- 22. Сетевая модель данных. Язык описания данных (ddl) в сетевой модели.
- 20. Реляционная модель данных. Операции реляционной алгебры, выполняемые над отношениями.
- Иерархическая и сетевая модели данных. Реализация иерархических и сетевых связей в реляционной модели.
- Первичные и вторичные ключи отношений.
- Инфологическое моделирование данных (модель “сущность-связь”).
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.
Иерархическая и сетевая модели данных. Реализация иерархических и сетевых связей в реляционной модели.
Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического.
В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.
Иерархическая модель данных.
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен на рис. 7.
К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем, и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.
К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи
Первичные и вторичные ключи отношений.
Первичный ключ – это одно или несколько полей (столбцов), комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице. Первичный ключ не допускает значений Null и всегда должен иметь уникальный индекс. Первичный ключ используется для связывания таблицы с внешними ключами в других таблицах. Внешний (вторичный) ключ — это одно или несколько полей (столбцов) в таблице, содержащих ссылку на поле или поля первичного ключа в другой таблице. Внешний ключ определяет способ объединения таблиц. Из двух логически связанных таблиц одну называют таблицей первичного ключа или главной таблицей, а другую таблицей вторичного (внешнего) ключа или подчиненной таблицей. СУБД позволяют сопоставить родственные записи из обеих таблиц и совместно вывести их в форме, отчете или запросе.
Инфологическое моделирование данных (модель “сущность-связь”).
модель «сущность-связь», к главным компонентам её относятся — сущности и связи. Под понятием сущности трактуется содержание объекта, о котором набирают необходимую информацию. Экземпляром сущности представляется — чёткий объект. Сущность определяется атрибутами, которые в свою очередь описаны определёнными характеристиками. Связи должны показывать определённые отношения между сущностями. Во время построения инфологической модели чаще используют графические схемы.
Инфологическая модель создается по результатам проведения исследований предметной области. Инфологическая модель представляет собой описание будущей базы данных, представленное с помощью естественного языка, формул, графиков, диаграмм, таблиц и других средств, понятных как разработчикам БД, так и обычным пользователям. Назначение такой модели состоит в адекватном описании процессов, информационных потоков, функций системы с помощью общедоступного и понятного языка, что делает возможным привлечение экспертов предметной области, консультантов, пользователей для обсуждения модели и внесения исправлений. В данном случае под созданием инфологической модели будем понимать именно ее создание для БД. В общем случае, инфологическая модель может создаваться для любой проектируемой системы и представляет ее описание (в общем случае в произвольной форме). Создание инфологической модели является естественным продолжением исследований предметной области, но в отличие от него является представлением БД с точки зрения проектировщика (разработчика). Наглядность представления такой модели позволяет экспертам предметной области оценить ее точность и внести исправления. От правильности модели зависит успех дальнейшей разработки.