2.3. Модели данных

Современные СУБД основываются на использовании моделей данных (МД), позволяющих описывать объекты предметных областей и взаимосвязи между ними. Существуют три основные МД и их комбинации, на которых основываются СУБД: реляционная модель данных РМД, сетевая модель данных (СМД), иерархическая модель данных (ИМД).

Основное отличие между МД состоит в описании взаимодействий между объектами и атрибутами. Взаимосвязь выражает отношение между множествами данных, используя взаимосвязи «один к одному», «один ко многим», «многие ко многим».

«Один к одному» — это взаимно однозначное соответствие, которое устанавливается между одним объектом и одним атрибутом. Например, в определенный момент времени в одной ЭВМ используется один определенный процессор. Номеру выбранной ЭВМ соответствует номер выбранного процессора.

«Один ко многим» — соответствие между одним объектом и многими атрибутами.

«Многие ко многим» — соответствие между многими объектами и многими атрибутами. Например, на множестве ЭВМ может одновременно работать множество пользователей. Взаимосвязи между объектами и атрибутами удобно представлять в виде графов и гиперграфов.

2.3.1. Реляционная модель данных

Реляционная модель данных (РМД) — это где объекты и взаимосвязи между ними представляют в виде таблиц, и операции взаимодействия между данными осуществляются по правилам реляционной алгебры (объединение U, пересечение, вычитание \, декартово произведение X, проекция, ог­раничение, соединение, деление).

Основу РМД составляют данные, сформированные в виде таблиц. Формальным аналогом таблицы является отношение. Напомним, что для совокупности множеств D₁, ..., D_n отношением R является некоторое подмножество декартова произведения этих множеств:

R  D₁  D₂  …  D_n,

где множество D_i - сомножители; п — степень отношения R; декартово произведение D₁  D₂  …  D_n— домен. Из домена извлекают фактические значения. Набор конкретных значений R называется кортежем. Если кортежи записать друг под другом и обозначить столбцы, то получается таблица.

Например, ,

Тогда содержит 12 элементов — пар вида .

Пусть

Тогда R можно записать в виде таблицы (табл. 2.1.), где , .

Таблица 2.1 Представление множества

В реляционной модели оперируют только с нормализованными отношениями, когда каждый столбец сам отношением не является. Ненормализованные отношения приводятся к нормализованной форме путем корректировки обозначений столбцов.

Таблица, состоящая из строк и столбцов, называется отношением. Каждый столбец в таблице является атрибутом. Строки таблицы являются кортежами, т. е. упорядоченными множествами. Значения в столбце определяются из множества значений, которые принимает атрибут. Столбцы таблицы — элементы данных, а строки — записи. Первичным ключом в таблице является номер этапа проектирования. Таблица имеет два атрибута и шесть кортежей (табл. 2.2.).

Таблица 2.2 Представление данных с помощью РМД

Достоинства РМД — простота и доступность. Пользователи абстрагированы от физической структуры памяти. Это позволяет эксплуатировать БД без знания методов и способов ее построения. Также достоинствами РМД являются независимость данных, гибкость, непроцедурные запросы.

Недостатки РМД: низкая производительность по сравнению с НМД и СМД, сложность ПО, избыточность.