Лекция №4 Модели данных

Модель данных (МД) – это средство абстракции данных, которое позволяет перейти от информационного содержания к конкретным значениям. Чем выше уровень абстракции, тем больше она ориентирована, как модель, на КП.

Элементарной единицей данных в МД являются следующие кортежи:

1. <O, P, t>

2. <(O1, O2, …, On), r, t>

где O – объект, P – свойства объекта, O1, O2, …, On – объекты, r – связь между объектами, t – время.

Эти элементарные единицы данных могут быть реализованы различными способами. Отсюда различные модели.

Схемой МД называется совокупность описанных типов структур данных на формализованном языке.

МД – это совокупность экземпляров типов структур данных, описанных схемой МД.

Модели данных делятся на семантические и структурные.

Семантические МД: ER-модель, семантическая сеть, расширенная реляционная модель, модель бинарных ассоциаций.

Структурные МД: иерархическая, сетевая, реляционная.

В иерархической МД объекты представлены в явном виде, т.е. в виде записей или сегментов, а отношения представлены неявно и отображаются с помощью взаимного расположения записей. В сетевой МД объекты и отношения представлены в явном виде: объекты – в виде записей, отношения - в виде указателя. Главное, что объединяет эти модели, это то, что объекты и отношения представлены различным способом, поэтому требуются различные операции ЯМД для обработки объектов и отношений. В ИМД и СМД пользователь с помощью ЯМД обязан динамически воспроизводить структуру модели. В РМД объект и отношение представлены одинаково с помощью понятий теории отношений (таблиц – отношений).

Пример:

Классы объектов: Поставщик (П), Детали (Д).

Свойства объектов: П (№П, НГ (название города)), Д (№Д, СТ (стоимость))

Значения свойства №П = {П1, П2}

Значения свойства НГ = {М, С_П}

Значения свойства №Д = {Д1, Д2, Д3}

Значения свойства СТ = {СТ1, СТ2, СТ3}

П = {<П1, М>, <П2, С_П>}

Д = {<Д1, СТ1>, <Д2, СТ2>, <Д3, СТ3>}

У станавливаем связь: П Д (Поставщик детали): П1 поставляет детали Д1, Д2, Д3, а П2 – Д2, Д3.

Иерархическая МД:

П1 М1 П2 С_П

Д1 СТ1 Д2 СТ2

Д2 СТ2 Д3 СТ3

Д3 СТ3

Сетевая МД: вводится связующая запись – стоимость между П и Д

П1 М П2 С_П

СТ1 СТ2 СТ3 СТ2 СТ3

Д1 Д2 Д3

Реляционная МД:

П	№П	НГ
	П1	М
	П2	С_П

Д	№Д	СТ
	Д1	СТ1
	Д2	СТ2
	Д3	СТ3

П_Д	№П	НГ	№Д	СТ
	П1	М	Д1	СТ1
	П1	М	Д2	СТ2
	П1	М	Д3	СТ3
	П2	С_П	Д2	СТ2
	П2	С_П	Д3	СТ3

Модели данных включают в себя следующие компоненты: МД = <S, R, I>

1. S – типы структур данных

Эта компонента устанавливает основные структуры данных: дерево, сеть, таблица. Они поддерживают в СУБД язык описания данных (ЯОД).

2. R – операторы (правила вывода)

Они применяются к любому экземпляру типа данных в S для получения новых данных, для модификации текущих и для восстановления исходных. Эта компонента поддерживает в СУБД язык манипулирования данными (ЯМД).

3. I – основные правила обеспечения целостности данных. Они делятся на:

А) внутренние ограничения модели данных;

Б) явные ограничения, связанные с семантикой предметной области.