Модели данных
2.1. Иерархическая модель
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры является дерево (рис. 2.1).
Дерево
представляет собой иерархию элементов,
называемых узлами.
Под элементами
понимается совокупность атрибутов,
описывающих объекты. В модели имеется
корневой узел (корень дерева), который
находится на самом верхнем уровне и не
имеет узлов, стоящих выше него.
У одного дерева может быть только один
корень. Остальные узлы, называемые
порожденными, связаны между собой
следующим образом: каждый
узел имеет только один исходный,
находящийся на более высоком уровне, и
любое число (один, два или более, либо
ни одного) подчиненных узлов на следующем
уровне.
Примером простого иерархического представления может служить административная структура высшего учебного заведения: институт – отделение – факультет – студенческая группа (рис. 2.2-1).
Рис. 2.2-2. Пример иерархической структуры
К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения операций над данными.
Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связям.
На иерархической модели данных основано сравнительно ограниченное количество СУБД, в числе которых можно назвать зарубежные системы IMS, PC/Focus, Team-Up и Data Edge, а также отечественные системы Ока, ИНЭС и МИРИС.
2.2. Сетевая модель данных
Отличие сетевой структуры от иерархической заключается в том, что каждый элемент в сетевой структуре может быть связан с любым другим элементом (рис. 2.3). Пример простой сетевой структуры показан на рис. 2.4.
Теперь предлагаю вам изменить иерархическую модель БД, приведенную ниже, на сетевую.
факультет
Курс
кафедра
Деканат
группа
преподавательь
Дисциплина
Студент
Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности.
Недостатком сетевой модели данных являются высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.
Наиболее известными сетевыми СУБД являются IDMS, db_VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.
2.3. Реляционная модель данных
Реляционная модель данных была предложена Е.Ф. Коддом, известным исследователем в области баз данных, в 1969 году, когда он был сотрудником фирмы IBM. Впервые основные концепции этой модели были опубликованы в 1970.
Реляционная база данных представляет собой хранилище данных, организованных в виде двумерных таблиц (рис. 2.5). Любая таблица реляционной базы данных состоит из строк (называемых также записями) и столбцов (называемых также полями).
Строки таблицы содержат сведения о представленных в ней фактах (или документах, или людях, одним словом, - об однотипных объектах). На пересечении столбца и строки находятся конкретные значения содержащихся в таблице данных.
Данные в таблицах удовлетворяют следующим принципам:
1) Каждое значение, содержащееся на пересечении строки и столбца, должно быть атомарным- неделимое
2) Значения данных в одном и том же столбце должны принадлежать к одному и тому же типу, доступному для использования в данной СУБД.
3) Каждая запись в таблице уникальна, то есть в таблице не существует двух записей с полностью совпадающим набором значений ее полей.
4) Каждое поле имеет уникальное имя.
5) Последовательность полей в таблице несущественна.
6) Последовательность записей в таблице несущественна.
Несмотря на то, что строки таблиц считаются неупорядоченными, любая система управления базами данных позволяет сортировать строки и столбцы в выборках из нее нужным пользователю способом .
Поскольку последовательность полей в таблице несущественна, обращение к ним производится по имени, и эти имена для данной таблицы уникальны (но не обязаны быть уникальными для всей базы данных).
Поле или комбинацию полей, значения которых однозначно идентифицируют каждую запись таблицы, называют первичным ключом (или просто ключом).
Если таблица имеет более одного возможного ключа, тогда один ключ выделяют в качестве первичного. Первичный ключ любой таблицы обязан содержать уникальные непустые значения для каждой строки.
Поле, указывающее на запись в другой таблице, связанную с данной записью, называется внешним ключом. Иначе говоря, внешний ключ - это поле или набор полей, чьи значения совпадают с имеющимися значениями первичного ключа другой таблицы.
Подобное взаимоотношение между таблицами называется связью. Связь между двумя таблицами устанавливается путем присвоения значений внешнего ключа одной таблицы значениям первичного ключа другой.
Связь между таблицами в реляционной модели может быть:
1:1 (один-к-одному) или
1:М (один-ко-многим).
Группа связанных таблиц называется схемой базы данных. Информация о таблицах, их полях, первичных и внешних ключах, а также иных объектах базы данных, называется метаданными (или словарем данных).
Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной ее широкого использования.
Рис. 2.5. Схема реляционной модели данных
Клиенты
Код клиента
ФИО
Телефон
11
Иванов
123-456
23
Петров
124-456
34
Краснов
321-456
45
Прыгунов
456-123 1
Заказы
№ заказа
№ клиента
Код
авто
Дата
Цена
1
11
788
15.09.2014
901000
2
23
699
16.09.2014
1001000
3
45
333
16.09.2014
871000
Авто
Код авто
марка
модель
цвет
VIN
Цена
788
BMW
11
белый
12131114
900000
699
Lexsus
124
беж
45444
1000000
333
Ford
125
белый
787789
870000
334
Ford
125
белый
315444
870000
Рис.2.5-1. Пример схемы реляционной модели данных. Здесь первичный ключ выделен жирным курсивом.
Определите тип связи (или тип отношения) между таблицами Авто и Заказы.
К основным недостаткам реляционной модели относятся отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.
Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются: DB2, Paradox, FoxPro, Access, Clarion, Ingres, Oracle, SQL Server.
К отечественным СУБД реляционного типа относятся системы ПАЛЬМА и HyTech.