5 Иерархическая модель данных

Иерархическая модель данных - логическая модель данных в виде древовидной структуры, представляющая собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево.

В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень.

Недостатки: неэффективность, медленный доступ к сегментам данных нижних уровней иерархии, четкая ориентация на определенные типы запросов и др. Также недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.

6 Сетевая модель данных

Сетевая модель данных - логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных.

Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит в том, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.

Сетевая БД состоит из набора экземпляров определенного типа записи и набора экземпляров определенного типа связей между этими записями.

7 Реляционная модель данных

Реляционная модель данных - логическая модель данных.

Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу.

Столбцы таблицы называются полями: каждое поле характеризуется своим именем и типом данных.

В реляционной БД используются четыре основных типов полей:

• Числовой,

• Символьный (слова, тексты, коды и т.д.),

• Дата (календарные даты в форме «день/месяц/год»),

• Логический (принимает два значения: «да» - «нет» или «истина» - «ложь»).

Достоинства реляционной модели:

• простота и доступность для понимания пользователем;

• строгие правила проектирования, базирующиеся на математическом аппарате;

• полная независимость данных;

• для организации запросов и написания прикладного ПО нет необходимости знать конкретную организацию БД во внешней памяти.

Недостатки реляционной модели:

• далеко не всегда предметная область может быть представлена в виде "таблиц";

• в результате логического проектирования появляется множество "таблиц". Это приводит к трудности понимания структуры данных;

• БД занимает относительно много внешней памяти;

• относительно низкая скорость доступа к данным.

8 Организация данных на машинных носителях

Массив - простая совокупность элементов данных одного типа, средство оперирования группой данных одного типа. Отдельный элемент массива задается индексом. Массив может быть одномерным, двумерным и т.д. Разновидностями одномерных массивов переменной длины являются структуры типа кольцо, стек, очередь и двухсторонняя очередь.

Запись - совокупность элементов данных разного типа. В простейшем случае запись содержит постоянное количество элементов, которые называют полями. Совокупность записей одинаковой структуры называется файлом. Для того, чтобы иметь возможность извлекать из файла отдельные записи, каждой записи присваивают уникальное имя или номер, которое служит ее идентификатором и располагается в отдельном поле. Этот идентификатор называют ключом.

Каждая БД, как известно, состоит из файлов. Файлы состоят из логических записей. Данные хранятся во внешней памяти на соответствующих носителях. Каждый файл представляется в виде одного или нескольких блоков данных.Обмен данными между внешней и оперативной памятью выполняется блоками. При чтении с внешнего носителя блок данных размещается в буферный участок памяти. В качестве адресов записей файла во внешней памяти используют: машинный адрес, относительный адрес, ключ записи. Поиск данных осуществляется по их уникальному номеру (ключу).

9 Физическое представление иерархических структур

10 Физическое представление сетевых структур

11 Архитектура файловой организации баз данных

12 Модели распределения данных по физическим носителям

13 Стадии проектирования и объекты моделирования

14 Модель «сущность – связь»

Модель "сущность-связь" была предложена в 1976 г. Питером Пин-Шэн Ченом и основывается на некоторой важной семантической информации о реальном мире и предназначена для логического представления данных. Определяет модель данных в контексте взаимосвязи с другими данными.

Из модели "сущность-связь"могут быть порождены все существующие модели данных (иерархическая, сетевая, реляционная, объектная), поэтому она является наиболее общей.

Сущность - это класс однотипных объектов, информация о которых должна быть учтена в модели.

Экземпляр сущности - конкретный представитель данной сущности.

Атрибут сущности - именованная характеристика, являющаяся некоторым свойством сущности.

Ключ сущности - неизбыточный набор атрибутов, значение которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности.

15 ER - диаграмма

Основными понятиями ER-модели являются:

1. Сущность - это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступной.

2. Связь - это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между двумя типами сущностей.

3. Атрибутом сущности - это любая деталь, которая служит для уточнения, идентификации, классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности.

Нормальные формы ER-диаграмм:

Первая нормальная форма;

Устраняются атрибуты, содержащие множественные значения, т. е. производится выявление неявных сущностей, "замаскированных" под атрибуты.

Вторая нормальная форма;

Устраняются атрибуты, зависящие только от части уникального идентификатора. Эта часть уникального идентификатора определяет отдельную сущность.

Третья нормальная форма.

Устраняются атрибуты, зависящие от атрибутов, не входящих в уникальный идентификатор. Эти атрибуты являются основой отдельной сущности.

Более сложные элементы ER-модели:

• Подтипы и супертипы сущностей;

• Уточняемые степени связи;

• Взаимно исключающие связи;

• Каскадные удаления экземпляров сущностей;

• Домены.