6. Сетевая модель данных
Сети — это способ представления отношений между объектами. Они широко применяются в математике, исследованиях операции, физике и других областях знаний.
Сети обычно представлены математической структурой, которая называется направленным графом.Граф состоит из точек илиузлов, которые соединены стрелками илиребрами.В сетевой модели узлы можно представлять как типы записей данных, а ребра – как отношения один-к-одному или один-ко-многим. Таким образом,сетевая модель данных представляет данные сетевыми структурами типов записей, которые связаны отношениями один-к-одному или один-ко-многим.
В 1971 году был опубликован официальный стандарт сетевых баз данных, который получил название CODASYL. Появление стандарта увеличило популярность сетевой модели, и многие компании создали свои версии сетевой СУБД. Хотя сетевая модель данных в будущем может все больше уступать место на рынке СУБД реляционной модели данных, сегодня она эффективно служит во многих информационных системах.
6.2. Основные понятия и определения
В сетевой модели существуют два основных понятия: типы записей и наборы. Типы записей — это совокупность логически связанных записей. Например, тип записи клиент может включать такие элементы данных, как ИД-Клиент, Имя, Адрес, Сумма-Счета, Дата-Последнего-Платежа. Все типы записей — это заданные имена, такие как КЛИЕНТ, СЧЕТ, ТОРГОВЫЙ АГЕНТ и т.д.
Наборы— это отношения один-ко-многим (или один-к-одному) между двумя типами записей. Например, один набор выражает отношения один-ко-многим между записями клиентов и подлежащих оплате ими счетов. В любом сетевом наборе один тип записей является владельцем, а остальные — членами. В данном примере тип записи клиент является владельцем, а тип записи счета – членом.Отношение один-ко-многим допускает возможность, что с записью клиент может быть связано ноль, одна или несколько записей счетов. Конечно, бывают ситуации, когда отношения строго один-к-одному, как, например, между грузовиком и его водителем, но они обрабатываются таким же образом. Имя набора — это метка, которая присвоена стрелке. Все эти понятия проиллюстрированы примером, приведенным на рис.6.1.
IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017
Во многих сферах, будь то деловая или личная, все чаще приходится работать с данными из разных источников, каждый из которых связан с определенным видом деятельности. Хранение информации является одной из важнейших функций компьютера. Одним из распространенных средств хранения данных – базы данных [1].
База данных – это упорядоченное хранение какой-либо информации. То есть, информация хранится в упорядоченном или систематизированном виде. Видов систематизации, упорядочивания и хранения информации может быть множество. Каждый из способов хранения информации отвечает каким-либо специфическим требованиям или предназначен для выполнения каких-либо определенных действий [4].
Основой любой базы данных является модель данных. Модель данных – это совокупность структур данных и операций их обработки. С ее помощью могут быть представлены информационные объекты и их взаимосвязи. Выделяют три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.
- Иерархическая модель представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному.
То есть, в иерархической БД каждый объект представляется в виде определенной сущности, то есть, у этой сущности могут быть дочерние элементы, родительские элементы, а у тех дочерних могут быть еще дочерние элементы, но есть один объект, с которого все начинается. Получается своеобразное структурное дерево (граф).
- Сетевые базы данных, являются своеобразной модификацией иерархических баз данных. Отличаются от иерархических лишь тем, что у дочернего элемента может быть несколько предков, то есть, элементов стоящих выше него. Ниже на рисунке 1 приведен пример структуры сетевых баз данных.
- Главной особенностью реляционных баз данных является, то, что объекты внутри таких баз данных хранятся в виде набора двумерных таблиц. То есть, таблица состоит из набора столбцов, в котором может указываться: название, тип данных (дата, число, строка, текст и так далее). Еще одной важной особенность реляционных БД является, то, что число столбцов фиксировано, то есть, структурабазы данных известна заранее, а вот число строк или рядов в реляционных базах данных ничем не ограничено, если говорить грубо, то строки в реляционных базах данных и есть объекты, которые хранятся в базе данных [2].
- ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ. ОПИСАНИЕ
На разработку этого стандарта большое влияние оказал американский ученый Чарльз Уильям Бахман. Основные принципы сетевой модели данных были разработаны в середине 60-х годов, эталонный вариант сетевой модели данных описан в отчетах рабочей группы по языкам баз данных (COnference on DAta SYstem Languages) CODASYL в 1971г.
Наиболее известной из таких систем была IDMS корпорации Computer Associates International, Inc [7].
Сетевая модель данных — это логическая модель данных, представляющая их сетевыми структурами типов записей и связанные отношениями мощности один-к-одному или один-ко-многим.
Сети – это естественный способ представления отношений между объектами базы данных и связей между этими объектами. Под словом объекты следует понимать таблицы баз данных или сущности.
Сетевые базы данных опираются на математику графов, конкретнее, сетевую модель данных можно представить в виде ориентированного графа. Направленный граф состоит из узлов и ребер. Узлы направленного графа – это ни что иное, как объекты сетевой базы данных, а ребра такого графа показывают связи между объектами сетевой модели данных, причем ребра показывают не только саму связь, но и тип связи (связь один к одному или связь один ко многим).
Рисунок 1 – Пример структуры сетевой базы данных
В отличие от реляционной модели, связи в ней моделируются наборами, которые реализуются с помощью указателей. Сетевые модели данных являются расширенной версией иерархической 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.
Сетевые базы данных имеют достаточно простую структуру. Структура состоит из четырех компонентов, то есть в сетевой модели используют четыре типа структур данных. Два из которых являются главными и два, если можно так сказать, не главными. Главные типы структур сетевых данных – это запись и набор [6]. Вспомогательные типы структур сетевой модели данных, которые используются для построения главных структур – это элемент данных и агрегат данных, на рисунке 2 представлена вся структура сетевых БД:
Рисунок 2 – Пример структуры сетевых баз данных
Рассмотрим каждую структуру более подробно:
- Элемент данных – это наименьшая информационная именованная единица данных, доступная пользователю, если провести аналогию с файловой системой, то это поле в файловой системе, а если проводить аналогию с реляционной базой данных, то элемент данных – один столбец таблицы реляционной БД. Если говорить точнее, то это подстолбец.
- Агрегат данных – это именованная совокупность данных внутри одной записи. Аналогию с реляционными БД тут не проведешь, поскольку агрегат данных – это столбец над столбцами, который объединяет элементы данных по логике их содержимого, для наглядности выше сказанного, рассмотрим рисунок 3:
Рисунок 3 – Пример агрегата данных сетевой модели данных
На данном рисунке видно, что дата – это агрегат данных структуры сетевой модели, а день, месяц и год – это элемент данных сетевой БД.
- Запись в сетевой модели данных – это конечный уровень обобщения данных, что-то наподобие таблицы в реляционной базе данных. Каждая запись в сетевой базе данных должна обладать или содержать в себе, как минимум один именованный элемент данных, если элементов внутри записи более одного, то каждый элемент данных должен обладать уникальным форматом.