим

Связь многие ко многим реализуется в том случае, когда нескольким объектам из таблицы А может соответствовать несколько объектов из таблицы Б, и в тоже время нескольким объектам из таблицы Б соответствует несколько объектов из таблицы А. Рассмотрим простой пример.

Пример связи многие ко многим

У нас есть таблица с книгами и есть таблица с авторами. Приведу два верных утверждения. Первое: одну книгу может написать несколько авторов. Второе: автор может написать несколько книг. Здесь мы наблюдаем типичную ситуацию, когда связь между таблицами многие ко многим. Такая связь (связь многие ко многим) реализуется путем добавления третьей таблицы.

Связь один к одному

Связь один к одному – самая редко встречаемая связь между таблицами. В 97 случаях из 100, если вы видите такую связь, вам необходимо объединить две таблицы в одну.

Пример связи один к одному

Таблицы будут связаны один к одному тогда, когда одному объекту таблицы А соответствует один объект таблицы Б, и одному объекту таблицы Б соответствует один объект таблицы А. Как я уже говорил: если вы видите, что связь один к одному – смело объединяйте таблицы в одну, за исключением тех случаев, когда происходит модернизация базы данных.
Например, у нас была таблица, в которой хранились данные о сотрудниках компании. Но произошли какие-то изменения в бизнес-процессе и появилась необходимость создать таблицы с теми же самыми сотрудниками, но не для всей компании, а разбив их по отделам. Таблицы отделов будут дочерними по отношению к таблице, в которой хранятся данные обо всех сотрудниках компании, и связаны такие таблицы будут связью один к одному.

Мы рассмотрели все виды связей между таблицами и то, как они реализуются в базах данных. В дальнейшем, когда мы начнем создавать свои базы данных, информация о видах связи между таблицами нам очень поможет.

Базы данных могут содержать таблицы, которые связаны между собой различными связями. Связь (relationship) представляет ассоциацию между сущностями разных типов.

Читайте также:  Canon lbp 6020 не печатает

При выделении связи выделяют главную или родительскую таблицу (primary key table / master table) и зависимую, дочернюю таблицу (foreign key table / child table). Дочерняя таблица зависит от родительской.

Для организации связи используются внешние ключи. Внешний ключ представляет один или несколько столбцов из одной таблицы, который одновременно является потенциальным ключом из другой таблицы. Внешний ключ необязательно должен соответствовать первичному ключу из главной таблицы. Хотя, как правило, внешний ключ из зависимой таблицы указывает на первичный ключ из главной таблицы.

Связи между таблицами бывают следующих типов:

Один к одному (One to one)

Один к многим (One to many)

Многие ко многим (Many to many)

Связь один к одному

Данный тип связей встречает не часто. В этом случае объекту одной сущности можно сопоставить только один объект другой сущности. Например, на некоторых сайтах пользователь может иметь только один блог. То есть возникает отношение один пользователь — один блог.

Нередко этот тип связей предполагает разбиение одной большой таблицы на несколько маленьких. Основная родительская таблица в этом случае продолжает содержать часто используемые данные, а дочерняя зависимая таблица обычно хранит данные, которые используются реже.

В этом отношении первичный ключ зависимой таблицы в то же время является внешним ключом, который ссылается на первичный ключ из главной таблицы.

Например, таблица Users представляет пользователей и имеет следующие столбцы:

UserId (идентификатор, первичный ключ)

Name (имя пользователя)

И таблица Blogs представляет блоги пользователей и имеет следующие столбцы:

BlogId (идентификатор, первичный и внешний ключ)

Name (название блога)

В этом случае столбец BlogId будет хранить значение из столбца UserId из таблицы пользователей. То есть столбец BlogId будет выступать одновременно первичным и внешним ключом.

Связь один ко многим

Это наиболее часто встречаемый тип связей. В этом типе связей несколько строк из дочерний таблицы зависят от одной строки в родительской таблице. Например, в одном блоге может быть несколько статей. В этом случае таблица блогов является родительской, а таблица статей — дочерней. То есть один блог — много статей. Или другой пример, в футбольной команде может играть несколько футболистов. И в то же время один футболист одновременно может играть только в одной команде. То есть одна команда — много футболистов.

К примеру, пусть будет таблица Articles, которая представляет статьи блога и которая имеет следующие столбцы:

ArticleId (идентификатор, первичный ключ)

BlogId (внешний ключ)

Title (название статьи)

Text (текст статьи)

В этом случае столбец BlogId из таблицы статей будет хранить значение из столбца BlogId из таблицы блогов.

Связь многие ко многим

При этом типе связей одна строка из таблицы А может быть связана с множеством строк из таблицы В. В свою очередь одна строка из таблицы В может быть связана с множеством строк из таблицы А. Типичный пример — студенты и курсы: один студент может посещать несколько курсов, и соответственно на один курс могут записаться несколько студентов.

Другой пример — статьи и теги: для одной статьи можно определить несколько тегов, а один тег может быть определен для нескольких статей.

Но в SQL Server на уровне базы данных мы не можем установить прямую связь многие ко многим между двумя таблицами. Это делается посредством вспомогательной промежуточной таблицы. Иногда данные из этой промежуточной таблицы представляют отдельную сущность.

Например, в случае со статьями и тегами пусть будет таблица Tags, которая имеет два столбца:

TagId (идентификатор, первичный ключ)

Text (текст тега)

Также пусть будет промежуточная таблица ArticleTags со следующими полями:

TagId (идентификатор, первичный и внешний ключ)

ArticleIdId (идентификатор, первичный и внешний ключ)

Технически мы получим две связи один-ко-многим. Столбец TagId из таблицы ArticleTags будет ссылаться на столбец TagId из таблицы Tags. А столбец ArticleId из таблицы ArticleTags будет ссылаться на столбец ArticleId из таблицы Articles. То есть столбцы TagId и ArticleId в таблице ArticleTags представляют составной первичный ключ и одновременно являются внешними ключами для связи с таблицами Articles и Tags.

Ссылочная целостность данных

При изменении первичных и внешних ключей следует соблюдать такой аспект как ссылочная целостность данных (referential integrity). Ее основная идея состоит в том, чтобы две таблице в базе данных, которые хранят одни и те же данные, поддерживали их согласованность. Целостность данных представляет правильно выстроенные отношения между таблицами с корректной установкой ссылок между ними. В каких случаях целостность данных может нарушаться:

Аномалия удаления (deletion anomaly). Возникает при удалении строки из главной таблицы. В этом случае внешний ключ из зависимой таблицы продолжает ссылаться на удаленную строку из главной таблицы

Аномалия вставки (insertion anomaly). Возникает при вставке строки в зависимую таблицу. В этом случае внешний ключ из зависимой таблицы не соответствует первичному ключу ни одной из строк из главной таблицы.

Аномалии обновления (update anomaly). При подобной аномалии несколько строк одной таблицы могут содержать данные, которые принадлежат одному и тому же объекту. При изменении данных в одной строке они могу прийти в противоречие с данными из другой строки.

Аномалия удаления

Для решения аномалии удаления для внешнего ключа следует устанавливать одно из двух ограничений:

Если строка из зависимой таблицы обязательно требует наличия строки из главной таблицы, то для внешнего ключа устанавливается каскадное удаление. То есть при удалении строки из главной таблицы происходит удаление связанной строки (строк) из зависимой таблицы.

Читайте также:  Ipad air 2 игры

Если строка из зависимой таблицы допускает отсутствие связи со строкой из главной таблицы (то есть такая связь необязательна), то для внешнего ключа при удалении связанной строки из главной таблицы задается установка значения NULL. При этом столбец внешнего ключа должен допускать значение NULL.

Аномалия вставки

Для решения аномалии вставки при добавлении в зависимую таблицу данных столбец, который представляет внешний ключ, должен допускать значение NULL. И таким образом, если добавляемый объект не имеет связи с главной таблицей, то в столбце внешнего ключа будет стоять значение NULL.

Аномалии обновления

Для решения проблемы аномалии обновления применяется нормализация, которая будет рассмотрена далее.

HTML, CSS, JavaScript, JQuery, PHP, MySQL

SQL для начинающих. Часть 3

Представляю Вашему вниманию вольный перевод статьи SQL for Beginners Part 3

Сегодня мы продолжаем наше путешествие в мире SQL и реляционных систем управления базами данных. В этой части мы научимся работать с несколькими таблицами связанными между собой. Сначала мы познакомимся с базовыми концепциями, а потом начнем работать с запросами JOIN в SQL.

Предыдущие статьи

Вступление

При проектировании базы данных, здравый смысл подсказывает нам, что мы должны использовать различные таблицы для разных данных. Пример: клиенты, заказы, записи, сообщения и т.д. Так же мы должны иметь взаимосвязи между этими таблицами. Например, клиент имеет заказы, а у заказа есть позиции (товары). Эти взаимосвязи должны быть отражены в базе данных. А также, когда мы получаем данные с помощью SQL, мы должны использовать определенные типы запросов JOIN, чтобы получить нужный результат.

Вот несколько типов отношений в базе данных. Сегодня мы рассмотрим следующие:

  • Отношения один к одному
  • Один ко многим и многие к одному
  • Многие ко многим
  • Связь с самим собой

Когда данные выбираются из нескольких связанных таблиц, мы будем использовать запрос JOIN. Есть несколько типов присоединения, мы познакомимся с этими:

  • Cross Joins (Перекрестное соединение)
  • Natural Joins (Естественное соединений)
  • Inner Joins (Внутреннее соединений)
  • Left (Outer) Joins (Левое (внешнее) соединение)
  • Right (Outer) Joins (Правое (внешнее) соединение)

Также мы изучим предложения ON и USING.

Связь один к одному

Допустим есть таблица покупателей (customers):

Мы можем расположить информацию о адресе покупателя в другой таблице:

Теперь у нас есть связь между таблицами покупателей (Customers) и адресами (Addresses). Если каждый адрес может принадлежать только одному покупателю, то такая связь называется "Один к одному". Имейте ввиду, что такой тип отношений не очень распространен. Наша первоначальная таблица, в которой информация о покупателе и его адресе хранилась вместе, в большинстве случаев работает нормально.

Обратите внимание, что теперь поле с названием "address_id", в таблице покупателей, ссылается на соответствующую запись в таблице адресов. Оно называется внешним ключом (Foreign Key) и используется во всех видах связей в базе. Мы рассмотрим этот вопрос позже в этой статье.

Вот так можно отобразить отношения между покупателями и адресами:

Обратите внимание, что существование данных отношений не обязательно, например, может существовать запись о покупателе без связанной записи о его адресе.

Связь один ко многим и многие к одному

Этот тип отношений наиболее часто встречающийся. Рассмотрим такой сайт интернет магазина:

  • У покупателей может быть несколько заказов.
  • Заказ может содержать несколько товаров.
  • Товары могут иметь описание на нескольких языках.

В этих случаях нам потребуется создать связь "Один ко многим". Пример:

Каждый покупатель может иметь 0 или более заказов. Но каждый заказ может принадлежать только одному покупателю.

Связь многие ко многим

В некоторых случаях требуется многочисленные связи по обе стороны отношений. Например, каждый заказ может содержать множество товаров. И каждый товар может присутствовать во многих заказах.

Для такой связи нам потребуется создать дополнительную таблицу:

Назначение таблицы "Items_Orders" только одно — создать связь "Многие ко многим" между товарами и заказами.

Так можно представить этот тип отношений:

Если добавить записи items_orders к диаграмме, то она будет выглядеть так:

Связь с собой

Такой тип используется когда у таблицы должны быть связь с собой. Допустим у Вас есть реферальная программа. Покупатели могут ссылаться на других покупателей на вашем сайте интернет магазина. Таблица может выглядеть так:

Покупатели 102 и 103 ссылаются на покупателя 101.

Этот тип похож на связь "Один ко многим", поскольку один покупатель может ссылаться на несколько покупателей. Это можно представить как древовидную структуру:

Один покупатель может ссылаться на одного покупателя, на нескольких покупателей, или вообще не ссылаться ни на одного.

Если Вы хотите создать связь внутри таблицы "многие ко многим", то потребуется создать дополнительную таблицу, такую же как и в предыдущей части.

Внешние ключи

Пока что мы говорили только о базовых вещах. Пришло время применить полученные знания на практике, используя SQL. В данной часть нам нужно понять, что из себя представляют внешние ключи.

В отношениях, обсуждаемых выше, у нас всегда было поле вида "****_id", которое ссылалось столбец в другой таблице. В нашем примере столбец customer_id, в таблице Orders, является внешним ключом:

В таких базах как MySQL есть два способа создания внешних ключей:

Задать внешний ключ явно

Создадим простую таблицу с покупателями:

Теперь создадим таблицу заказов, которая будет содержать вторичный ключ:

Оба столбца (customers.customer_id и orders.customer_id) должны быть одного типа. Если у первого тип INT, то второй не должен быть типа BIGINT, например.

Читайте также:  Протокол мэк 61850 описание

Пожалуйста, помните, что в MySQL полностью поддерживает внешние ключи только подсистема InnoDB. Другие подсистемы хранения данных позволяют определять внешние ключи без каких либо ошибок. Столбцы с внешними ключами индексируются автоматически, если явно не задать другой индекс.

Без явного объявления

Некоторые таблицы заказов могут быть созданы без явного определения внешнего ключа:

Когда данные получают запросом JOIN, Вы можете использовать столбец как внешний ключ, хотя база данных не знает о этих связях.

Мы подошли к изучению запросов JOIN, которые обсудим далее в статье.

Отображение связей

В данный момент, моей любимой программой для проектирования баз данных и отображения связей является MySQL Workbench.

После того как Вы спроектировали базу данных, ее можно экспортировать в SQL и выполнить на сервере. Это очень удобно при создании больших и сложных баз данных.

Запросы JOIN

Чтобы получить связанные данные из базы данных следует использовать запросы JOIN.

Прежде чем мы начнем, давайте создадим для работы тестовые таблицы и данные.

У нас есть 4 покупателя. У одного из них два заказа, у двоих по одному заказу, и у одного вообще нет заказов. Теперь давайте посмотрим какие виды запросов JOIN мы можем выполнять с этими таблицами.

Cross Join (Перекрестное объединение)

Это вид JOIN запроса по-умолчанию, если не определено условие.

Результатом будет, так называемое, "Декартово объединение" таблиц. Это означает, что каждая строка из первой таблицы сопоставляется с каждой строкой второй таблицы. Т.к. в каждой таблице по 4 строки, мы получили в результате 16 строк.

Ключевое слово JOIN можно заменить на запятую, в этом случае.

Конечно такой результат почти бесполезен. Давайте взглянем на другие виды объединений.

Natural Join (Естественное объединение)

При таком виде запроса JOIN таблицы должны иметь совпадающие, по имени, столбцы. В нашем случае в обеих таблицах должен присутствовать столбец customer_id. MySQL объединит записи только в случае совпадения значений в этих столбцах.

Как Вы можете видеть, в этот раз столбец customer_id отображаются только один раз, потому что движок базы рассматривает этот столбец как общий. Мы видим два заказа Adam’а, и другие два заказа Joe и Sandy. Наконец мы получили некоторую полезную информацию.

Inner Join (Внутреннее объединение)

Если условие объединения не указан, то выполняется внутреннее объединение. В этом случае хорошей идеей будет наличие совпадений по полю customer_id в обеих таблицах. Результат должен быть аналогичен естественному объединению.

Результат почти такой же. Столбец customer_id повторяется два раза, по разу для каждой таблицы. Объясняется это тем, что мы попросили базу сравнить значение по двум столбцам. При этом не знаю, что возвращают одну и туже информацию.

Добавим побольше условий к запросу.

На этот раз возвращается только те заказы, сумма которых превышает $15.

Предложение ON

Прежде чем перейти к другим видам объединяющих запросов, нам нужно рассмотреть предложение ON. Оно служит для вставки условий JOIN в отдельные предложения.

Теперь мы можем различать условия, относящиеся к JOIN и условия в части WHERE. Но еще есть небольшая разница в функционировании. Мы увидим это, когда перейдем к примерам с LEFT JOIN.

Предложение USING

Предложение USING немного похоже на конструкцию ON. Если столбцы в таблицах называется одинаково, можно указать их здесь.

На самом деле это очень похоже на NATURAL JOIN, т.е. объединяющий столбец (customer_id) не повторяется дважды.

Left (Outer) Join (Левое внешнее соединение)

LEFT JOIN это вид внешнего соединения. В следующем запросе, если не найдены совпадения во второй таблице, записи из первой таблице все равно отобразятся.

Хотя у Andy и нет заказов, эта запись все равно отображается. Значение из второй таблицы равно NULL.

Это полезно, когда нужно найти записи, у которых нет связей. Например, мы можем найти всех покупателей, которые ничего не заказывали.

Все что мы сделали — нашли все значения NULL для order_id.

Отметим, что ключевое слово OUTER не обязательно. Вы можете использовать просто LEFT JOIN вместо LEFT OUTER JOIN.

Условия

Теперь давайте посмотрим на запросы с условиями.

Так, что случилось с Andy и Sandy? LEFT JOIN подразумевает, что мы должны получить покупателей, у которых нет заказов. Проблема в том, что условие WHERE скрывает эти результаты. Чтобы получить их, мы можем попытаться включить условие с NULL.

Появился Andy, но нет Sandy. Выглядит неправильно. Для того чтобы получить то, что мы хотим, нужно использовать предложение ON.

Теперь мы получили всех, и все заказы более $15. Как я говорил ранее, предложение ON иногда работает не так как WHERE. В таких внешних объединениях как это, столбцы включаются всегда, даже если нет совпадений в условии предложения ON.

Right (Outer) Join (Правое внешнее соединение)

Объединение RIGHT OUTER JOIN работает также, только порядок таблиц меняется на обратный.

На этот раз мы не получили результатов с NULL, потому что каждый заказ имеет сопоставление с записью покупателя. Мы можем поменять порядок таблиц и получим тот же результат, что и с LEFT OUTER JOIN.

Теперь у нас появились значения NULL, потому что таблица покупателей с правой стороны от объединения.

Заключение

Спасибо за чтение статьи. Надеюсь Вам понравилось!

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector