Сетевая модель базы данных особенности

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

Что можно назвать сетевой базой данных

Сетевая база данных — это тип модели базы данных, которая представляет данные в виде сетевой структуры, похожей на граф. В этой базе данные хранятся в виде узлов (или вершин) и связей (или ребер) между узлами. Такая структура позволяет моделировать более сложные отношения между объектами данных, чем в традиционной реляционной базе данных.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

В сетевой базе данных каждый узел может иметь несколько родительских или дочерних узлов, что позволяет создавать более гибкие связи между объектами данных. Это делает сетевые базы данных особенно полезными для моделирования сложных отношений между данными, например, в социальных сетях или цепочках поставок.

Однако они были популярны в 1970-х и 1980-х годах, сейчас используются все реже в связи с развитием реляционных баз данных, которые более эффективны для многих случаев использования и имеют более стандартизированную структуру. Тем не менее, все еще существуют некоторые специализированные приложения, в которых сетевые базы данных являются предпочтительными, например, в управлении геопространственными данными, анализе социальных сетей или в некоторых научных исследованиях.

Что относят к сетевым базам

Сетевая база данных организует данные в иерархической форме, с узлами, связанными отношениями. Данные хранятся в сети узлов и связей, причем каждый узел может иметь множество связей с другими узлами. Иерархическая структура сетевой базы данных определяется типами записей, которые определяют свойства узлов, и наборами, которые группируют узлы вместе на основе их свойств.

Она включает в себя несколько элементов:

1. Узлы (Nodes) — представляют данные, которые хранятся в базе данных, и могут содержать информацию о свойствах сущностей или объектов.
2. Связи (Edges) — отображают отношения между узлами и могут содержать информацию о характере связи между сущностями.
3. Владельцы (Owners) — это узлы на вершине иерархии, и они могут владеть другими узлами в сети. Типы членов определяют типы узлов, которые могут принадлежать владельцам.
4. Типы узлов и связей — могут использоваться для классификации узлов и связей по определенным категориям или классам.
5. Ключи (Keys) — используются для связывания узлов и связей и для обеспечения ссылочной целостности.
6. Запросы (Queries) — позволяют извлекать данные из базы данных на основе заданных условий и отношений между узлами и связями.
7. Графическое представление (Graphical representation) — может использоваться для визуализации данных и отношений между узлами и связями.
8. Индексы (Indexes) — используются для ускорения доступа к данным и оптимизации запросов.

Это не полный список компонентов, которые могут входить в сетевую базу данных, и некоторые из них могут зависеть от конкретной реализации.

Преимущества и недостатки

Преимущества сетевой базы данных:

1. Гибкость: моделируют сложные отношения и порядок между объектами данных с несколькими родительскими или дочерними узлами, что делает их более гибкими, чем реляционные базы данных.
2. Эффективность: извлекают данные более эффективно, чем иерархические базы данных, поскольку они могут обращаться к данным из нескольких родительских или дочерних узлов.
3. Масштабируемость: обрабатывают большие объемы данных и сложные отношения между объектами данных, что делает их масштабируемыми для больших и более сложных систем.
4. Производительность: работают быстрее, чем иерархические базы данных, поскольку они могут получать доступ к данным из нескольких путей в сети.

Недостатки сетевой базы данных:

1. Сложность: более сложные в разработке и обслуживании, чем реляционные базы данных, особенно для больших и сложных систем.
2. Отсутствие стандартизации: в отличие от реляционных баз данных, для проектирования сетевых баз данных не существует стандартизированных методов или правил. Это может затруднить поддержание согласованности в модели данных и интеграцию с другими системами.
3. Ограниченное внедрение: сегодня используются реже, чем реляционные базы данных, что означает, что разработчикам доступно меньше ресурсов и инструментов.
4. Стоимость: сложность и специализированный характер сетевых баз данных может сделать их более дорогими в реализации и поддержке по сравнению с реляционными базами данных.

Особенности

Вот некоторые особенности сетевых баз данных:

1. Узлы: сетевая база данных хранит данные в виде узлов, которые представляют собой сущности или объекты. Узлы могут иметь атрибуты, которые описывают свойства сущности, а также могут иметь связи с другими узлами.
2. Отношения: отношения между узлами представлены в виде ребер. Грани могут иметь атрибуты, которые описывают характер связи, например, силу или направление связи.
3. Множественные родители/дочери: позволяют узлам иметь несколько родительских и дочерних узлов. Это облегчает представление сложных отношений между объектами данных.
4. Гибкость схемы: с точки зрения разработки схемы. Узлы могут быть легко добавлены или удалены, а связи могут быть изменены или обновлены без изменения всей модели данных.
5. Запрос: обычно предоставляют эффективные возможности запросов, которые позволяют пользователям перемещаться по сети и извлекать данные из нескольких узлов и отношений.
6. Целостность данных: обеспечивают ограничения целостности данных, такие как уникальность или ссылочная целостность, чтобы гарантировать, что данные остаются последовательными и надежными.
7. Графическое представление: предоставляют графическое представление модели данных, что облегчает визуализацию связей между узлами и понимание структуры данных.

Примеры

Вот несколько примеров сетевых баз данных:

1. База данных CODASYL (Конференция по языкам систем данных) — одна из самых ранних моделей сетевых баз данных. Она была представлена в 1960-х годах и широко использовалась до появления реляционных баз данных. CODASYL хранят данные в записях, которые могут быть связаны с другими записями через наборы.
2. Neo4j — это популярная графовая база данных, которая хранит данные в узлах и отношениях. Она широко используется для анализа социальных сетей, рекомендательных систем и других приложений, которые предполагают моделирование сложных отношений между объектами данных.
3. ArangoDB — это многомодельная база данных, поддерживающая модели сетей, документов и ключей-значений. Она обеспечивает гибкую схему, эффективные возможности запросов и высокую доступность.
4. OrientDB — это еще одна многомодельная база данных, поддерживающая сетевые, документальные и графовые модели. Она предоставляет SQL-подобный язык запросов и поддерживает распределенные транзакции и кластеризацию.
5. Microsoft SQL Server Network Model — это реляционная система управления базами данных, которая включает поддержку сетевых баз данных. Она использует иерархическую структуру для организации данных и поддерживает множественные отношения «родитель-ребенок».
6. Raima Database Manager — это система управления базами данных, которая поддерживает как сетевую, так и иерархическую модели. Она обеспечивает эффективный поиск данных и поддерживает распределенные транзакции.

Это лишь несколько примеров сетевых баз данных, существует множество других, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Насколько полезной была для вас статья?

Источник