Model relacyjny – model organizacji danych bazujący na matematycznej teorii mnogości, w szczególności na pojęciu relacji. Na modelu relacyjnym oparta jest relacyjna baza danych (ang. Relational Database Management Systems, RDBMS) – baza danych, w której dane są przedstawione w postaci relacyjnej.

W najprostszym ujęciu w modelu relacyjnym dane grupowane są w relacje, które reprezentowane są przez tablice. Relacje są pewnym zbiorem rekordów o identycznej strukturze wewnętrznie powiązanych za pomocą związków zachodzących pomiędzy danymi. Relacje zgrupowane są w tzw. schematy bazy danych. Relacją może być tabela zawierająca dane teleadresowe pracowników, zaś schemat może zawierać wszystkie dane dotyczące firmy. Takie podejście w porównaniu do innych modeli danych ułatwia wprowadzania zmian, zmniejszenie możliwość pomyłek, ale dzieje się to kosztem wydajności.

Historia

Twórcą teorii relacyjnych baz danych jest nieżyjący już Edgar Frank Codd. Postulaty te zostały opublikowane po raz pierwszy w 1970 roku w pracy A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. Praca ta opisuje podstawowe zależności jakie mogą występować pomiędzy danymi trwałymi, oraz wprowadza główne założenia dotyczące modelu relacyjnego dla danych wraz z propozycją formalnych operatorów przeszukiwania danych. W 1972 roku, w pracy pt. Relational Completeness of Data Base Sublanguages Codd uszczegółowił opis modelu oraz przedstawił dwa modele formalne odpytywania (przeszukiwania) danych. Tu właśnie po raz pierwszy pojawiły się terminy algebra relacji oraz rachunek relacyjny. Codd pokazał, że oba modele są równoważne.

W czasie kiedy Codd publikował swoje propozycje rozwijały się dwa inne modele danych: model sieciowy oraz model hierarchiczny. Na rynku baz danych dominowały głównie hierarchiczne bazy danych (m.in. IMS/360). Lata 70 przypadają na rozkwit zarówno modelu sieciowego jak i relacyjnego. W 1971 roku grupa CODASYL przygotowała standard dla modelu sieciowego, zaś w 1973 roku firma IBM przygotowała System R będący pierwszą implementacją zarówno modelu relacyjnego jak i języka SEQUEL (później SQL). Z upływem czasu model relacyjny stawał się coraz bardziej popularny wśród osób zajmujących się badaniami nad przechowywaniem danych.

W roku 1979 firma Relational Software (później Oracle) wypuściła na rynek pierwszy komercyjny relacyjny system zarządzania bazą danych (RDBMS ang. Relational Database Management Systems). Od tego momentu model relacyjny stał się dominującym podejściem do przechowywania trwałych danych zaś ilość badań i opracowań wokół tego tematu wzrosła lawinowo.

Jednym z kluczowych problemów rozwijającego się modelu relacyjnego było podejście do brakującej informacji (np. nieznany numer telefonu, brak numeru mieszkania, itp.). Początkowo proponowano kilka specjalnych wartości, które użytkownik mógłby wykorzystać do zaznaczenia takich informacji. Jednak w ostateczności, w 1979 roku, Codd wprowadził do modelu pojedynczą specjalną wartość NULL. Wprowadzenie tej wartości wiązało się m.in. z rozszerzeniem logiki dwuwartościowej operatorów porównania do logiki trójwartościowej (na każde pytanie o równość można odpowiedzieć „Tak”, „Nie”, „Nieznane”)

W dzisiejszym czasie funkcjonuje wiele spojrzeń na model relacyjny. Dwa główne podejścia to podejście formalne – opis modelu poprzez reguły matematyczne można opisywać na wiele różnych sposobów – oraz podejście intuicyjne – spojrzenie na model od strony czysto użytkowej.

Podejście intuicyjne

Schemat modelu relacyjnego

W modelu relacyjnym każda relacja (prezentowana w postaci np. tabeli) posiada unikalną nazwę, nagłówek i zawartość. Nagłówek relacji to zbiór atrybutów, gdzie atrybut jest parą nazwa_atrybutu:nazwa_typu, zawartość natomiast jest zbiorem krotek (reprezentowanych najczęściej w postaci wiersza w tabeli). W związku z tym, że nagłówek jest zbiorem atrybutów nie jest ważna ich kolejność. Atrybuty zazwyczaj utożsamiane są z kolumnami tabeli. Każda krotka (wiersz) wyznacza zależność pomiędzy danymi w poszczególnych komórkach (np. osoba o danym numerze PESEL posiada podane nazwisko i imię oraz adres)

Każda relacja (tabela) posiada tzw. klucz główny (ang. primary key). Klucz ten jest unikatowym identyfikatorem w relacji i może być kombinacją kilku kolumn, często jednak obejmuje jedną kolumnę (jeden atrybut). Klucz ma za zadanie jednoznacznie identyfikować każdą krotkę (wiersz) – wartości w wyznaczonych kolumnach są jako zestaw niepowtarzalne w danej tabeli.

Innym rodzajem klucza jest tzw. klucz obcy (ang. foreign key). Jest to zbiór atrybutów jednej tabeli (relacji) wskazujący wartości klucza kandydującego innej tabeli. Służy do wskazywania zależności pomiędzy danymi składowanymi w różnych tabelach. Klucze w modelu relacyjnym służą m.in. do sprawdzania spójności danych w bazie. Głównie dotyczy to kluczy obcych, na które nałożony jest wymóg, że w tabeli wskazywanej musi istnieć wartość klucza wskazującego.

Dodatkowym elementem modelu relacyjnego jest zbiór operacji służących do przeszukiwania i manipulacji danymi. Od strony formalnej takie zbiory operacji kojarzone są z tzw. algebrą relacji oraz z rachunkiem relacyjnym. Od strony praktycznej najbardziej popularnym językiem zapytań dla modelu relacyjnego jest język SQL

Przedstawienie relacji w postaci tabeli jest jedynie pewną reprezentacją graficzną. Relację można również przedstawić w postaci zbioru punktów w przestrzeni n-wymiarowej, gdzie punkt reprezentuje krotkę w relacji składającej się z n atrybutów.