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.
Сетевая модель данных
Базовые объекты модели: элемент данных, агрегат данных, запись, набор данных.
Элемент данных – это минимальная информационная единица, доступная пользователю. Аналог поля.
Агрегат данных – совокупность элементов данных, имеющих общее имя, которые могут рассматриваться как единое целое. В модели определены агрегаты двух типов: вектор и повторяющаяся группа.
Вектор – линейный набор элементов данных. Пример (Адрес: дом улица кварт. город)
Группа – совокупность векторов Пр: Стипендия – повторяющаяся группа с числом повторения 12.
Запись – совокупность агрегатов или элементов данных моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Аналог сегмента или кортежа.
Существует понятие типа записи и экземпляра записи.
Набор – 2х уровневый граф, связывающий 2 типа записей видом 1:M. Набор отражает иерархическую связь между двумя типами записи. Родительский тип записи – владелец набора. Дочерний – член. Для любых 2-х типов записи м. б. задано любое количество наборов, которое их связывает. В рамках набора возможен последовательный просмотр экземпляров членов набора, связанных с одним экземпляром владельца набора. Ограничением набора является то, что один и тот же тип записи не может быть одновременно владельцем и членом набора.
Среди всех наборов определяется сингулярный набор, владелец которого – вся система. Обозначается входящей стрелкой. Он имеет имя набора и имя члена набора, но не определён тип записи: владелец набора. Сингулярные наборы позволяют обеспечить доступ к экземплярам отдельных типов данных.
В общем случае сетевая БД представляет совокупность взаимосвязанных наборов. Язык описания данных в сетевой модели содержит описание БД, описание записи, описание набора. Операции манипулирования данными делятся на навигационные и операции модификации.
(+)Высокие возможности по созданию сложных иерархических структур
Возможность эффективной реализации по затратам памяти и оперативности
(-) Высокая сложность и жесткость схемы БД
Сложность для понимания и обработки информации в БД
Ослаблен контроль целостности
Реляционная модель данных. Элементы модели
Определение. Элементы, информацию о которых сохраняем, называются объектами.
Определение. Совокупность однородных объектов называется набором объектов.
Определение. Свойства, характеризующие объект, называются атрибутами.
Определение. Описание логической структуры базы данных называется схемой.
Схема представляет собой таблицу типов используемых данных. Она содержит имена объектов и их атрибуты и указывает на существующую между ними связь.
Если схема содержит значения элементов данных, её называют экземпляром схемы. Запись — такая структура, в которую можно помещать конкретные значения данных. Экземпляр записи — запись с конкретным значением данных.
Термин схема используется для определения полной таблицы всех типов элементов данных и типов записей, хранимых в базе данных. Термином подсхема определяют описание данных, которое использует прикладной программист. На основе одной схемы можно составить много различных подсхем.
В основе РМД (реляционная модель данных) лежит математическая теория отношений.
Для представления данных математическое отношение используется двояко:
1). Для представления набора объектов,
2). Для представления связей между наборами объектов.
Для представления набора объектов атрибуты интерпретируются столбцами отношения. Множество допустимых значений атрибута интерпретируется соответствующим доменом. Каждый кортеж отношения выполняет роль описания отдельного объекта из набора. Само отношение выполняет роль описания всего набора объектов.
Массив данных, представленный набором реляционных структур, образует реляционную БД. Схема РБД(реляционная база данных) будет представлена набором схем отношений:
где Аi j — имя атрибута, R j — имя отношения.
Одним из основных типов зависимостей, рассматриваемых в РБД, являются функциональные зависимости.
Элементы реляционной модели