Модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная.
Отношения в иерархической модели данных организованы в виде совокупностей деревьев, где дерево — структура данных, в которой тип сегмента потомка связан только с одним типом сегмента предка.
Иерархическая модель данных, как следует из названия, имеет иерархическую структуру, т.е. каждый из элементов связан только с одним стоящим выше элементом, но в, то, же время на него могут ссылаться один или несколько стоящих ниже элементов
Рисунок 2 — Логическая иерархическая модель
В терминологии иерархической модели используются более конкретные понятия: «элемент» (узел); «уровень» и «связь». Узел чаще всего представляет собой атрибут (признак), описывающий некоторый объект.
Иерархически модель схематически изображается в виде графа, в котором каждый узел является вершиной.
Эта модель представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих граф – дерево с иерархической структурой (рисунок 2,3).
Такой граф имеет единственную вершину, не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Число вершин первого уровня определяет число деревьев в базе данных. Запрещены взаимосвязи на одном уровне.
Рисунок 3 – Пример иерархической модели данных
Сетевая модель.
Сети — естественный способ представления отношений между объектами. Они широко применяются в математике, исследованиях операций, химии, физике, социологии и других областях знаний. Сети обычно могут быть представлены математической структурой, которая называется направленным графом. Направленный граф имеет простую структуру. Он состоит из точек или узлов, соединенных стрелками или ребрами.
Сетевая модель данных — это представление данных сетевыми структурами типов записей и связанных отношениями мощности один-к-одному или один-ко-многим.
Сетевая модель более демократична. В сетевой модели отсутствует понятие главного и подчиненного объекта (рисунок 4,5). Один и тот же объект может выступать как главный и как подчиненный, то есть иметь любое количество взаимосвязей. Здесь допустимы связи на одном уровне. Эта модель использует ту же терминологию, что и иерархическая модель: «узел», «уровень» и «связь».
Рисунок 4 — Логическая сетевая модель
Как известно из теории графов, сетевой граф может быть преобразован в граф-дерево.
Рисунок 5 – Пример сетевой модели данных
Реляционная модель.
В 1970-1971 годах Е.Ф.Кодд опубликовал две статьи, в которых ввел реляционную модель данных и реляционные языки обработки данных — реляционную алгебру и реляционное исчисление.
Реляционная алгебра Процедурный язык обработки реляционных таблиц.
Реляционное исчисление Непроцедурный язык создания запросов.
Все существующие к тому времени подходы к связыванию записей из разных файлов использовали физические указатели или адреса на диске. В своей работе Кодд продемонстрировал, что такие базы данных существенно ограничивают число типов манипуляций данными. Более того, они очень чувствительны к изменениям в физическом окружении. Когда в компьютерной системе устанавливался новый накопитель или изменялись адреса хранения данных, требовалось дополнительное преобразование файлов. Если к формату записи в файле добавлялись новые поля, то физические адреса всех записей файла изменялись. То есть такие базы данных не позволяли манипулировать данными так, как это позволяла бы логическая структура. Все эти проблемы преодолела реляционная модель, основанная на логических отношениях данных.
Существует два подхода к проектированию реляционной базы данных.
Первый подход заключается в том, что на этапе концептуального проектирования создается не концептуальная модель данных, а непосредственно реляционная схема базы данных, состоящая из определений реляционных таблиц, подвергающихся нормализации.
Второй подход основан на механическом преобразовании функциональной модели, созданной ранее, в нормализованную реляционную модель. Этот подход чаще всего используется при проектировании больших, сложных схем баз данных, необходимых для корпоративных информационных систем.
Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данныхв виде двумерного массива – таблицы. В простейшем случае реляционная модель описывает единственную двумерную таблицу (таблица 1), но чаще всего эта модель описывает структуру и взаимоотношения между несколькими различными таблицами.
Обязательным условием построения реляционной модели
является наличие в каждой таблице первичного ключа. Этот вид модели имеет наибольшее распространение при построении баз данных.
Таблица 1 – Структура реляционной таблицы
| Имя файла | |||||
| Поле | Признак ключа | Формат поля | |||
| Имя (обозначение) | Полное наименование | Тип | Длина | Точность (для чисел) | N/NN |
| имя1 | |||||
| … | |||||
| имя n |
Рассмотрим пример реляционной модели данных (таблица 2).
Таблица 2 — Детали приборов
| Код | Расположение поверхностей | Дополнительная характеристика |
| Тела вращения | Валы | |
| Тела вращения | Втулки | |
| Не тела вращения | Плоские | |
| Не тела вращения | Объемные |
На рисунке 6 показано разделение таблицы 2 на две связанные таблицы.
| Код | Дополнительная характеристика |
| 1.1 | Валы |
| 1.2 | Втулки |
| 2.1 | Плоские |
| 2.2 | Объёмные |
| Код | Расположение поверхностей |
| Тела вращения | |
| Не тела вращения |
Реляционные модели данных, или реляционные базы данных, являются в настоящее время основным способом в проектировании и организации информационных систем в производстве и бизнесе.
Вопрос 1. Модели представления данных. Иерархическая, сетевая, реляционная модели данных. Привести примеры.
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представлен ия ие рархической структуры является дерево (см. рис. 2.1).
Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимается совокупность атрибутов, описывающих объекты. В модели имеется корневой узел (корень дерева), который находится на самом верхнем уровне и не имеет узлов, стоящих выше него. У одного дерева может быть только один корень. Остальные узлы, называемые порожденными, связаны между собой следующим образом: каждый узел имеет только один исходный, находящийся на более высоком уровне, и любое число (один, два или более, либо ни одного) подчиненных узлов на следующем уровне.
Примером простого иерархического представления может служить административная структура высшего учебного заведения: институт – отделение – факультет – студенческая группа (см. рис. 2.2).
Рис. 2.2. Пример иерархической структуры
К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения операций над данными.
Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями.
На иерархической модели данных основано сравнительно ограниченное количество СУБД, в числе которых можно назвать зарубежные системы IMS , PC / Focus , Team — Up и Data Edge , а также отечественные системы Ока, ИНЭС и МИРИС.
Отличие сетевой структуры от иерархической заключается в том, что каждый элемент в сетевой структуре может быть связан с любым другим элементом (см. рис. 2.3). Пример простой сетевой структуры показан на рис. 2.4.
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.
Наиболее известными сетевыми СУБД являются IDMS , db _ VistaIII , СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.
Реляционная модель данных
Реляционная модель данных была предложена Е.Ф. Коддом, известным исследователем в области баз данных, в 1969 году, когда он был сотрудником фирмы IBM. Впервые основные концепции этой модели были опубликованы в 1970.
Реляционная база данных представляет собой хранилище данных, организованных в виде двумерных таблиц (см. рис. 2.5). Любая таблица реляционной базы данных состоит из строк (называемых также записями) и столбцов (называемых также полями).
Строки таблицы содержат сведения о представленных в ней фактах (или документах, или людях, одним словом, — об однотипных объектах). На пересечении столбца и строки находятся конкретные значения содержащихся в таблице данных.
Данные в таблицах удовлетворяют следующим принципам:
1. Каждое значение, содержащееся на пересечении строки и столбца, должно быть атомарным.
2. Значения данных в одном и том же столбце должны принадлежать к одному и тому же типу, доступному для использования в данной СУБД.
3. Каждая запись в таблице уникальна, то есть в таблице не существует двух записей с полностью совпадающим набором значений ее полей.
4. Каждое поле имеет уникальное имя.
5. Последовательность полей в таблице несущественна.
6. Последовательность записей в таблице несущественна.
Поле или комбинацию полей, значения которых однозначно идентифицируют каждую запись таблицы, называют возможным ключом (или просто ключом ).
Если таблица имеет более одного возможного ключа, тогда один ключ выделяют в качестве первичного . Первичный ключ любой таблицы обязан содержать уникальные непустые значения для каждой строки.
Поле, указывающее на запись в другой таблице, связанную с данной записью, называется внешним ключом .
Подобное взаимоотношение между таблицами называется связью . Связь между двумя таблицами устанавливается путем присвоения значений внешнего ключа одной таблицы значениям первичного ключа другой.
Группа связанных таблиц называется схемой базы данных . Информация о таблицах, их полях, первичных и внешних ключах, а также иных объектах базы данных, называется метаданными .
Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной ее широкого использования.
Рис. 2.5. Схема реляционной модели данных
К основным недостаткам реляционной модели относятся отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описан ия ие рархических и сетевых связей.
Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются: DB 2, Paradox , FoxPro , Access , Clarion , Ingres , Oracle .
К отечественным СУБД реляционного типа относятся системы ПАЛЬМА и HyTech .
Комментарии для «Вопрос 1. Модели представления данных. Иерархическая, сетевая, реляционная модели данных. Привести примеры.»
| Пользователь: antibiotic1989 Сообщений: 1 Статус: Незримый Зарегистрирован: 10 сентября 2009, 1:56 Был:18 сентября 2009, 5:14 | Дата: 10 сентября 2009, 1:59 Сообщение № 1 |
| Супер 🙂 |
Copyright © 2007-2008 DMTSoftware Соглашение о пользовании сайтом
Все права защищены. Текстовые и графические материалы, а также программные решения, размещенные на сайте, являются интеллектуальной собственностью авторов и не могут быть скопированы или использованы другим образом без письменного разрешения правообладателей. Если Вы используете наш исходный код или его часть, то обязательно сошлитесь на DMTSOFT.RU в любом документе или программе. Помните мы работаем для Вас. Незаконное использование наказуемо в соответствии с УК РФ.