Учебный вопрос №5. Иерархическая структура (модель) базы данных.
Сначала стали использовать иерархические даталогические модели. Простота
организации, наличие заранее заданных связей между сущностями, сходство с физическими моделями данных позволяли добиваться приемлемой производительности иерархических СУБД на медленных ЭВМ с весьма ограниченными объемами памяти. Но, если данные не имели древовидной структуры, то возникала масса сложностей при построении иерархической модели и желании добиться нужной производительности.
Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия появилась в 1968 г. До сих пор поддерживается много баз данных, что создает существенные проблемы с переходом, как на новую технологию БД, так и на новую технику.
ИМ - Модель организации данных, представляющая собой древовидный граф, состоящий из ряда типов записей (типов данных) и. связей между ними (отношений иди характеристик отношений), причем один из типов записей определяется, как корневой или входной, а остальные связаны с ним или друг с другом отношениями "один-ко-многим" или (реже) "один-к-одному". При этом запись, идентифицируемая элементом "один", рассматривается как исходная, а соответствующая элементу "много" - как порожденная. Каждая запись может быть порожденной только в одной связи, следовательно, ей соответствует только одна исходная запись. Однако каждая запись может' быть исходной во многих связях. Корневая запись может быть только исходной.
Пример иерархической модели приведен на рис. 1.
Здесь Отдел является предком для Начальник и Сотрудники, а Начальник и Сотрудники - потомки Отдел. Между типами записи поддерживаются связи. Ограничения целостности
Автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя.
Общая схема иерархической модели БД:
В иерархической модели структура информации имеет форму дерева. На самом верхнем (первом) уровне находится только одна вершина, которая называется корнем. Эта вершина имеет связи с вершинами второго уровня, вершины второго уровня имеют связи только с вершинами третьего уровня и т.д.
Учебный вопрос №6. Сетевая модель (структура) данных
Типичным представителем является Integrated Database Management System (IDMS) компании Cutlinet 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 Ко-бол. Отчет DBTG был опубликован в 1971 г., а в 70-х годах появилось несколько систем, среди которых IDMS.
СМ - модель организации данных, подобная иерархической, но отличающаяся от нее тем, что каждая запись может вступать в любое количество поименованных связей с другими записями и как исходная, и как порожденная, или как то и другое.
Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; к сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков.
Сетевая БД состоит из набора записей и набора, связей между этими записями Пример сетевой модели приведен на рис. 2.
Общая схема сетевой модели:
В сетевой модели основная структура представления информации имеет форму сети, в которой каждая вершина может иметь связь с любой другой.
Недостатки ИМ и СМ:
Слишком сложно пользоваться;
Фактически необходимы знания о физической организации;
Прикладные системы зависят от этой организации;
Их логика перегружена деталями, организации доступа к БД.
Учебный вопрос №7. Реляционная модель (структура) данных.
В конце 60-х годов появились работы, в которых обсуждались возможности применения различных табличных моделей данных, т.е. возможности использования привычных и естественных способов представления данных.
Наиболее значительной из них была статья сотрудника фирмы IBM д-ра Э.Кодда (Codd E.F., A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. CACM 13:6, June 1970), где, вероятно, впервые был применен термин "реляционная модель данных".
Будучи математиком по образованию Э.Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декартово произведение). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение - relation-
Отношения включают атрибуты и кортежи, составляющие соответственно столбцы и строки: таблицы. Количество атрибутов в отношении соответствует количеству содержащихся в нем элементов данных, количество кортежей - числу экземпляров (реализаций) записей. Порядок следования атрибутов и кортежей может быть произвольным. Значения атрибутов определяются из доменов. Наличие доменов обеспечивает связи между разными отношениями.
Для начала покажем смысл этих понятий на примере отношения СОТРУДНИКИ, содержащего информацию о сотрудниках некоторой организации.
Наименьшая единица данных реляционной модели - это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой - как три различных значения.
Отношение - таблица реляционной модели данных. Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа.
Атрибут - в реляционных моделях баз данных - столбец отношения (таблицы), содержащий реализации записей одного типа данных.
Кортеж - В реляционных моделях баз данных - строка отношения (таблицы), содержащая реализацию записей взаимосвязанных значений атрибутов.
Сущность - То же, что тип объекта: обобщенное наименование множества однотипных объектов, называемых экземплярами.
Каждый экземпляр обладает набором свойств (атрибутов), отличающих его от всех остальных. Примеры сущности: автомобиль, самолет, врач и т. д. Примеры экземпляров: автомобиль ВАЗ-2106, самолет ТУ-104, врач. Петров Иван Федорович и т. д.
 |