Сетевая модель данных, ее достоинства и недостатки.
Сетевая модель данных — логическая модель данных, являющаяся расширениемиерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных.
Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит в том, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.
Сетевая БД состоит из набора экземпляров определенного типа записи и набора экземпляров определенного типа связей между этими записями.
Тип связи определяется для двух типов записи: предка и потомка. Экземпляр типа связи состоит из одного экземпляра типа записи предка и упорядоченного набора экземпляров типа записи потомка. Для данного типа связи L с типом записи предка P и типом записи потомка C должны выполняться следующие два условия:
· каждый экземпляр типа записи P является предком только в одном экземпляре типа связи L;
· каждый экземпляр типа записи C является потомком не более чем в одном экземпляре типа связи L.
Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности.
Недостатком сетевой модели данных являются высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе. Поскольку логика процедуры выборки данных зависит от физической организации этих данных, то эта модель не является полностью независимой от приложения. Другими словами, если необходимо изменить структуру данных, то нужно изменить и приложение.
Реляционная модель данных, ее достоинства и недостатки.
Почти все продукты баз данных, созданные с конца 70-х годов, основаны на подходе, который называют реляционным (relational).
Реляционная БД представляет собой хранилище данных, организованных в виде двумерных таблиц. Любая таблица реляционной БД состоит из строк (записей) и столбцов (полей). Строки таблицы содержат сведения о представленных в ней фактах (об однотипных объектах). На пересечении столбца и строки находятся конкретные значения содержащихся в таблице данных. Каждый столбец имеет заданный тип данных, а также ограничения на допустимые значения и диапазон значений.
Реляционная СУБД — СУБД, управляющая реляционными БД. Определение реляционной системы управления базами данных:
— Данные воспринимаются пользователем как таблицы (и никак иначе).
— В распоряжении пользователя имеются операторы, которые генерируют новые таблицы из старых.
Одна из непосредственных задач такой СУБД — осуществлять контроль целостности данных. Под целостностью данных подразумевается логическая непротиворечивость данных. Различают три понятия целостности:
— Целостность в отношении конкретной базы. Например, такие данные, как возраст, рост, вес не могут быть отрицательными.
— Целостность сущностей. В таблице, где хранятся записи об объектах, не может быть двух одинаковых объектов, а также не может быть неопределенных объектов, т.е. записей с неопределенным значением (NULL-значением) первичного ключа. СУБД не должна допускать записей с повторяющимися значениями первичного ключа или NULL-значением одного из компонентов первичного ключа. Первичный ключ — это столбец или группа столбцов в одной таблице таких, что не может существовать двух записей с одинаковым значением этого столбца или группы столбцов, причем для случая группы столбцов никакое подмножество столбцов не является уникальным.
— Ссылочная целостность. Таблицы могут находиться во взаимосвязях один к одному, один ко многим и многие ко многим. Связи между таблицами осуществляются на основании внешних ключей. В любой записи в одной таблице должна найтись запись в другой таблице. СУБД должна предоставлять механизмы для контроля операций и соблюдения ссылочной целостности при выполнении операций INSERT, UPDATE и DELETE. К сожалению, не все СУБД имеют такие механизмы
Отличие реляционной модели от графовых моделей (иерархической и сетевой).
Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит в том, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.
Сетевая БД состоит из набора экземпляров определенного типа записи и набора экземпляров определенного типа связей между этими записями.
Тип связи определяется для двух типов записи: предка и потомка. Экземпляр типа связи состоит из одного экземпляра типа записи предка и упорядоченного набора экземпляров типа записи потомка. Для данного типа связи L с типом записи предка P и типом записи потомка C должны выполняться следующие два условия:
· каждый экземпляр типа записи P является предком только в одном экземпляре типа связи L;
· каждый экземпляр типа записи C является потомком не более чем в одном экземпляре типа связи L.
Основные понятия реляционной алгебры
Реляционной базой данных называется совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна хранится в базе.
строка в таблице является кортежем в реляционной теории. Множество упорядоченных кортежей называется отношением.
В отношении требованием является то, что все кортежи должны различаться. Для однозначной идентификации кортежа существует первичный ключ. Первичный ключ это атрибут или набор из минимального числа атрибутов, который однозначно идентифицирует конкретный кортеж и не содержит дополнительных атрибутов.
Подразумевается, что все атрибуты в первичном ключе должны быть необходимыми и достаточными для идентификации конкретного кортежа, и исключение любого из атрибутов в ключе сделает его недостаточным для идентификации.
Например, в такой таблице ключом будет сочетание атрибутов из первого и второго столбца.
В реляционной БД таблицы взаимосвязаны и соотносятся друг с другом как главные и подчиненные. Связь главной и подчиненнной таблицы осуществляется через первичный ключ (primarykey) главной таблицы и внешний ключ (foreignkey) подчиненной таблицы.
Внешний ключ это атрибут или набор атрибутов, который в главной таблице является первичным ключем.
Определение сущности.
Сущность – любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие «тип сущности» относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе.
Понятие первичного ключа
Перви́чный ключ — в реляционной модели данных один из потенциальных ключей отношения, выбранный в качестве основного ключа (или ключа по умолчанию).
Если в отношении имеется единственный потенциальный ключ, он является и первичным ключом. Если потенциальных ключей несколько, один из них выбирается в качестве первичного, а другие называют «альтернативными».
С точки зрения теории все потенциальные ключи отношения эквивалентны, то есть обладают одинаковыми свойствами уникальности и минимальности. Однако в качестве первичного обычно выбирается тот из потенциальных ключей, который наиболее удобен для тех или иных практических целей, например для созданиявнешних ключей в других отношениях либо для создания кластерного индекса. Поэтому в качестве первичного ключа, как правило, выбирают тот, который имеет наименьший размер (физического хранения) и/или включает наименьшее количество атрибутов.
Другой критерий выбора первичного ключа — сохранение уникальности со временем. Всегда существует вероятность того, что некоторый потенциальный ключ перестанет быть таковым в долговременной перспективе или при изменении требований к системе. Например, если номер студенческой группы включает последнюю цифру года поступления, то номера групп для идентификации групп уникальны только в течение 10 лет. Поэтому в качестве первичного ключа стараются выбирать такой потенциальный ключ, который с наибольшей вероятностью не утратит уникальность.
17. Сравнение моделей данных. Достоинства и недостатки реляционной, сетевой и иерархической моделей данных.
Семантические модели данных представляют собой средство описания структуры предметной области.
Семантические модели должны отвечать следующим требованиям:
- обеспечить интегрированное представление о предметной области;
- понятийный аппарат модели должен быть понятен как специалисту предметной области, так и администратору БД;
- модель должна содержать информацию, достаточную для дальнейшего проектирования ЭИС.
При сравнении моделей данных трудно отделить факторы, характеризующие принципиальные особенности моделей, от факторов связанных с реализацией этих моделей данных средствами конкретных СУБД.
Преимущества реляционного подхода:
2. Теоретическое обоснования.
3. Независимость данных когда необходимо изменить структуру реляционной БД.
Недостатки реляционной модели данных:
1. Низкая скорость при выполнении операции соединения
2. Большой расход памяти для предоставления реляционной БД.
Достоинства иерархической моделей данных:
2. Минимальный расход памяти.
Недостатки иерархической модели:
2. Допустимость только навигационного принципа доступна к данным.
Преимущества сетевой модели данных:
2. Возможность доступа к данным через значения нескольких отношений.
Недостатки сетевой модели данных можно назвать:
1. Обилие понятий вариантов их взаимосвязей и особенностей реализации.
2. Допустимость только навигационного принципа доступа к данным.
При анализе моделей данных не затрагивалась проблема упорядоченности значений в отношениях БД. Для реляционных модели данных это упорядоченность с теоретической точки зрения необязательно, а в двух других моделях она широко используется для повышения эффективности реализации вопросов.
На окончательный выбор модели данных влияют многие дополнительные факторы, например наличие, хорошо зарекомендовавших себя СУБД квалификация прикладных программистов размер БД и другие.
18. Семантические модели данных. Модель «сущность-связь».
Семантические модели данных представляют собой средство описания структуры предметной области.
Семантические модели должны отвечать следующим требованиям:
- обеспечить интегрированное представление о предметной области;
- понятийный аппарат модели должен быть понятен как специалисту предметной области, так и администратору БД;
- модель должна содержать информацию, достаточную для дальнейшего проектирования ЭИС.
Базовыми элементами в модели «сущность-связь» служат типы сущностей, обозначаемые далее прямоугольниками, и типы связей, обозначаемые двойными прямоугольниками. Многие сущности, рассматриваемые в этой модели, соответствуют физическим объектам предметной области.
В структуре связей объектов допускаются следующие типы связей:
• N-арные связи, приводится пример тернарной связи;