Субд система сетевой модели

4.3.4. Особенности обработки данных в субд с сетевой моделью организации данных

Основные принципы и способы обработки данных, рас­смотренные для реляционных СУБД, также характерны и для немногих сохранившихся, и продолжающих развиваться СУБД с сетевой моделью организации данных.

В сетевых СУБД подобным же образом, как и в реляцион­ных СУБД, реализуются операции поиска, фильтрации и сор­тировки данных. Распространенность и популярность языка SQLреляционных СУБД привели к тому, чтоподобные языки для реализации запросов к базам данных были разработаны или просто«внедрены» в сетевые СУБД.При этом так же, как и реляционные СУБД, современные сетевые СУБД предоставля­ют пользователю и специальные диалогово-наглядные средства формирования запросов. Также в сетевые СУБД встраиваются специальные макроязыки для формирования сложных после­довательностей взаимосвязанных запросов (аналог процедур), хранящихся вместе с базой данных.

Вместе с тем обработка данных в СУБД с сетевой моделью организации данных, как уже отмечалось, характеризуется уже упоминавшейся принципиальной особенностью, которой нет в реляционных СУБД. Это непосредственная «навигация»по свя­занным данным (по связанным записям) в разных информаци­онных объектах (аналоги таблиц в реляционных СУБД). Как уже отмечалось, возможность непосредственной навигации обусловлена тем, что в сетевых СУБД ссылки-связи между за­писями различного типа (различных таблиц) задаются не через внешние ключи, а через специальные указатели на физические адреса расположения связанных записей.

Просматривая, к примеру, в сетевой СУБД записи объекта «Лицо» и выбрав запись «Иванов» (т. е. поместив табличный курсор на соответствующую запись), можно через активизацию поля «Работает» вызвать на экран поля связанной записи в объекте «Организация» и просмотреть соответствующие данные, а да­лее, при необходимости, через активизацию поля «Адрес» в за­писи по объекту «Организация» вызвать и просмотреть данные по дислокации места работы сотрудника «Иванов» и т. д. (см. рис. 4.27).

Рис. 4.27. Навигация по связанным записям в сетевых СУБД

В реляционных СУБД для реализации такого просмотра по­надобилось бы создать и выполнить запрос на выборку данных из трех таблиц на основе внутреннего (INNER JOIN)соединения при условии отбора соответствующей фамилии сотрудника:

SELECT Лицо.*, Организация.*, Адрес.*

FROM(ЛицоINNERJOIN(АдресINNERJOINОрганизацияONАдрес.№№=Организация.Адрес)

ON(((Лицо.Работает = Организация.Наименование)

WHERE(((Лицo.Фaмилия)=»Ивaнoв»));

При этом, если пользователю необходимо посмотреть те же данные, но для другого сотрудника, то необходимо изме­нить условия отбора по фамилии и заново выполнить запрос. В сетевых же СУБД для этого достаточно лишь «вернуться» в ис­ходный объект «Лицо», переместить курсор на другую запись и повторить навигацию.

Данный пример показывает, что навигационные возможно­сти сетевых СУБДпозволяют пользователю реализовывать своиинформационные потребности(«беседовать» с базой данных) болееестественным интерактивным способом,шаг за шагом уточняя свои потребности, и тем самым более глубоко и нагляд­но анализировать (изучать) данные.

Навигационный подход к анализу и просмотру данных, ес­тественный уже для ранних сетевых СУБД, впоследствии (в конце 80-х годов) был реализован в технике гипертекста, и в созданной на его основе новой разновидности документальных информа­ционных систем — гипертекстовых информационно-поисковых систем.

Вместе с тем навигация по связанным данным порождает и ряд своих специфических проблем,таких как «потеря ориента­ции» и трудности с визуализацией цепочек «пройденных» ин­формационных объектов(записей). Схемы баз данных, отра­жающих сложные предметные области, могут насчитывать де­сятки различных информационных объектов и еще большее количество связей между ними. В результате такие базы данных представляют сложное многомерное информационное простран­ство из множества разнотипных наборов записей, пронизанных и опутанных порой несметным количеством связей. «Путеше­ствуя» в таком клубке, легко «сбиться с пути», потерять общую картину состояния данных.* При этом следует иметь в виду, что особенности человеческого мышления таковы, что человек спо­собен удержать в представлении с полным отслеживанием всех связей и нюансов не более 3-4 сложных объектов.**

* То есть оказаться в ситуации, которая образно выражается известной поговор­кой «За деревьями леса не видно».

** Этим, кстати, еще из древности определяется троичная система организации структуры воинских подразделений для эффективного управления ситуацией на поле боя.

Иногда объектом анализа являются не конкретные реквизи­ты связанных записей, а сама схема связанных записей,т. е. визуализированная цепочка имен связанных от исходного информа­ционного объекта записей. Использованиемножественного типа значений в поляхинформационных объектов сетевых СУБД позволяет реализовывать все типы связей, что приводит к «пучковости» исходящих или входящих связей типа «один-ко-многим», «многие-ко-многим». Визуализация таких цепочек на дву­мерном экране компьютера может представлять существенные графические сложности.

На рис. 4.28 для примера приведен вариант изображения це­почки связанных записей с корневой записью «Иванов» объекта «Лицо». Такая визуализация позволяет быстро составить общее представление о полученном образовании, трудовой деятельно­сти и проживании данного лица. При этом длина цепочки огра­ничена тремя последовательно связанными записями, но, как вид­но из рисунка, и в этом, в общем-то простом для многих жизненных ситуаций случае, достаточно сложно отобразить общую схе­му связей, не «запутывая» ее восприятие.

Рис. 4.28. Пример визуализации цепочки связанных записей

Навигация по связанным записям в реляционных СУБД от­крывает новые возможности анализа данных на основе иных, нежели реляционные, семантических принципах. В частности, становится возможным реализация процедур поиска и постро­ения смысловых окрестностей какой-либо записи по ее связям в базе данных, применение различных процедур информаци­онного анализа на основе алгоритмов поиска на графах и т. п.

Одним из направлений развития современной теории и тех­ники СУБД является линия объектно-ориентированных СУБД, которые на витке наработанных в конце 70-х и в 80-х годах ре­шений по реляционным СУБД, обеспечивают новые возмож­ности по обработке данных на основе методов навигации и ви­зуализации, впервые представленных в сетевых СУБД.

Источник

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.

1. 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).

1. 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.
2. 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].

1. 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:

1. 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.
2. 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.

1. 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.

Источник