Datový model
Databázi obvykle netvoří jen jedna tabulka, ale obvykle několik, desítky či stovky tabulek. Struktura tabulek databáze, tzv. datový model, odráží modelovanou skutečnost. Tabulky jsou mezi sebou provázány pomocí klíčů. Klíčem označujeme 1 až n sloupců tabulky. Rozlišujeme 2 typy klíčů: primární klíč a cizí klíč. Každá tabulka by měla obsahovat právě jeden primární klíč a 0 až N cizích klíčů. Primární klíč musí být definován tak, aby obsah sloupce nebo sloupců, které ho tvoří, byl v každém řádku tabulky unikátní. Jinými slovy hodnota primárního klíče, která je uložena v jednom řádku, se nesmí objevit v žádném dalším řádku. Ochranu před vložením duplicity do primárního klíče zajišťuje databáze.
Pomocí cizích klíčů se definují vazby mezi tabulkami. Vazby (relationship) se definují mezi dvojicí tabulek a mohou být třech typů:
- 1:1
- 1:n
- m:n
Poměry odpovídají počtu řádků, které si ve vázaných tabulkách odpovídají. Vazba 1:1 uvádí, že každému řádků z tabulky A se váže právě jeden řádek z tabulky B. Tato vazba je nejméně častá, protože obvykle není důvod rozdělovat popisovaný objekt do dvou tabulek, místo toho vytvoříme jednu velkou tabulku. Důvodem rozdělení může být limit databáze na počet sloupců jedné tabulky. V tom případě mají obě tabulky stejný primární klíč.
Vazba 1:n je nejčastější vazba, pomocí ní definujeme podřízený vztah tabulky B k tabulce A. Jednomu řádku tabulky A odpovídá 1 až N řádků tabulky B. O tabulce A mluvíme jako o nadřízené nebo rodičovské tabulce, o tabulce B jako o závislé nebo dětské tabulce. Jako klasický příklad vazby 1:n je matka a její děti. Matka může mít více dětí, ale každé dítě má právě jednu matku. Tato vazba se v relační databázi modeluje tak, že primární klíč rodičovské tabulky vložíme do tabulky dětské, kde o něm mluvíme jako o cizím klíči. Dětská tabulka má tak jak vlastní primární klíč tak cizí klíč z rodičovské tabulky. Rodičovská tabulka zůstává nezměněna. Kromě vložení cizího klíče do dětské tabulky definujeme omezení tzv. constraint, čímž databázi sdělíme vytvoření vazby. Databáze následně zajistí, že ke každému řádku v dětské tabulce existuje právě jeden řádek v rodičovské tabulce. Při vkládání dat musíme začít vložením řídícího řádku a teprve následně vložit řádek nebo řádky to tabulky dětské. Naopak pokud data mažeme, musíme odstranit nejdřív záznam v dětské tabulce a teprve následně v tabulce řídící.
Třetím typem vazby mezi tabulkami je m:n. Příkladem této situace je například vztah mezi učiteli a studenty. Každý učitel učí více studentů, ale zároveň každý student navštěvuje hodiny několika učitelů. Pokud chceme namodelovat tuto vazbu, musíme vytvořit třetí vazební tabulku, ve které zkombinujeme primární klíče tabulky učitelů a studentů. Vazební tabulka tak obsahuje dva cizí klíče, které obvykle tvoří dohromady primární klíč této tabulky. Tímto způsobem dekomponujeme vazbu m:n na dvě vazby 1:n. Nadefinovaním tabulek a vazeb mezi nimi vzniká datový model databáze. Jeho schematický nákres ukazuje obrázek.
Obdélníky odpovídají jednotlivým tabulkám s jejich atributy, čáry pak zobrazují vazby mezi nimi. Podle zakončení čar poznáme řídící tabulku od tabulky dětské, u dětské tabulky je zakončení rozvětvené. Někdy je u zakončení přímo připojen popisek, který uvádí, kolik dětských záznamů je pro jeden řídící záznam povoleno.
S návrhem datové struktury databáze (datového modelu) souvisí pojem normalizace. Pod pojmem normalizace rozumíme proces zjednodušování a optimalizace navržených struktur databázových tabulek. Hlavním cílem je navrhnout databázové tabulky tak, aby obsahovaly minimální počet redundantních dat. Správnost navržení struktur lze ohodnotit některou z následujících normálních forem.
- Nultá normální forma (0NF) - tabulka v nulté normální formě obsahuje alespoň jeden sloupec (atribut), který může obsahovat více druhů hodnot.
- První normální forma (1NF) - tabulka je v první normální formě, pokud všechny sloupce (atributy) nelze dále dělit na části nesoucí nějakou informaci neboli prvky musí být atomické. Jeden sloupec neobsahuje složené hodnoty.
- Druhá normální forma (2NF) - tabulka je v druhé normální formě, pokud obsahuje pouze atributy (sloupce), které jsou závislé na celém klíči.
- Třetí normální forma (3NF) - tabulka je ve třetí normální formě, pokud neexistují žádné závislosti mezi neklíčovými atributy (sloupci).
- Čtvrtá normální forma (4NF) - tabulka je ve čtvrté normální formě, pokud sloupce (atributy) v ní obsažené popisují pouze jeden fakt nebo jednu souvislost.
- Pátá normální forma (5NF) - tabulka je v páté normální formě, pokud by se přidáním libovolného nového sloupce (atributu) rozpadla na více tabulek.
Takto zní oficiální definice normálních forem, v praxi se aplikují první tři, kdy se snažíme v modelu pro každou tabulku definovat primární klíč a sloupce definovat atomicky, tedy tak, aby obsahovaly dále smysluplně nedělitelnou informaci. Jako příklad rozdělení na atomické prvky můžeme uvést například položku bydliště, kterou bychom měli správně rozdělit na atributy (sloupce) ulice, číslo domu, město a PSČ.
