2.3.2. Иерархическая модель данных

Модель основана на понятии «деревьев», состоящих из вершин и ребер. Вершина «дерева» ставится в соответствие совокупности атрибутов данных, характеризующих некоторый объект. Вершины и ребра «дерева» образуют иерархическую древовидную структуру, состоящую из п уровней (рис. 2.5.).

Рис. 2.5 – Пример иерархической древовидной структуры

Первую вершину в «дереве» называют корневой вершиной. НМД удовлетворяет следующим условиям:

1. Иерархия начинается с корневой вершины.

2. Каждая вершина соответствует одному или нескольким атрибутам.

3. На уровнях с большим номером находятся зависимые вершины. Вершина предшествующего уровня является начальной для новых зависимых вершин.

4. Каждая вершина, находящаяся на уровне I, соединена с одной и только одной вершиной уровня (I- I), за исключением корневой вершины.

5. Корневая вершина может быть связана с одной или несколькими зависимыми вершинами.

6. Доступ к каждой вершине происходит через корневую по единственному пути.

7. Существует произвольное количество вершин каждого уровня.

ИМД, состоящая из нескольких деревьев, является «лесом». Каждая корневая вершина образует начало записи логической БД. В ИМД вершины, находящиеся на уровне I, называют порожденными вершинами на уровне (I - I). Рассмотрим пример представления информации в ИМД, реализующей отношение «один ко многим» (рис. 2.6.). Для каждого пользователя может иметься экземпляр корневой вершины. ИМД позволяет для каждого пользователя получать представление о нескольких операциях и нескольких ЭВМ.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ соответствует корневой вершине и находится на более высоком уровне иерархии, чем ЭВМ, ОПЕРАЦИЯ и РЕЗУЛЬТАТ. Выбор ИМД осуществляет администратор БД на основе операционных характеристик.

Введение двух ИМД, связанных между собой, позволяет решать вопросы включения и удаления данных. Достоинства ИМД: простота построения и использования, обеспечение определенного уровня независимости данных, наличие существующих СУБД, простота оценки операционных характеристик.

Рис. 2.6. Представление информации в ИМД, реализующей отношение «один ко многим».

Недостатки:

• отношение «многих ко многим» реализуется очень сложно, дает громоздкую структуру и требует хранения избыточных данных, что нежелательно на физическом уровне;

• иерархическая упорядоченность усложняет операции удаления и включения;

• доступ к любой вершине возможен через корневую, что увеличивает время доступа.

2.3.3. Сетевая модель данных

В СМД элементарные данные и отношения между ними представляются в виде ориентированной сети (вершины — данные, дуги — отношения). БД, описываемая сетевой моделью, состоит из нескольких областей. Область содержит записи. Одна запись состоит из нескольких полей. Набор, состоящий из записей, может размещаться в одной или нескольких областях (рис. 2.7).

Рис. 2.7 – Пример размещения записей в областях

В СМД объекты предметной области объединяются в сеть. Графически сетевая модель описывается прямоугольниками и стрелками. Каждый тип записи может содержать несколько атрибутов. На рис. 2.8. показан пример представления области в СМД. Здесь область — это часть БД, в которой располагаются записи, наборы и части наборов. Стрелками соединены несколько типов записей, изображающих типы набора. Тип набора предоставляет логическую взаимосвязь «один ко многим». Рассмотрим экземпляр набора в СМД (рис. 2.9). Каждый экземпляр набора ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ — ВЫПОЛНИЛ — ПРОЦЕДУРУ реализует иерархическую связь между пользователем и операцией.

Рис. 2.8 – Пример представления в СМД

Рис. 2.9 – Экземпляр набора в СМД: ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ – ВЫПОЛНИЛ - ПРОЦЕДУРУ

Важное отличие СМД от НМД состоит в том, что в СМД каждая запись может быть в любом числе наборов и может находиться как на верхнем, так и на нижнем иерархическом уровне. Следовательно, любая запись может быть задана как точка входа.

Существует три типа наборов:

а) первый тип образуется типами записей: ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ и ОПЕРАЦИЯ (рис. 2.10, а);

б) второй тип образуется из трех и более записей и называется многочисленным (рис. 2.10, б);

в) третий тип представляется сингулярными наборами и объединяет записи, у которых нет корневой вершины, но которые могут иметь ее впоследствии (рис. 2.10, в).

Достоинства СМД — наличие реализованных СУБД обеспечивающих; простота реализации отношений «многие ко многим».

Недостаток СМД — сложность. При реорганизации БД возможна потеря независимости данных.

Рис. 2.10 – Виды записей в СМД: а – тип записи; б – многочисленный тип; в – тип сингулярных наборов