Сетевая модель данных
Вопрос13! Сетевая модель данных. Одна из первых сетевых моделей данных, разработанная группой codasyl (Conference of Data System Languages), была предложена в 1969 г. И развивалась до 80-х годов.
(Оригинал смотри здесь http://coronet.iicm.tugraz.at/wbtmaster/allcoursescontent/netlib/library.htm)
Первоначально сетевая модель замышлялась как инструмент для программистов. В качестве базового языка программирования был выбран Cobol.
К известным сетевым системам управления базами данных относятся: DBMS, IDMS, TOTAL, VISTA, СЕТЬ, СЕТОР, КОМПАС и др.
Основное достоинство сетевой модели – это высокая эффективность затрат памяти и оперативность.
Недостаток – сложность и жесткость схемы базы, а также сложность понимания. Кроме того, в этой модели ослаблен контроль целостности, так как в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями.
Сравнивая иерархические и сетевые базы данных, можно сказать следующее. В целом иерархические и сетевые модели обеспечивают достаточно быстрый доступ к данным. Но поскольку в сетевых базах основная структура представления информации имеет форму сети, в которой каждая вершина (узел) может иметь связь с любой другой, то данные в сетевой базе более равноправны, чем в иерархической, так как доступ к информации может быть осуществлен, начиная с любого узла.
Однако следует отметить жесткость организации данных в иерархических и сетевых моделях. Доступ к информации осуществляется только в соответствии со связями, определенными при проектировании структуры конкретной базы данных. Базы данных с такими моделями сложно реорганизовывать.
Недостатком этих моделей является и сложность механизма доступа к данным, а также необходимость на физическом уровне четко определять связи данных. А поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на некоторые другие элементы, то для этого требуются значительные ресурсы памяти ЭВМ. Кроме того, для таких моделей характерна сложность реализации систем управления базами данных.
Сетевая модель – это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 18). Реальный пример иерархической модели представлен на рис. 19.
Рис. 18. Представление связей в сетевой модели данных
Рис. 19. Пример сетевой модели данных
Сетевая база данных состоит из наборов записей, которые связаны между собой так, что записи могут содержать явные ссылки на другие наборы записей. Тем самым наборы записей образуют сеть. Связи между записями могут быть произвольными, и эти связи явно присутствуют и хранятся в базе данных.
Над данными в сетевой базе могут выполняться следующие операции:
- Добавить – внести запись в базу данных.
- Извлечь – извлечь запись из базы данных.
- Обновить – изменить значение элементов предварительно извлеченной записи.
- Удалить – убрать запись из базы данных.
- Включить в групповое отношение – связать существующую подчиненную запись с записью-владельцем.
- Исключить из группового отношения – разорвать связь между записью-владельцем и записью-членом.
- Переключить – связать существующую подчиненную запись с другой записью-владельцем в том же групповом отношении.
________________________________________________________________________________ Базовыми объектами сетевой модели являются:
- элемент данных;
- агрегат данных;
- запись;
- набор данных.
Элемент данных — то же, что и в иерархической модели, то есть минимальная информационная единица, доступная пользователю с использованием СУБД. Агрегат данных соответствует следующему уровню обобщения в модели. В модели определены агрегаты двух типов:
- агрегат типа вектор и
- агрегат типа повторяющаяся группа.
Агрегат данных имеет имя, и в системе допустимо обращение к агрегату по имени. Агрегат типавектор соответствует линейному набору элементов данных. Например, агрегат Адрес может быть представлен следующим образом:
| Адрес | |||
| Город | Улица | дом | квартира |
Агрегат типа повторяющаясягруппа соответствует совокупности векторов данных. Например, агрегат Зарплата соответствует типу повторяющаяся группа с числом повторений 12.
| Зарплата | |
| Месяц | Сумма |
| . | . |
Записью называется совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Понятие записи соответствует понятию «сегмент» в иерархической модели. Для записи, так же как и для сегмента, вводятся понятия типа записи и экземпляра записи. Следующим базовым понятием в сетевой модели является понятие «Набор». Набором называется двухуровневый граф, связывающий отношением «один-ко-многим» два типа записи. 
Набор фактически отражает иерархическую связь между двумя типами записей. Родительский тип записи в данном наборе называется владельцем набора, а дочерний тип записи — членом того же набора. Для любых двух типов записей может быть задано любое количество наборов, которые их связывают. Фактически наличие подобных возможностей позволяет промоделировать отношение «многие-ко-многим» между двумя объектами реального мира, что выгодно отличает сетевую модель от иерархической. В рамках набора возможен последовательный просмотр экземпляров членов набора, связанных с одним экземпляром владельца набора. Между двумя типами записей может быть определено любое количество наборов: например, можно построить два взаимосвязанных набора. Существенным ограничением набора является то, что один и тот же тип записи не может быть одновременно владельцем и членом набора. В качестве примера рассмотрим таблицу, на основе которой организуем два набора и определим связь между ними:
| Преподаватель | Группа | День недели | № пары | Аудитория | Дисциплина |
| Иванов | 4306 | Понедельник | 1 | 22-13 | КИД |
| Иванов | 4307 | Понедельник | 2 | 22-13 | КИД |
| Карпова | 4307 | Вторник | 2 | 22-14 | БЗ и ЭС |
| Карпова | 4309 | Вторник | 4 | 22-14 | БЗ и ЭС |
| Карпова | 4305 | Вторник | 1 | 22-14 | БД |
| Смирнов | 4306 | Вторник | 3 | 23-07 | ГВП |
| Смирнов | 4309 | Вторник | 4 | 23-07 | ГВП |
Экземпляров набора Ведет занятия будет 3 (по числу преподавателей), экземпляров набора Занимается у будет 4 (по числу групп). На рис.20представлены взаимосвязи экземпляров данных наборов. 
Рис. 20. Пример взаимосвязи экземпляров двух наборов Среди всех наборов выделяют специальный тип набора, называемый «Сингулярным набором», владельцем которого формально определена вся система. Сингулярный набор изображается в виде входящей стрелки, которая имеет собственно имя набора и имя члена набора, но у которой не определен тип записи «Владелец набора». Например, сингулярный набор М. 
Сингулярные наборы позволяют обеспечить доступ к экземплярам отдельных типов данных, поэтому если в задаче алгоритм обработки информации предполагает обеспечение произвольного доступа к некоторому типу записи, то для поддержки этой возможности необходимо ввести соответствующий сингулярный набор. В общем случае сетевая база данных представляет совокупность взаимосвязанных наборов, которые образуют на концептуальном уровне некоторый граф.
Сетевая модель, ее основные элементы
Объектами исследования методами СПУ являются крупные народнохозяйственные комплексы, научные исследования, конструкторская и технологическая подготовка производства новых видов изделий, строительство, реконструкция экономических объектов, капитальный ремонт основных фондов.
СПУ представляет собой совокупность расчетных методов, организационных и контрольных мероприятий по планированию и управлению комплексом работ.
Система СПУ позволяет:
— формировать календарный план реализации комплекса работ;
— выявлять резервы времени, трудовые, материальные и стоимостные ресурсы;
— осуществлять управление комплексом работ с прогнозированием и предупреждением возможных срывов в ходе работ;
— повышать эффективность управления в целом при четком распределении ответственности между руководителями разных уровней и исполнителями работ.
Комплекс работ (комплекс операций, проект) – всякая задача, для выполнения которой осуществляют разнообразные работы. Например, строительство здания, сборка самолета.
1. Составление перечня работ проекта, определение их логических связей и последовательности выполнения, закрепление работ за ответственными исполнителями, оценивание длительностей работ.
2. Реализация проекта в виде сетевого графика.
3. Упорядочение сетевого графика, расчет параметров работ, определение резервов времени и критического пути.
4. Анализ и оптимизация сетевого графика.
5. Составление временного графика реализации проекта.
Сетевая модель, ее основные элементы
Основой СПУ является сетевая модель.
Сетевой моделью называется экономико-математическая модель, отражающая для реализации некоторого проекта комплекс работ и событий, а также их логические и технологические последовательности и связи. Анализ сетевой модели, представленной в графической или табличной форме, позволяет:
— четко выяснить взаимосвязи этапов реализации проекта;
— определить наиболее оптимальный порядок выполнения этих этапов (например, для сокращения сроков выполнения всего комплекса работ).
Значит методы сетевого моделирования относятся к методам принятия оптимальных решений.
Математический аппарат сетевых моделей базируется на теории графов. Граф – это совокупность двух конечных множеств: множества точек, которые называются вершинами, и множества пар вершин, которые называются ребрами. Если рассматриваемые пары вершин являются упорядоченными, т.е. на каждом ребре задается направление, то граф называется ориентированным; в противном случае – неориентированным. Последовательность неповторяющихся ребер, ведущая от некоторой вершины к другой, образует путь. Граф называется связным, если для любых двух его вершин существует путь, их соединяющий; в противном случае граф называется несвязным. В экономике используются два вида графов: дерево и сеть. Дерево представляет собой связный граф без циклов, имеющий исходную вершину (корень) и крайние вершины; пути от исходной вершины к крайним вершинам называются ветвями. Сеть – это ориентированный конечный связный граф, имеющий начальную вершину (источник) и конечную вершину. Таким образом, сетевая модель представляет собой граф вида „ сеть”.
Сетевая модель в графическом изображении называется сетевым графиком. Ее отличительная особенность – четкое определение всех временных взаимосвязей предстоящих работ. Главные элементы сетевой модели – события и работы.
Термин работа используется в СПУ в широком смысле:
— это действительная работа – протяженный во времени процесс проекта, требующий затрат ресурсов (например, сборка изделия);
— это ожидание – протяженный во времени процесс, не требующий затрат труда (например, процесс сушки после покраски);
— это зависимость или фиктивная работа – логическая связь между двумя или несколькими работами (событиями), не требующими затрат труда, материальных ресурсов или времени. Эта связь указывает на тот факт, что возможность выполнения одной работы непосредственно зависит от результатов другой. Ее продолжительность принимается равной нулю (0).
Событие – это момент завершения какого-либо процесса, отражающий отдельный этап выполнения проекта. Событие устанавливает отношение предшествования среди процессов проекта. Оно может свершиться лишь тогда, когда закончатся все работы, ему предшествующие. Последующие работы могут начаться лишь тогда, когда событие свершится. Отсюда, двойственный характер события: для всех непосредственно предшествующих ему работ оно является конечным, а для всех непосредственно следующих за ним – начальным. При этом предполагается, что событие не имеет продолжительности и совершается как бы мгновенно.
В сетевой модели выделяют такие события:
— исходное – не имеет предшествующих работ и событий;
— завершающее – не имеет последующих работ и событий.
События на сетевом графике изображаются кружками (вершинами графа), а работы – стрелками (ориентированными дугами), указывающими связь между работами.
Принято под кодом (i,j) понимать работу, связывающую i -е событие с j -м событием. На рис. 4.1 показан фрагмент сетевого графика.
Рис. 4.1. Пример работ, события и кодирования работ
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: