Сетевые модели данных
В сетевой структуре любой элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 4.3), и каждый из элементов может являться входом в структуру. Данные в сетевой модели представлены в виде совокупностей записей, а связи – в виде наборов. Сетевая модель является обобщением иерархической модели.
рис. 4.3. Сетевая модель данных.
Сетевую структуру также можно описать с помощью исходных и порожденных элементов: каждый элемент может иметь как несколько порожденных, так и несколько исходных элементов. В ней порожденные элементы располагаются ниже исходных. В простых сетевых структурах между парой элементов поддерживается отношение «один – ко – многим». Направление и характер связи между элементами не является очевидным, и поэтому направление связи должно быть указано.
В сетевых БД все данные считаются потенциально взаимосвязанными. Примером может служить Служба поиска информации, которой пользуются члены парламента, где могут быть вызваны документы, относящиеся к какому-либо делу или имеющие определенную ссылку. Существует функция ключевого слова, позволяющая «помечать» некоторые слова в тексте, как ключевые. Операция вызова выведет названия тех документов, в которых присутствуют эти слова.
Пример схемы простейшей сетевой БД показан на рис. 4. Типы связей обозначены надписями на соединяющих линиях.
Типичные операции в сетевой модели:
— найти следующую запись данного типа и сделать ее текущей;
— извлечь запись в буфер прикладной программы для обработки;
— заменить в записи значения указанных элементов данных;
— запомнить запись из буфера в БД.
Первая сетевая структура появилась в середине 60-х годов прошлого века. Это была система IDS (Integrated Data Store) фирмы General Electric. Сетевая СУБД создавалась для представления более сложных взаимосвязей между данными, чем те, которые можно было моделировать с помощью иерархических структур.
Наибольшее распространение среди сетевых моделей получила модель КОДАСИЛ (CODASYL Conference on Data System Language – Ассоциация по языкам систем обработки данных), предложенная Рабочей группой по БД (DBTG – Data Base Task Group). Эта модель считается наиболее развитой сетевой моделью данных, постоянно развивается, поддерживается и сопровождается, являясь стандартом. Основная цель КОДАСИЛ – создание сетевой модели, позволяющей описывать отношения М:М, т.е. уменьшить недостатки иерархической модели.
Недостатки сетевой модели данных:
1. Обладает ограниченной гибкостью по отношению к изменению требований к данным и методам доступа.
2. Доступ к данным осуществляется путем перемещения (навигации) по структуре.
3. При работе с сетевыми БД прикладной программист должен знать массу терминов, изучить несколько внутренних языков СУБД, детально представлять логическую структуру БД для осуществления навигации среди различных экземпляров, наборов, записей и т.п. «Сетевая БД – это самый верный способ потерять данные».
Системы на основе сетевой модели не получили широкого распространения на практике. Наиболее известными сетевыми СУБД являются следующие: DSM (корпорация UNIVAC), IDMS (Cullinane), DBMS (DEC), IDS (Honeywell), db_VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.
Иерархическая и сетевая модели считаются моделями БД первого поколения. Помимо перечисленных выше их недостатков этим двум моделям присущи общие недостатки:
1. Даже для выполнения простых запросов с использованием переходов и доступом к определенным записям необходимо создавать достаточно сложные программы.
2. Независимость от данных существует лишь в минимальной степени.
3. Отсутствие общепризнанных теоретических основ.
Недостатки иерархической и сетевой модели являются следствием того, что они тесно связаны с концепциями традиционной обработки файлов.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Сетевая модель
Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных.
Для описания схемы сетевой БД используется две группы типов: «запись» и «связь». Тип «связь» определяется для двух типов «запись»: предка и потомка Переменные типа «связь» являются экземплярами связей.
Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. На формирование связи особых ограничений не накладывается. Если в иерархических структурах запись-потомок могла иметь только одну запись-предка, то в сетевой модели данных запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков (сводных родителей).
Пример схемы простейшей сетевой БД показан на рисунке. Смысл связей здесь обозначены надписями на соединяющих типы записей линиях.
В различных СУБД сетевого типа для обозначения одинаковых по сути понятий зачастую используются различные термины. Например, такие как элементы и агрегаты данных, записи, наборы, области и т.д
Физическое размещение данных в базах сетевого типа может быть организовано практически теми же методами, что и в иерархических базах данных.
К числу важнейших операций манипулирования данными баз сетевого типа можно отнести следующие:
- поиск записи в БД;
- переход от предка к первому потомку;
- переход от потомка к предку;
- создание новой записи;
- удаление текущей записи;
- обновление текущей записи;
- включение записи в связь;
- исключение записи из связи;
- изменение связей и т. д
Реляционная модель данных
Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IВМ Удгаром Коддом и основывается на понятии отношение (relation). Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является привычная для человеческого восприятия двумерная таблица. Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам — атрибуты отношения. С помощью одной таблицы удобно описывать простейший вид связей между данными, а именно деление одного объекта (явления, сущности, системы и проч.), информация о котором хранится в таблице, на множество подобъектов, каждому из которых соответствует строка или запись таблицы. При этом каждый из подобъектов имеет одинаковую структуру или свойства, описываемые соответствующими значениями полей записей. Например, таблица может содержать сведения о группе обучаемых, о каждом из которых известны следующие характеристики: фамилия, имя и отчество, пол, возраст и образование. Поскольку в рамках одной таблицы не удается описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц. Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних носителях легко осуществляется с помощью обычных файлов. Достоинства:Простота, понятность и удобство физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми. Недостатки:Отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей. Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются следующие: dBaseIII Plus и dBase IY, DB2, R:BASE, FoxPro, Paradox и dBASE, Visual FoxPro и Access, Clarion, Ingres и Oracle. К отечественным СУБД реляционного типа относится система: ПАЛЬМА (ИК АН УССР), а также система HyTech.
Сетевые базы данных
Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков. В сетевой модели данных любой объект может быть одновременно и главным, и подчиненным, и может участвовать в образовании любого числа взаимосвязей с другими объектами. Сетевая БД состоит из набора записей и набора связей между этими записями, а если говорить более точно — из набора экземпляров каждого типа из заданного в схеме БД набора типов записи и набора экземпляров каждого типа из заданного набора типов связи. Схема сетевой модели Типичным представителем является Integrated Database Management System (IDMS) компании Cullinet Software, Inc., предназначенная для использования на машинах основного класса фирмы IBM под управлением большинства операционных систем. Архитектура системы основана на предложениях Data Base Task Group (DBTG) Комитета по языкам программирования Conference on Data Systems Languages (CODASYL) — организации, ответственной за определение языка программирования Кобол. Отчет DBTG был опубликован в 1971 г., а позже появилось несколько систем, среди которых IDMS.
Реляционные системы
Реляционные системы далеко не сразу получили широкое распространение. В то время как основные теоретические результаты в этой области были получены еще в 70-х годах и тогда же появились первые прототипы реляционных СУБД, долгое время считалось невозможным добиться эффективной реализации таких систем. Однако постепенное накопление методов и алгоритмов организации реляционных баз данных и управления ими привели к тому, что уже в середине 80-х годов реляционные системы практически вытеснили с мирового рынка ранние СУБД. Реляционная модель данных основывается на математических принципах, вытекающих непосредственно из теории множеств и логики предикатов. Эти принципы впервые были применены в области моделирования данных в конце 1960-х гг. доктором Е.Ф. Коддом, в то время работавшим в IBM, а впервые опубликованы — в 1970 г. Техническая статья «Реляционная модель данных для больших разделяемых банков данных» доктора Е.Ф. Кодда, опубликованная в 1970 г., является родоначальницей современной теории реляционных БД. Доктор Кодд определил правила реляционной модели (которые называют 12 правилами Кодда). Постреляционные базы данных В настоящее время известны также так называемые «постреляционные» СУБД, в основе которых лежат модель данных в виде многомерных таблиц (например в системе Cache фирмы InterSystems Сorporation). Объектно-ориентированные БД ООБД – эффективный способ хранения сложных мультимедийных типов информации, к которым относится и конструкторско-технологическая информация.
2. Основные понятия реляционной модели данных
Реляционная модель данных в настоящее время доминирует на рынке. Основу этой модели составляет набор взаимосвязанных таблиц, в которых хранятся данные. Основные теоретические идеи реляционной модели были изложены в работах по теории отношений американского логика Чарльза Содерса Пирса (1839 — 1914) и немецкого логика Эрика Шредера (1841 — 1902), а также американского математика Эдгара Кодда. Реляционная модель либо ее основы широко используются при создании различных баз данных. Представление данных в виде множественной совокупности таблиц позволило создать системы с упрощенным интерфейсным управлением. Рассмотрим основные положения реляционной модели данных. Реляционная БД — основной тип современных баз данных. Состоит из отношений, между которыми могут существовать связи по ключевым значениям. В теории реляционных баз данных синоним таблицы — отношение (relation), в котором строка называется кортежем, а столбец называется атрибутом. Замечание. Не каждая таблица может быть отношением. Для того, чтобы некоторая таблица стала отношением, необходимо, чтобы эта таблица имела простую структуру, в таблице не должны дублироваться строки, любой столбец должен содержать данные только одного типа, все используемые типы данных должны быть простыми.