Элементы сетевой модели базы данных

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.

Источник

Основные элементы сетевой БД

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.

Пример: дата – это агрегат данных структуры сетевой модели, а день, месяц и год – это элемент данных сетевой БД

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.

Представим, что мы хотим создать запись в сетевую базу данных, назовем ее скажем «Сотрудник», в которую обязательно должен входить агрегат данных, который представлен на рисунке выше, его мы назовем «Дата». В эту запись нам необходимо будет добавить: табельный номер, ФИО и адрес сотрудника.

Тип записей – эта совокупность подобных записей. Тип записей представляет некоторый класс реального мира.

И так, тип записей – это совокупность логически связанных экземпляров записей. Проще сказать – это все записи, которые связаны между собой по смыслу и, которые дополняют друг друга. Если переложить термин тип записей на реальный мир, то это информационная модель (иначе, полное описание) какого-либо объекта из реального мира, например сотрудника фирмы.

Элементы данных определяют характеристики типов записей: простые и составные.

· векторы – повторяющиеся однотипные элементы (например, ин. языки, которыми владеют сотрудники)

· повторяющиеся группы – набор групп, включающих несколько разнотипных элементов (например, послужной список – дата назначения, дата увольнения, место работы, должность)

· неповторяющиеся группы — адрес – город, улица, дом квартира)

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.

Тип набора — именованная связь типа «один ко многим» (1:М), установленная между записью-владельцем и одной или несколькими записями-членами.

Тип записи-владельца — тип записи на стороне 1.

Тип записи-члена — тип записи на стороне «многие».

Тип набора может иметь несколько экземпляров.

Способы реализации наборов

Указатели позволяют последовательно совершать переходы между всеми записями с возвратом к исходной записи и, т.о., образуют кольцевую структуру.

Применяются для организации доступа к записи-владельцу от каждой записи-члена и наоборот без указателей на следующую и предыдущую записи.

Массив указателей на записи-члены хранится либо как часть записи-владельца, либо в каком-либо другом месте базы данных.

В последнем случае запись-владелец содержит указатель на этот массив.

Особенности сетевых систем

Для CODASYL- совместимой модели данных существует набор стандартных концепций, хотя между разными реализациями есть некоторые различия.

Основными структурными единицами модели являются типы записей, определяющие спецификацию хранимой информации и типы наборов, используемые для связывания записей.

Тип набора связывает один тип записи-владельца со многими типами записей-членов.

Доступ к типам записей осуществляется путем «перемещения» (навигации) по структуре.

Наборы реализуются с помощью указателей, которые встроены в записи или хранятся отдельно.

Достоинства сетевых систем

Развитые средства управления данными во внешней памяти.

Возможность построения вручную эффективных прикладных систем.

Недостатки сетевых систем

Сложность в использовании.

Необходимость знаний о физической организации структуры БД.

Зависимость прикладных систем от организации структуры БД.

Источник