10. Трехуровневая модель организации баз данных

В настоящее время используется трехуровневая модель организации БД, предложенная в 1975 г. ANSI (American National Standards Institute). БД имеет различные уровни описания.

1. Внешний уровень – это представление о БД отдельных пользователей и прикладных программ.

Каждый пользователь, каждая прикладная программа видят и обрабатывают только те данные предметной области, которые им необходимы. Н-р, прикладная программа, используемая отделом кадров, обрабатывает сведения о сотрудниках, их адресе, стаже работы и не оперирует данными о заработной плате.

2. На концептуальном уровне БД представляется обобщенно – объединяются данные, используемые различными пользователями и прикладными программами. Данный уровень фактически определяет обобщенную модель предметной области и не содержит никаких сведений о методах хранения данных.

3. Внутренний (физический) уровень поддерживает представление БД в памяти компьютера.

11 Модель данных – это совокупность ­ принципов организации БД.

Классическими являются иерархическая, сетевая и реляционная модели данных.

1. Иерархическая модель

В иерархической модели связи между данными можно представить с помощью дерева

Данные расположены на разных иерархических уровнях и называются сегментами. Самый высокий сегмент – корневой. Сегменты на более низком уровне – сегменты-потомки. Сегменты на более высоком уровне – сегменты-предки.

Каждый сегмент может иметь только одного предка на более высоком уровне и одного или несколько потомков на более низком уровне.

Доступ к определенному сегменту осуществляется по цепочке, от сегмента-предка к сегменту-потомку, начиная слева.

Недостаток иерархической модели – громоздкость для обработки данных со сложными логическими связями.

Достоинство – эффективное использование памяти компьютера при хранении данных.

12. Сетевая модель

Сетевая модель является развитием иерархической модели. В ней потомок может иметь любое количество предков. Есть сегменты – наборы записей – связываются между собой не только по принципу «сверху вниз», но и «по горизонтали» с помощью наборов связей.

Для связи записей ПРОЕКТ и ИСПОЛНИТЕЛЬ вводится запись ИСПОЛНИТЕЛЬ_ПРОЕКТ.

Достоинства сетевой модели данных – возможность образования произвольных связей и быстрый доступ к данным.

Недостатки сетевой модели – сложность ее понимания для обычного пользователя и большие объемы памяти компьютера на хранение данных.

13. Реляционная модель

Основные понятия реляционной модели данных

В основе реляционной модели данных – понятие отношения. Отношение отображает некоторый объект. Объект характеризуется набором атрибутов D₁, D₂ ,…, D_n, а каждый атрибут – набором допустимых значений, называемым доменом. Пусть

D₁={х₁, х₂,…,х_k}

D₂={y₁, y₂,…,y_l}

. . . . . . . . . . . . . .

D_n={z₁, z₂,…,z_m}

Cписок имен атрибутов (D_1, D_2,…,D_n) называется схемой отношения, а количество атрибутов в отношении – степенью отношения.

Отношение – подмножество R декартова произведения D₁ x D₂ x … xD_n,

т.е. R  D₁ x D₂ x … xD_n.

Декартово произведение – это набор всевозможных сочетаний из n значений, где каждое значение берется из своего домена.

Пусть D₁ содержит номера трех заказов {1021, 1022, 1023}, D₂ – коды двух клиентов {АА, АС}, D₃ – веса трех заказов, заданных в килограммах {100, 300, 120}. В этом случае отношение R есть декартово произведение D₁хD₂хD₃ – набор из 18 троек значений, где первое значение – это один из номеров заказов, второе – это один из кодов клиентов, а третье – один из весов заказа.

Термин «отношение» – синоним слова «таблица». Выше описанное отношение R можно представить как таблицу вида:

Номер заказа	Код клиента	Вес заказа
1021	АА	100
1021	АА	300

Столбцы таблицы соответствуют атрибутам. Строки называются кортежами. Количество кортежей в отношении – мощность отношения.

Реляционная модель данных – модель данных, основанная на математическом понятии отношения и представлении отношений в форме таблиц.

Таблица в реляционной модели данных (реляционная таблица) должна обладать следующими свойствами.

1. Каждое значение атрибута, содержащееся на пересечении строки и столбца, должно быть атомарным, т.е. не расчленяться на несколько значений.

2. Значения в столбце должны быть однородными.

3. Каждая строка уникальна, т.е. в таблице не существует двух полностью совпадающих строк.

4. Каждый столбец имеет уникальное имя.

5. Последовательность столбцов в таблице не существенна.

6. Последовательность строк в таблице не существенна.

Пример реляционной таблицы – таблица КЛИЕНТЫ:

Код клиента	Клиент	Адрес
АА	БГЭУ	Минск, пр. Партизанский, 26
АБ	Сименс	Мюнхен, ул. Лейбница, 8
АС	Атлант	Минск, пр. Победителей, 61
АД	БГУИР	Минск, ул. Бровки, 6

В таблице реляционной БД столбцы называют полями, а строки – записями.

Одно или несколько полей, значения которых в каждой записи таблицы однозначно ее идентифицируют, называют ключевым полем.

В таблице КЛИЕНТЫ таковым может быть поле «Код клиента» или поле «Клиент».

В реляционной БД между таблицами устанавливаются связи. Связи делают их более информативными, чем они являются по отдельности.