7.3 Информационные модели данных
Информационная модель данных.
Процесс создания информационной модели данных начинается с определения концептуальных требований пользователя (рисунок 7.2).
Рисунок 7.2 – Процесс проектирования информационной модели данных
Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения.
При проектировании концептуальной модели данных направление в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки.
Проектирование концептуальной модели данных основано на анализе решаемых на предприятии задач по обработке данных, т.е. создание модели предметной области.
Существует множество подходов к построению таких моделей: графовые модели, семантические сети, модель "сущность-связь" и т.д. Наиболее популярной из них оказалась модель "сущность-связь".
Логическая модель – отражает логические связи между элементами данных вне зависимости от их содержания и среды хранения.
Физическая модель – определяет размещение данных, методов доступа и технику индексирования и называется внутренней моделью данных.
Основное отличие между указанными 3 типами моделей данных состоит в способах представления взаимосвязей между объектами.
Взаимосвязи в модели.
Взаимосвязь отражает отображение или связи между двумя множествами данных. Различают 4 основных типа связей: 1:1; 1:n; n:n, n:1.
Хранение и накопление являются одними из основных действий, осуществляемых над информацией и главным средством обеспечения ее доступности в течение некоторого промежутка времени.
База данных может быть определена как совокупность взаимосвязанных данных, используемых несколькими пользователями и хранящихся с регулируемой избыточностью.
Базы данных — это совокупность сведений (о реальных объектах, процессах, событиях или явлениях), относящихся к определенной теме или задаче, организованная таким образом, чтобы обеспечить удобное представление этой совокупности как в целом, так и любой ее части.
Существуют 4 типа моделей данных:
иерархическая;
сетевая;
реляционная;
объектно-ориентированная.
7.3.1 Иерархическая структура данных
Иерархическая структура данных строится по принципу иерархии типов объектов, т.е. 1 тип объектов является главным, а остальные, находящиеся на низших уровнях иерархии, – подчиненными (рисунок 7.3).
Допускается только 2 вида связей: один к одному (1:1) и один ко многим (1: n).
Между главными и подчиненными объектами устанавливается связь 1:n.
Рисунок 7.3 – Схема иерархической МД
Организация данных иерархического типа определяется в терминах: элемент, агрегат, запись (группа), групповое отношение, база данных.
Атрибут (элемент данных) - наименьшая единица структуры данных. Обычно каждому элементу при описании базы данных присваивается уникальное имя. По этому имени к нему обращаются при обработке. Элемент данных также часто называют полем.
Запись - именованная совокупность атрибутов. Использование записей позволяет за одно обращение к базе получить некоторую логически связанную совокупность данных. Именно записи изменяются, добавляются и удаляются. Тип записи определяется составом ее атрибутов. Экземпляр записи - конкретная запись с конкретным значением элементов
Групповое отношение - иерархическое отношение между записями двух типов. Родительская запись (владелец группового отношения) называется исходной записью, а дочерние записи (члены группового отношения) - подчиненными. Иерархическая база данных может хранить только такие древовидные структуры.
Корневая запись каждого дерева обязательно должна содержать ключ с уникальным значением. Ключи некорневых записей должны иметь уникальное значение только в рамках группового отношения. Каждая запись идентифицируется полным сцепленным ключом, под которым понимается совокупность ключей всех записей от корневой по иерархическому пути.
При графическом изображении групповые отношения изображают дугами ориентированного графа, а типы записей - вершинами (диаграмма Бахмана).
Достоинства: Навигационная природа БД обеспечивает очень быстрый доступ при следовании вдоль заранее определенных связей.
Недостатки:
Негибкость модели данных: невозможность наличия у сущности нескольких родителей;
Отсутствие прямого доступа к данным (непригодность частого выполнения запросов, не запланированных заранее).