9. Модели данных (сетевая, иерархическая, реляционная).

Термин "данные" предполагает предст-ние некоторой инф-ции в памяти комп-а, т.е. данные являются машиночитаемыми. Поэтому польз-ель должен представлять какая инф-ия будет храниться в его информ-ной системе и в какой форме.

Чтобы превратить инф-ию в данные, необходимо учитывать наличие у инф-ции неких конкретных формальных свойств. Совокупность этих свойств опред-ет модель данных.

Понятие модель данных включает три компонента: организацию (структуру) данных; множество допустимых операций над данными; средства обеспечения логической целостности и достоверности данных.

Логическая структура данных т.е. способы связывания элементов данных в записи, а записей в файлы зависит от СУБД, а точнее — от той модели данных, которую поддерживает конкретная СУБД.

Структурой данных называется множество допустимых типов данных и отношений между ними. Структура данных частично отражает изучаемую предметную область, и частично создается в процессе моделирования данных.

Семантически наполненная совок-ть данных, характ-х тот или иной объект, назыв. записью.

Запись состоит из элементов данных или элементарных данных — фрагментов логически целостной однотипной информации, соответствующих отдельным атрибутам объекта.

Элементарные данные могут быть простыми или составными.

Например: возраст — простые, Ф.И.О. — составные элементарные данные.

Таким образом, первый уровень структуры данных — это структура элементов данных внутри записи (элемент записи — поле).

Вторым уровнем структуры данных является структура записей внутри файла. (совокупность однотипных записей образуют файл).

Третий уровень — это сложная связь различных файлов между собой.

Между ед-ми данных разного уровня, т.е. внутри записи (между ее элементами), между зап-ми в пред-х файла, между файлами сущ-т система связей — структура (массив).

Основные структуры данных - линейная, иерархическая, сетевая, реляционная.

Линейная (списковая) структура — это структура, при которой связываемые единицы данных следуют одна за другой, т.е. для каждой из них (кроме первой) можно указать одну предыдущую и для каждой (кроме последней) — одну последующую. Такой способ структурирования соответствует отношениям типа “один к одному”.

Рис 1. Линейная структура данных

Иерархическая структура (древовидная) — представляет собой такой вид связи между единицами данных, при котором у каждой есть предыдущая или доминирующая (одна) и произвольное число последующих или подчиненных. Этот способ структурирования предназначен для представления отношений типа "один ко многим".

Рис 2. Иерархическая структура данных

Пример: Административно-территориальное деление страны.

Структуру иерархической модели можно представить в виде графа, кот-й назыв-я деревом. Объект самого верхнего уровня называется корнем, а объекты самого нижнего уровня — листьями этого дерева.

Сетевая структура — структура, в которой единицы данных являются узлами, связанными произвольным числом других. Сетевая структура предназначена для представления отношений типа "многие ко многим".

Рис 3. Структура сетевой модели данных

Одной из особенностей графовых моделей (иерархической и сетевой) является сложный аппарат навигации, т.е. механизм доступа к данным.

Потребность к разработке модели более независимой от аппаратных средств компьютера, привела к появлению реляционной (табличной) модели. (предложена в 1970 году Кодом Е.)

В реляционной структуре все данные представляются в виде таблиц, в строках которых располагаются записи, различающиеся значениями уникального ключа (идентификатора записи), а в столбцах — элементы (атрибуты) данных, снабжены именами. Реляционная модель обычно представляет отношение типа "один ко многим"; для представления "многие ко многим" потребуется уже не одна, а как минимум две таблицы, определённым образом связанные друг с другом.

Это единственная модель, обеспечивающая единообразие представление данных.

Заметем, что при введении избыточности за счёт многократного повторения некоторых записей в БД сетевые структуры могут быть сведены к иерархическим, а иерархические — к табличным (реляционным).

Пример перехода от сетевой структуры а) к иерархической б) и реляционной в)

а)

б)

в)

В результате файл будет приведён к виду плоской таблицы, причём некоторая избыточность информации, возникающая при этом, компенсируется более простой структурой представления данных.