Раскройте сущность понятия «модель представления данных». Перечислите виды моделей данных. Опишите иерархическую и сетевую модель данных.
п Логическую структуру хранимых в базе данных называют моделью представления данных.
Модель данных включает в себя структуры данных, операции их обработки и ограничение целостности. С помощью модели данных можно наглядно представить структуру объектов и установленные между ними связи. В настоящее время наибольшее применение получили иерархическая, сетевая и реляционная модели данных.
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ модель данных имеет иерархическую структуру, представляющую совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры явл. дерево.
Д
ерево
представляет иерархию элементов, наз.
узлами. Под элементами понимается
совокупность атрибутов, описывающих
объекты. В модели имеется корневой узел,
который находится на самом верхнем
уровне и не имеет узлов, стоящих выше
него. У одного дерева может быть только
один корень. Остальные узлы, наз.
порожденными, связаны между собой
следующим образом: каждый узел имеет
только один исходный, находящийся на
более высоком уровне, и любое число
подчиненных узлов на следующем уровне.
Доступ к порожденным узлам возможен
только через исходный узел, поэтому
существует только один путь доступа к
каждому узлу. А при удалении исходного
узла, также удаляются и все его пораженные
узлы. Поиск данных всегда начинается с
корня.
Примером простого иерархического представления может служить административная структура высшего учебного заведения: институт – отделение – факультет – студенческая группа.
Д
остоинства
иерархической модели данных:
эффективное использование памяти ЭВМ;
простота построения и понимания модели;
быстродействие.
Недостатком является сложность операций по включению в иерархию информации о новых объектах базы данных и удалению устаревшей информации.
СЕТЕВАЯ модель данных похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако в сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней. В сетевой модели данных любой узел может быть одновременно и главным, и подчиненным, и может участвовать в образовании любого числа взаимосвязей с другими объектами. Графически сетевую модель данных можно изобразить в виде произвольного графа. Например, каждый преподаватель может обучать многие группы, и каждая группа может обучаться у многих преподавателей.
Д
остоинством
сетевой модели данных явл. возможность
эффективной реализации по показателям
затрат памяти и оперативности, простота
реализации взаимосвязи «многие ко
многим».
Недостатком сетевой модели данных явл. высокая сложность схемы БД, построенной на ее основе, возможность потери независимости данных при реорганизации базы данных, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем.
Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы.
Реляционная модель основывается на математических принципах, вытекающих непосредственно из теории множеств и логики предикатов.
Реляционная модель определяет способ представления данных (структуру данных), методы зашиты данных (целостность данных), а также операции, выполняемые с данными (манипулирование данными).
Термин «отношение реляционной модели данных» обозначает таблицу. Наименьшая единица данных, которой оперирует реляционная модель данных, - это отдельное атомарное для данной предметной области значение данных, которое не может быть разложено на более простые составляющие.
Множество атомарных значений одного и того же типа образуют домен. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементам данных. В один домен могут входить значения из нескольких колонок, объединенных помимо одинакового типа данных еще и логически. Если два значения берутся из одного и того же домена, то можно выполнить сравнение этих двух значений.
Каждый элемент данных в отношении может быть определен с указанием его адреса в формате А[i, j], где А – элемент данных, i – строка отношения, j – номер атрибута отношения. Количество атрибутов в отношении определяет его порядок. Множество значений А[i, j] при постоянном i и всех возможных j образуют кортеж или просто строку таблицы. Количество всех кортежей в отношении определяет его мощность или кардинальное число. Мощность отношения в отличие от порядка отношения может со временем меняться. Совокупность всех кортежей образует тело отношения или таблицу. Поскольку отношения являются математическими множествами, которые по определению не могут содержать совпадающих элементов, никакие два кортежа в отношении не могут быть дубликатами друг друга в любой момент времени.
Некоторое множество атрибутов образуют ключ для данного отношения, если задание значений этих атрибутов однозначно определяют значение все атрибутов в таблице. Множество атрибутов отношения является возможным ключом этого отношения, если в каждый момент времени никакие два различные кортежа отношения не имеют одинакового значения для комбинации входящих в ключ атрибутов, т.е. в таблице не может быть двух строк, имеющих одинаковый ключ.
Каждое отношение имеет, по крайней мере, один возможный ключ, так как совокупность всех его атрибутов, удовлетворяющих условию уникальности. Это следует из самого определения отношения.
Достоинства реляционной модели: простота построения, доступность понимания, возможность эксплуатации базы данных без знания методов и способов ее построения, независимость данных, гибкость структуры.
Недостатками модели являются: сложность программного обеспечения, избыточность данных.
Охарактеризуйте технологии InterBase, использование которых обеспечивает максимальную вычислительную разгрузку клиентского приложения и гарантирует высокую степень безопасности и целостности информации.
Отношения подчиненности между таблицами баз данных устанавливается путем определения первичных ключей у родительских и внешних ключей у дочерних таблиц.
Ограничения на значения отдельных столбцов; условия ограничений могут быть разнообразны – от требования удовлетворения вводимых значений определенному диапазону или соответствия некоторой маске до требуемого отношения с одной или несколькими записями из другой таблицы базы данных.
Триггеры – подпрограммы, которые выполняются на сервере в ответ на определенные события — вставка, изменение или удаление строк в таблице.
Генератор — это последовательно возрастающее число, которое может автоматически вставляться в столбец. Генераторы используются для формирования уникальных значений столбцов, входящих в первичный ключ.
Для ускорения работы клиентских приложений с удаленной базы данных могут быть определены хранимые процедуры, которые представляют собой подпрограммы, принимающие параметры и способные выполнять запросы к базе данных, условные ветвления и циклическую обработку. Хранимые процедуры пишутся на специальном алгоритмическом языке. В них программируются часто повторяемые последовательности запросов к базе данных. Текст процедур хранится на сервере в откомпилированном виде.
В состав записи базы данных могут определяться BLOB-поля, предназначенные для хранения больших объемов данных в виде последовательности байтов. Таким образом могут храниться текстовые и графические документы, файлы мультимедиа, звуковые файлы и т.д.
InterBase дает возможность создавать пользовательские функции, в которых может реализовываться функциональность, отсутствующая в стандартных встроенных функциях InterBase. Стандартные функции используются для вычисления максимума, минимума, преобразование типов и т.д. В пользовательских функциях можно реализовать, например извлечение из даты номера дня, года, усечение пробелов символьного значения, разные математические алгоритмы и т.п. Функции пишутся на любом алгоритмическом языке, позволяющем разрабатывать DLL, например на Delphi.
InterBase может посылать уведомления клиентским приложениям о наступлении какого-либо события. Одновременно работающие приложения могут обмениваться сообщениями через сервер базы данных.
Чтобы ускорить выполнение запросов и освободить клиентское приложение от необходимости такие запросы выдавать, в базе данных можно определить виртуальные таблицы, или представления, в которых объединяются записи из одной или более таблиц, соответствующих некоторому условию. Работа с представлением из клиентского приложения ничем не отличается от работы с обычной таблицей. Поддерживает представление сервер, реагируя на изменение данных в базе данных.
Билет5