10.3. Базы данных, модели данных

Основа информационной системы, объект ее обработки — база данных (БД). База данных – совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных и связей между ними или датологическое представление информации о предметной области.

Виды моделей данных

Ядром любой базы данных является модель данных, которая представляет собой структуру данных, соглашения о способах их представления и операций манипулирования ими. Модель данных представляет собой формализованное описание объектов предметной области и взаимосвязей между ними.

Различают три основных типа моделей данных: иерархическая, сетевая и реляционная. Иерархическая структура представляет собой совокупность элементов, в которой данные одного уровня подчинены данным другого уровня, а связи между элементами образуют древовидную структуру. В такой структуре исходные элементы порождают другие элементы, причем эти элементы в свою очередь порождают следующие элементы и т. д. Существенно то, что каждый порожденный элемент имеет только одного «родителя».

В иерархической структуре порождающим элементом может быть не объект сам по себе, а только конкретный экземпляр объекта. Примером иерархической базы данных может служить семейное генеалогическое древо.

Существуют и более сложные — сетевые структуры, в которых каждый порожденный элемент может иметь более одного порождающего элемента. Сетевая модель данных отличается от иерархической тем, что каждый элемент сетевой структуры данных связан с любым другим элементом. Примером сложной сетевой структуры может служить структура базы данных, содержащая сведения об учащихся, занимающихся в различных кружках. При этом возможны занятия одного и того же ученика в разных кружках, а также посещение несколькими учениками занятий одного кружка. И сетевые, и иерархические структуры можно свести к простым двумерным таблицам.

Реляционные базы данных

Наиболее удобным и для пользователя, и для компьютера является представление данных в виде двумерной таблицы — подавляющее большинство современных информационных систем работает именно с такими таблицами. Базы данных, которые состоят из двумерных таблиц, называются реляционными (по-английски «relation» — отношение). Основная идея реляционного подхода состоит в том, чтобы представить произвольную структуру данных в виде простой двумерной таблицы.

10.4.Структурные элементы реляционной базы данных

На примере реляционной таблицы рассмотрим основные структурные элементы базы данных.

1. В реляционных БД любые совокупности данных представляются в виде двумерных таблиц (отношений). При этом каждая таблица состоит из фиксированного числа столбцов и некоторого (переменного) количества строк. Описание столбцов принято называть макетом таблицы.

2. Каждый столбец таблицы представляет поле - элементарную единицу логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации – реквизиту объекта данных (например, фамилия, адрес).

Для описания поля используются следующие характеристики:

• имя поля (например, № личного дела, Фамилия);

• тип поля (например, текстовый, символьный, дата);

• дополнительные характеристики (длина поля, формат, точность).

Например, поле Дата рождения может иметь тип «дата» и длину 8 (6 цифр и 2 точки, разделяющих в записи даты день, месяц и год).

3. Каждая строка таблицы называется записью. Запись логически объединяет все поля, описывающие один объект данных. Система нумерует записи по порядку: 1, 2, ..., п, где n — общее число записей (строк) в таблице на данный момент. В отличие от количества полей (столбцов) в таблице, количество записей в процессе эксплуатации БД может, как угодно меняться (от нуля до миллионов). Количество полей, их имена и типы тоже можно изменить, но это уже особая операция, которая называется изменением макета таблицы.

4. В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются простым ключом, которые идентифицируют экземпляр записи.

5. Каждое поле может входить в несколько таблиц.