Реляційні бази даних (РБД) є найпоширенішим видом баз даних, що використовуються для зберігання, управління та обробки структурованої інформації. Вони базуються на математичній теорії реляцій та дозволяють ефективно організовувати дані у вигляді взаємопов’язаних таблиць.

Основні поняття реляційних баз даних

1. Таблиця (Реляція)

Основний об'єкт у реляційній базі даних – таблиця, яка складається з рядків (записів) і стовпців (атрибутів). Кожен рядок містить окремий запис, а стовпці описують характеристики цих записів.

2. Атрибут (Стовпець, Поле)

Кожен стовпець у таблиці має назву і визначає певну властивість запису. Наприклад, у таблиці "Студенти" можуть бути такі атрибути: "ID", "Ім'я", "Прізвище", "Дата народження".

3. Кортеж (Рядок, Запис)

Окремий рядок у таблиці містить дані про один об'єкт. Наприклад, один запис у таблиці "Студенти" може містити дані про конкретного студента.

4. Первинний ключ (Primary Key, PK)

Унікальний ідентифікатор запису в таблиці. Наприклад, у таблиці "Студенти" первинним ключем може бути "ID", який гарантовано є унікальним для кожного студента.

5. Зовнішній ключ (Foreign Key, FK)

Поле, яке встановлює зв'язок між двома таблицями. Наприклад, у таблиці "Оцінки" може бути поле "ID_Студента", яке є зовнішнім ключем, що вказує на студента у таблиці "Студенти".

6. Реляція (Зв’язок між таблицями)

Реляційні бази даних дозволяють встановлювати зв'язки між таблицями за допомогою первинних і зовнішніх ключів. Основні типи зв’язків:

  • Один до одного (1:1) – кожен запис у таблиці A відповідає одному запису у таблиці B.
  • Один до багатьох (1:M) – одному запису у таблиці A відповідає багато записів у таблиці B.
  • Багато до багатьох (M:M) – один запис у таблиці A може мати багато відповідних записів у таблиці B і навпаки.

7. Нормалізація

Процес оптимізації структури бази даних для усунення надмірності (дублювання даних) та забезпечення цілісності. Включає кілька нормальних форм (1НФ, 2НФ, 3НФ тощо).

Принципи роботи реляційних баз даних

1. Організація даних у вигляді таблиць

Усі дані в реляційній базі організовані у вигляді таблиць, кожна з яких містить чітко визначені атрибути. Це дозволяє легко зберігати, оновлювати та витягувати інформацію.

2. Управління даними через SQL

Мова SQL (Structured Query Language) є основним засобом взаємодії з реляційними базами даних. Вона дозволяє виконувати запити на вибірку, вставку, оновлення та видалення даних. Основні команди SQL:

  • SELECT – вибірка даних
  • INSERT – додавання нового запису
  • UPDATE – оновлення існуючих даних
  • DELETE – видалення записів

3. Забезпечення цілісності даних

Реляційні бази даних використовують різні механізми забезпечення цілісності:

  • Сущностна цілісність (Entity Integrity) – кожен запис у таблиці має унікальний ідентифікатор (первинний ключ).
  • Посилкова цілісність (Referential Integrity) – зовнішні ключі забезпечують коректні зв'язки між таблицями.
  • Цілісність доменів (Domain Integrity) – кожен атрибут містить тільки допустимі значення відповідно до його типу.

4. Транзакції та їхні властивості (ACID)

Транзакція – це послідовність операцій над базою даних, яка виконується як єдине ціле. ACID-принципи гарантують надійність роботи з даними:

  • Атомарність (Atomicity) – операції транзакції виконуються повністю або не виконуються взагалі.
  • Стійкість (Consistency) – після завершення транзакції база даних залишається у коректному стані.
  • Ізольованість (Isolation) – паралельні транзакції не впливають одна на одну.
  • Надійність (Durability) – після фіксації транзакції її зміни зберігаються навіть у разі збою системи.

5. Індекси для швидкого пошуку

Щоб прискорити вибірку даних, у реляційних базах використовують індекси. Вони дозволяють швидше знаходити потрібні записи без необхідності переглядати всю таблицю.

6. Резервне копіювання та відновлення

Реляційні бази даних підтримують механізми резервного копіювання та відновлення для забезпечення безпеки інформації у разі збоїв або втрати даних.