Таблица 11. 1.
| 1. Правило информации | Вся информация в базе данных должна быть представлена только одним способом - в виде значений, содержащихся в таблицах. |
| 2. Правило гарантированного доступа | Доступ ко всем и каждому элементу данных (атомарному значению) гарантированно обеспечивается путем использования комбинации имени таблицы, имени столбца и значения первичного ключа. |
| 3. Правило поддержки недействительных значений. | В настоящей реляционной базе данных должна быть реализована поддержка недействительных значений, которые отличаются от строки символов нулевой длины, строки пробельных символов, от нуля или любого другого числа и используются для представления отсутствующих данных независимо от типа этих данных. |
| 4. Правило динамического каталога. | Описание структуры базы данных на логическом уровне должно быть представлено в том же виде, что и основные данные, чтобы пользователи, обладающие соответствующими правами, могли работать с ним с помощью того же реляционного языка, который они применяют для работы с основными данными. |
| 5. Правило исчерпывающего подъязыка данных. | Реляционная система может поддерживать различные языки и режимы взаимодействия с пользователем. Однако должен существовать, по крайней мере один язык, который в полной мере поддерживает следующие элементы: - определение данных; - определение представлений; - обработку данных (интерактивную и программную); - условия целостности; - идентификация прав доступа; - границы транзакций (начало, завершение и отмена). |
| 6. Правило обновления представлений | Все представления, которые теоретически можно обновить, должны быть доступны для обновления. |
| 7. Правило добавления, изменения и удаления. | Возможность работать с отношением как с целым должна существовать не только при чтении данных, но и при добавлении, изменении и удалении данных. |
| 8. Правило независимости физических данных | Прикладные программы для работы с данными должны на логическом уровне оставаться нетронутыми при любых изменениях способов хранения данных или методов доступа к ним. |
| 9. Правило независимости логических данных. | Прикладные программы для работы с данными должны на логическом уровне оставаться нетронутыми при внесении в базовые таблицы любых изменений, которые теоретически позволяют сохранить нетронутыми содержащиеся в этих таблицах данные. |
| 10. Правило независимости условий целостности. | Должна существовать возможность определять условия целостности специфически для конкретной реляционной базы данных, на подъязыке реляционной базы данных и хранить их в самой базе данных, а не в прикладной программе. |
| 11. Правило независимости распространения. | Реляционная СУБД не должна зависеть от потребностей конкретного клиента. |
| 12. Правило единственности | Если в реляционной системе есть низкоуровневый язык (обрабатывающий одну запись за один раз), то должна отсутствовать возможность использования его для того, чтобы обойти правила и условия целостности, выраженные на реляционном языке высокого уровня (обрабатывающем несколько записей за один раз). |
Правило 1 гласит, что вся информация в реляционных базах данных представляется значениями в таблицах. Все данные представляются в табличном формате - другого способа просмотреть информацию в базе данных не существует. Набор связанных таблиц образует базу данных. Таблицы в реляционной базе разделены, но полностью равноправны. Между ними не существует никакой иерархии.
Правило 2 указывает на роль первичных ключей при поиске информации в базе данных. Имя таблицы позволяет найти требуемую таблицу, имя столбца позволяет найти требуемый столбец, а значение первичного ключ позволяет найти строку, содержащую искомый элемент данных.
Правило 3 требует, чтобы отсутствующие данные можно было представить с помощью недействительных значений (NULL). Существенно, что использование нулей инициирует переход с двухзначной логики (да/нет) на трехзначную (да/нет/может быть).
Правило 4 гласит, что реляционная база данных должна сама себя описывать. В реляционной базе данных существует два типа таблиц - пользовательские таблицы и системные таблицы. Пользовательские таблицы содержат информацию. Системные таблицы описывают структуру самой базы данных, однако доступ к ним можно получить так же, как и к любым другим таблицам.
Правило 5 требует, чтобы СУБД использовала язык реляционной базы данных, например SQL, хотя явно SQL в правиле не упомянут. Такой язык должен поддерживать все основные функции СУБД - создание базы данных, чтение и ввод данных, реализацию защиты базы данных и т. д.
Правило 6 касается представлений, которые являются виртуальными таблицами. Виртуальные таблицы, в отличие от «настоящих» таблиц, физически не хранятся в базе данных. В то же время необходимо осознавать, что виртуальные таблицы это не копия некоторых данных, помещаемая в другую таблицу. Когда вы изменяете данные в виртуальной таблице, то тем самым изменяете данные в базовых таблицах. В идеальной реляционной системе с виртуальными таблицами можно оперировать, как и с любыми другими таблицами. Это одно из правил, которые сложнее всего реализовать на практике.
Правило 7 акцентирует внимание на том, что базы данных по своей природе ориентированы на множества. Оно требует, чтобы операции добавления, изменения и удаления можно было выполнять над множествами строк. Это правило запрещает реализации, в которых поддерживаются операции только над одной строкой.
Правило 8 и 9 означают отделение пользователя и прикладной программы от низкоуровневой реализации базы данных. Они утверждают, что конкретные способы реализации хранения или доступа, используемые в СУБД, и даже изменения структуры таблиц базы данных не должны влиять на возможность пользователя работать с данными. Реляционная модель обеспечивает независимость данных на двух уровнях - физическом и логическом. Физическая независимость данных означает с точки зрения пользователя, что представление данных абсолютно не зависит от способа их физического хранения. Логическая независимость означает, что изменение взаимосвязей между таблицами и строками, их структура не влияют на правильное функционирование программ и текущих запросов.
Правило 10 гласит, что язык базы данных должен поддерживать ограничения на вводимые данные и на действия, которые могут быть выполнены над данными. Целостность - очень сложный и серьезный вопрос при управлении реляционными базами данных. Несогласованность или противоречивость данных может возникать вследствие сбоя системы - проблемы с аппаратным обеспечением, ошибки в программном обеспечении или логической ошибки в приложениях. Реляционные системы управления базами данных защищают данные от такого типа несогласованности, гарантируя, что команда либо будет исполнена до конца, либо будет полностью отменена.
Другой тип целостности, называемый объектной целостностью, связан с корректным проектированием базы данных. Объектная целостность требует, чтобы ни один первичный ключ не имел нулевого значения.
Третий тип целостности, называемой ссылочной целостностью, означает непротиворечивость между частями информации, повторяющимися в разных таблицах. Например, если вы изменяете неправильно введенный номер карточки страхового полиса в одной таблице, другие таблицы, содержащие эту же информацию, продолжают ссылаться на старый номер, поэтому необходимо обновить и эти таблицы. Чрезвычайно важно, чтобы при изменении информации в одном месте, она соответственно изменялась и во всех других местах. Кроме того, по определению Кодда, ограничения на целостность должны:
- Определяться на языке высокого уровня, используемом системой для всех других целей;
- Храниться в базе данных, а не в программных приложениях.
Эти возможности в том или ином виде реализованы в большинстве СУБД.
Правило 11 гласит, что язык базы данных должен обеспечивать возможность работы с распределенными данными, расположенными на других компьютерных системах.
И, наконец, правило 12 предотвращает использование других возможностей для работы с базой данных, помимо языка базы данных, поскольку это может нарушить ее целостность.
Двенадцать правил Кодда считаются определением реляционной СУБД. Однако можно сформулировать и более простое определение:
Реляционной называется база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованны в виде таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.
Под целостностью связей понимается соответствие данных в нескольких наборах объектов друг другу. Не соответствующие друг другу данные противоречат предметной области БД, т.е. окружающему миру.
Нарушение соответствия данных, целостности связей может произойти только при операциях изменения данных.
Рассмотрим правила поддержки целостности связей между двумя наборами объектов, которые применяются при операциях добавления, изменения и удаления объектов из наборов. Считается, что связь между двумя наборами относится к типу «один ко многим». Один из наборов содержит родительские объекты, другой – дочерние. Эти правила называются стандартной целостностью. Основное требование стандартной целостности состоит в наличии для дочерних объектов ссылок на родительский объект. Всего правил десять: 2 правила при добавлении, 4 правила при изменении, 4 правила при удалении. Выбор правил зависит от предметной области.