3.4 Типи моделей даних

Модель даних - це система позначень для опису даних та операції щодо обробки даних.

Існують такі основні типи моделей баз даних:

• ієрархічна;

• сіткова;

• реляційна;

Ієрархічна модель визначається двома типами відношень: 1:1 і 1:N і подається у вигляді деревоподібних структур. Перевагою цієї моделі є простота моделювання предметних областей. Але не всі зв'язки можна врахувати за допомогою ієрархічної моделі, що створює певні труднощі при програмній реалізації. Наприклад, така модель спричиняє складності за наявності так званих симетричних запитів (наприклад, визначення товарів, що постачаються деякими постачальниками, і визначення постачальників певного товару); при виключенні з дерева вузла, що має підпорядковані вузли і введення нових вузлів у модель; за необхідності відображення відношень "багато - однозначне" і "багато - багатозначне".

Використання сіткової моделі даних дає змогу представлення зв'язків між реальними об'єктами, складніших порівняно з ієрархічною моделлю. За її допомогою можна моделювати відношення 1:1, 1:N, N:1, N:N. За допомогою сіткової моделі можна подолати ті труднощі, які виникають при використанні ієрархічної моделі. Однак, оскільки зв'язки між даними в сітковій моделі зазначаються у явному вигляді, то користувач надто близький до фізичного рівня подання даних. Цей недолік утруднює застосування сіткових моделей.

Реляційні моделі є спробою уникнути складності реальних ієрархічних і сіткових БД на основі теоретико-множинної інтерпретації структури даних. Поняття суті і відношення в моделі не розділяються, а розглядаються разом.

На сучасному ринку програмних продуктів найпоширенішими є реляційні СУБД. У реляційній моделі:

• кожен результат є сукупністю значень (один рядок);

• кожен рядок єдиний у своєму роді;

• немає незаповнених клітинок;

• стовпці єдині в своєму роді;

• кожен стовпець відповідає конкретному домену (набору дозволених значень);

• дані кожного стовпця належать до одного типу (формату);

• послідовність стовпців несуттєва;

• послідовність рядків несуттєва.

До переваг реляційної моделі можна зарахувати простоту у розробленні мови маніпулювання даних, оскільки пошук даних зводиться до застосування різних операцій над множинами. Недоліком реляційної моделі є те, що вона не охоплює весь діапазон відомих структур даних.

3.5 Характеристика рівнів моделей баз даних

Проектування даних пов'язане з багаторівневим їх поданням: зовнішнім, інфологічним, даталогічним, внутрішнім.

Зовнішній рівень являє собою вимоги до даних з боку користувачів і прикладних програм. Вимоги користувачів до зовнішнього подання охоплюють сукупність даних, які потрібні для виконання запитів користувачів. Вимоги з боку прикладних програм до зовнішнього рівня подання даних - це перелік даних, запис їх взаємозв'язків, які необхідні для реалізації певних функціональних задач. Він являє собою словесний опис даних. Іноді для опису зовнішнього рівня використовуються матричні або інші формалізовані методи. Опис зовнішнього рівня не виключає наявності дублювання, надлишковості, неузгодженості тощо. Для того щоб спроектувати зовнішню модель БД, необхідно виконати обстеження ПЗ, вивчити систему вхідної і вихідної документації, дослідити й вивчити всі функціональні обов'язки майбутніх користувачів БД.

Інфологічний рівень являє собою інформаційно-логічну модель предметної області, в якій виключена надмірність даних і відображені інформаційні особливості об'єкта управління, без урахування особливостей і специфіки конкретної СУБД. Він може бути самостійним або функціонувати як складова зовнішнього рівня. Інтеграція всіх зовнішніх представлень даних виконується на інфологічному рівні. На цьому рівні формується інфологічна (канонічна) модель даних.

Мета інфологічного проектування - створити структуровану інформаційну модель, для якої розроблятиметься БД. Під час проектування на інфологічному рівні створюється інформаційно логічна модель, яка має відповідати таким вимогам:

• коректності схеми БД;

• простоті і зручності використання на наступних етапах проектування;

• описанню мовою, зрозумілою проектувальникам БД, програмістам, адміністратору і майбутнім користувачам.

Основною складовою інфологічної моделі є атрибути, які потрібно проаналізувати і деяким чином згрупувати для подальшого зберігання в БД.

Сутність інфологічного моделювання полягає у відокремленні інформаційних об'єктів (файлів), які підлягають зберіганню в БД, а також визначенні характеристик об'єктів і зв'язків між ними. Характеристиками об'єктів є атрибути.

Даталогічний (логічний, концептуальний) рівень формується з урахуванням специфіки і особливостей конкретної СУБД. На цьому рівні будується концептуальна модель даних, тобто спеціальним способом структурована модель, яка відповідає особливостям і обмеженням вибраної СУБД. Модель логічного рівня, яка підтримується засобами конкретної СУБД, називають даталогічною. Залежно від типів моделей, які підтримуються засобами СУБД, є ієрархічні, сіткові і реляційні моделі баз даних. Найпоширенішими на сучасному ринку програмних продуктів є реляційні СУБД.

Внутрішній рівень пов'язаний із фізичним розміщенням даних у пам'яті ЕОМ. На цьому рівні формується фізична модель БД, яка містить структури зберігання даних у пам'яті ЕОМ, включаючи опис форматів даних, порядок їх логічного чи фізичного упорядкування, розміщення за типами пристроїв, а також характеристики і шляхи доступу до даних. Від параметрів фізичної моделі залежать такі характеристики функціонування БД, як обсяг пам'яті і час реакції системи. Фізичні параметри БД можна змінювати у процесі її експлуатації (не змінюючи при цьому опису інших рівнів) з метою підвищення ефективності функціонування системи.