Дайте определение сетевой модели данных

22. Сетевая модель данных. Язык описания данных (ddl) в сетевой модели.

Сетевые модели данных базируется на использование графовой формы представления данных. Вершины графа используется для интерпретации типов сущностей. При реализации вершины графа представляются совокупностью описаний экземпляров сущностей соответствующего типа.

Язык, используемый для определения такой структуры, называется языком определения данных (data definition language, DDL). В текстовом DDL-файле перечисляются названия таблиц, указаны названия столбцов этих таблиц и описано их содержимое, определены индексы.

Структура БД может быть определена не только с помощью DDL в текстовом формате. Это может быть и графический способ задания структуры базы данных. На серверах и больших ЭВМ применяются как текстовые, так и графические средства. Например, в Oracle и SQL Server для определения данных могут применяться оба способа.

Во многих СУБД разработчик может устанавливать пароли и использовать другие средства контроля и безопасности. Существует множество различных стратегий обеспечения безопасности. В одних стратегиях объектами контроля являются структуры данных (например, таблица защищается паролем), в других – пользователи (ограничения на действия с таблицами).

20. Реляционная модель данных. Операции реляционной алгебры, выполняемые над отношениями.

В основе реляционной модели лежит реляционнное отношение. Отношение – это некоторое подмножество декартова произведения одного или более доменов. Домен – это множество (набор) однородных значений. Декартовым произведением доменов D1, D 2, …, D n называется множество всех кортежей (d1, d2,…,dn) длины n, то есть состоящих из n элементов – по одному элементу из каждого домена. Отношение степени 1 называется унарным, степени 2 – бинарным, степени 3 — тернарное, а степени n – арным. Число кортежей в этом подмножестве называется кардинальным числом отношения. Арность кортежа определяет арность отношения. Отношение имеет простую графическую интерпретацию, оно может быть представлено в виде таблицы, столбцы которой соответствуют вхождениям доменов в отношение, а строки – наборам из n значений, взятых из исходных доменов. Тогда можно дать следующее определение отношению. Отношение (relation) – это двумерная таблица. Каждая строка в таблице содержит данные, относящиеся к некоторому объекту или его части. Каждый столбец таблицы описывает какой-либо атрибут этого объекта. Иногда строки называются кортежами (tuples), а столбцы – атрибутами (attributes).

Объединением отношений называется отношение, содержащее множество кортежей принадлежащих либо первому, либо второму исходным отношениям, либо обоим одновременно: R1 = ; R2 =

Разностью отношений R1, R2 (R=R1\R2) называется множество кортежей принадлежащих R1, но не принадлежащих R2. Формат операции разности имеет следующий вид: R1 = ; R2 =

Пересечением отношений R1 и R2 называется отношение R той же арности, что и R1, R2 состоящее из кортежей принадлежащих одновременно как R1, так и R2. Формат операции пересечения имеет следующий вид: R=R1?R2=.

Операция произведения. Эту операцию можно реализовывать над отношениями разной арности.

Операция соединения используется для связывания данных между таблицами. Это, наиболее важная функция любого языка баз данных. У нее есть несколько версий: естественное соединение, тета-соединение, внешнее соединение. Наиболее важным из них является естественное соединение.

Операция проекции позволяет получить из некоторого отношения R новое отношение, в которое выбираются отдельные столбцы отношения R и компонуются в указанном порядке.

Источник

Сетевая модель данных

Сетевая модель данных — это логическая модель данных, представляющая их сетевыми структурами типов записей и связанные отношениями мощности один-к-одному или один-ко-многим.

В отличие от реалиционной модели, связи в ней моделируются наборами, которые реализуются с помощью указателей. Сетевые модели данных являются расширенной версией ерархической модели, однако основным отличием является то, что в сетевых моделях данных имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию. Сетевую модель можно представить как граф узлами, которого является запись, а ребрами — набор. Сегменты данных в сетевых БД могут иметь множественные связи с сегментами старшего уровня. При этом направление и характер связи в сетевых БД не являются столь очевидными, как в случае иерархических БД. Поэтому имена и направление связей должны идентифицироваться при описании БД.

Основные элементы сетевой модели данных

• Элемент данных – минимальная информационная единица доступная пользователю.
• Агрегат данных – именованная совокупность элементов данных внутри записи или другого агрегата, которую можно рассматривать как единое целое. Имя агрегата используется для его идентификации в схеме структуры данного более высокого уровня. Агрегат данных может быть простым, если состоит только из элементов данных, и составным, если включает в свой состав другие агрегаты.
• Запись — совокупность агрегатов или элементов данных, отражающих некоторую сущность предметной области. Иными словами, запись — это агрегат, который не входит в состав никакого другого агрегата и может иметь сложную иерархическую структуру, поскольку допускается многократное применение агрегации. Имя записи используется для идентификации типа записи в схемах типов структур более высокого уровня.
• Тип записей – эта совокупность подобных записей. Тип записей представляет некоторый класс реального мира.
• Набор — именованная двухуровневая иерархическая структура, которая содержит запись владельца и запись (или записи) членов. Наборы отражают связи «один ко многим» и «один к одному» между двумя типами записей.

Наборы бывают нескольких видов:

• С одними и теми же типами записей, но разными типами наборов.
• Наборы из трех записей и более, в том числе с обратной связью.
• Сингулярный набор (только один экземпляр). У такого набора нет естественного владельца и в качестве него выступает система. В дальнейшем такие наборы могут приобрести запись — владельца.

Особенности построения сетевой модели данных

• База данных может состоять из произвольного количества записей и наборов различных типов.
• Связь между двумя записями может выражаться произвольным количеством наборов.
• В любом наборе может быть только один владелец.
• Тип записи может быть владельцем в одних типах наборов и членом в других типах наборов.
• Тип записи может не входить ни в какой тип наборов.
• Допускается добавление новой записи в качестве экземпляра владельца, если экземпляр-член отсутствует.
• При удалении записи-владельца удаляются соответствующие указатели на экземпляры-члены, но сами записи-члены не уничтожаются (сингулярный набор).

Реализация групповых отношений в сетевой модели осуществляется с использованием указателей (адресов связи или ссылок), которые устанавливают связь между владельцем и членом группового отношения. Запись может состоять в отношениях разных типов (1:1, 1:N, M:N). Заметим, что если один из вариантов установления связи 1:1 очевиден (в запись – владелец отношения, поля которой соответствуют атрибутам сущности, включается дополнительное поле – указатель на запись – член отношения), то возможность представления связей 1:N и M:N таким же образом весьма проблематична. Поэтому наиболее распространенным способом организации связей в сетевых СУБД является введение дополнительного типа записей, полями которых являются указатели.

Источник

2.2. Сетевая модель данных

СМД позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым ИМД (рис. 2.4). Наиболее полно концепция сетевых БД впервые была изложена в Предложениях группы КОДАСИЛ (KODASYL).

Рис. 2.4. Представление связей в сетевой модели

Для описания схемы сетевой БД используется две группы типов: «запись» и «связь». Тип «связь» определяется для двух типов «запись»: предка и потомка. Переменные типа «связь» являются экземплярами связей.

Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. На формирование связи особых ограничений не накладывается. Если в иерар­хических структурах запись-потомок могла иметь только одну запись-предка,то в сетевой модели данных запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков (сводных родителей).

Пример схемы простейшей сетевой БД показан на рис. 2.5. Типы связей здесь обозначены надписями на соединяющих типы записей линиях.

Рис. 2.5. Пример схемы сетевой БД

В различных СУБД сетевого типа для обозначения одинаковых по сути понятий зачастую используются различные термины. Например, такие как элементы и агрегаты данных, записи, наборы, области и т. д. (см. п. 1.1.3).

Физическое размещение данных в базах сетевого типа может быть организовано практически теми же методами, что и в иерархических базах данных.

К числу важнейших операций манипулирования данными баз сетевого типа можно отнести следующие:

переход от предка к первому потомку;

переход от потомка к предку;

обновление текущей записи;

исключение записи из связи;

Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.

Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность ижесткость схемы БД, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контрольцелостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями.

Системы на основе сетевой модели не получили широкого распростра­нения на практике. Наиболее известными сетевыми СУБД являются следующие: IDMS, db_VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.

2.3. Реляционная модель данных

Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IBMЭд­гаром Коддом и основывается на понятии «отношение» (relation).

Отношение представляет собой множество наборов элементов, называемых кортежами. Подробно теоретическая основа реляционной модели данных рассматривается в следующем разделе. Наглядной формой представления отношения является привычная для человеческого восприятия двумерная таблица.

Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка (запись) таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам — атрибуты отношения (имена полей).

С помощью одной таблицы удобно описывать простейший вид связей между данными, а именно деление одного объекта (явления, сущности, системы и проч.), информация о котором хранится в таблице, на множество под объектов, каждому из которых соответствует строка или запись таблицы. При этом каждый из подобъектов имеет одинаковую структуруили свойства, описываемые соответствующими значениями полей записей. Например, таблица может содержать сведения о группе обучаемых, о каждом из которых известны следующие характеристики: фамилия, имя и отчество, пол, возраст и образование. Поскольку в рамках одной таблицыне удается описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц.

Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних но­сителях легко осуществляется с помощью обычных файлов.

Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понят­ности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и по­нятность для пользователя явились основной причиной их широкого исполь­зования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми.

Основными недостатками реляционной модели являются:отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и слож­ность описания иерархических и сетевых связей.

Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются сле­дующие: dBaseIII Plus и dBase IV (фирма Ashton-Tate), DB2 (IBM), R:BASE (Microrim), FoxPro ранних версий и FoxBase (Fox Software), Paradox и dBASE for Windows (Borland), FoxPro более поздних версий, Visual FoxPro и Access (Microsoft), Clarion (Clarion Software), Ingres (ASK Computer Systems) иOracle(Oracle).

К отечественным СУБД реляционного типа относятся системы: ПАЛЬ­МА (ИК АН Украины), а также система HyTech (МИФИ, РФ).

Заметим, что последние версии реляционных СУБД имеют некоторые свойства объектно-ориентированных систем. Такие СУБД часто называют объектно-реляционными. Примером такой системы можно считать продукты Oracle 8.x. Системы предыдущих версий вплоть до Oracle 7.x считаются «чисто» реляционными.

Источник