Лекція 3

2. Моделі даних

В БД зберігається інформація про об'єкти (сутності) і зв'язки між ними.

Приклад. Поїзд прибуває на станцію:

• множини поїздів і станцій є сутностями;

• “прибуває” – це зв’язок між цими сутностями.

Кожна множина об’єктів є сутністю.

Об'єкти мають властивості – атрибути. Множина всіх можливих значень атрибута називається доменом (множина цілих чисел, множина літерних рядків довжиною N знаків).

Дані в БД повинні мати визначену структуру. Сукупність правил побудови структур даних у БД та операцій із ними називається моделлю даних.

У теперішній час використовуються три основні моделі даних:

• ієрархічна модель;

• мережна модель;

• реляційна модель.

2.1. Ієрархічна модель

Ієрархічна модель припускає організацію даних у вигляді дерева (графа без циклів):

Структура має вузли та листя, связанные между собой дугами.

Приклад:

Основними поняттями є об'єкти (складаються з атрибутів) і ієрархічні відношення між ними (зв'язки).

2.2. Сітьова модель

Сітьова модель – зв'язки між даними також подають у вигляді графа, в якому можуть бути цикли.

Наприклад:

На рисунку 6 графічно зображені дані і зв'язки між ними в вигляді графа, що складається з вершин і дуг.

Кожний викладач навчає більш ніж одного студента.

Кожний студент навчається більш ніж в одного викладача.

Вершини: V₁ V₂ V₃ … V_n

Дуги: e₁ e₂ e₃ … e_m

Сітьова модель відрізняється від ієрархічної тим, що припускає використання циклів.

2.3. Реляційна модель даних

Реляційна модель – це найбільш розповсюджена модель даних. Дані і зв’язки між ними організовані в вигляді таблиць.

В її основі лежить математичне поняття «відношення» relation. Відношення являє собою підмножину декартового добутку доменів.

Домен (domain) означає множину значень деякого елемента даних про об’єкт (чи деякого атрибута сутності).

Наприклад – якщо об'єктом є вагон поїзда, то елементом даних про нього може бути № вагона, оцінка про ролики, код станції призначення, маса тощо.

Доменом № вагона є множина значень – {10000000 – 99999999}. Для відмітки про ролики доменом є множина – {0, 1}.

Декартовим добутком k доменів (D₁,D₂,..,D_k) є множина всіх кортежів виду (V₁,V₂,..,V_k) довжиною k, таких що V₁D₁, V₂D₂,…,V_kD_k.

Наприклад: D₁*D₂*D₃ – декартовий добуток доменів D1, D2 і D3.

де D₁ {0, 1}, D₂ {a, b, c}, D₃ {x, z}, тобто то є множина всіх кортежів, що складені з 3-х елементів по 1-му з кожного домену.

Відношення R на множинах D₁,D₂,…,D_k являє собою підмножину в декартовому добутку доменів D₁*D₂*…*D_k. Елементами відношення є кортежі довжиною k.

Оскільки відношення є множиною, то в ньому не може бути однакових кортежів, а порядок їх не має значення.

Наприклад: візьмемо рядки 2, 5, 11: - Відношення А на множинах D1,D2,…,Dk.

В реляційних моделях даних відношення представляється як правило в вигляді таблиці, в котрій рядок – це кортеж, стовпчик – атрибут.

В роботі із базами даних використовують паралельно такі поняття:

Таблиця 1

Проектування БД	Застосування БД	Програмування
відношення	таблиця	файл
кортеж	рядок	запис
атрибут	стовпчик	поле запису

При опрацюванні даних на ЕОМ переважно використовуються поняття: файл, запис, поле.

Приклад: Побудуємо відношення (таблицю даних) НАВАНТАЖЕННЯ, де

об'єкт: - навантажений вагон;

атрибути: - № вагона (множина 8-розрядних цілих чисел з домену D1);

- рід вагона {пв, кр, пл, цс, пр} (множина 2-літерних слів з домену D2);

- найменування вантажу (множина найменувань вантажу з домену D3);

- маса (множина 3-розрядних цілих чисел з домену D4).