Иерархическая модель

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры является дерево.

Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимается совокупность атрибутов, описывающих объекты. В модели имеется корневой узел (корень дерева), который находится на самом верхнем уровне и не имеет узлов, стоящих выше него. У одного дерева может быть только один корень. Остальные узлы, называемые порожденными, связаны между собой следующим образом: каждый узел имеет только один исходный, находящийся на более высоком уровне, и любое число (один, два или более, либо ни одного) подчиненных узлов на следующем уровне.

Примером простого иерархического представления может служить административная структура высшего учебного заведения: институт – отделение – факультет – студенческая группа .

Недостатки:1) из-за строгой упорядоченности объектов значительно усложняются операции включения и удаления 2) удаление исходных объектов повлечет удаление порожденных 3) такие модели данных обуславливают процедурность операции манипулирования данными 4) корневой тип узла является главным. 5) сложность отображения связи «многие-ко-многим»

Достоинства: 1) такая модель отражает иерархичность объектов реального мира 2) простота понимания и использования таких структур.

На иерархической модели данных основано сравнительно ограниченное количество СУБД, в числе которых можно назвать зарубежные системы IMS , PC / Focus , Team - Up и Data Edge , а также отечественные системы Ока, ИНЭС и МИРИС.

Сетевая модель данных

Сетевая модель данных: представляет собой произвольный ориентированный граф, где вершины графа – сущности, а дуги – связи между сущностями

Отличие сетевой структуры от иерархической заключается в том, что каждый элемент в сетевой структуре может быть связан с любым другим элементом.

Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности и легкая реализация связей типа многие ко многим.

Недостатки

1)Прикладной программист должен знать логическую структуру данных

2)Возможны потери независимости данных от программ при реорганизации базы данных

3)Представление, используемое прикладной программой сложнее, чем в иерархической модели.

БД, построенной на ее основе. Сетевые СУБД : IDMS , db _ VistaIII , СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.

7. Реляционная модель данных (РМД). Структурный аспект РМД. Домен, отношение, кортеж, переменная отношения, реляционная БД.

Реляционная модель данных была предложена Е.Ф. Коддом, в 1969 году.Впервые основные концепции этой модели были опубликованы в 1970.Реляционная база данных представляет собой хранилище данных, организованных в виде двумерных таблиц.

Структурный аспект — данные в базе данных представляют собой набор отношений.

Принципы рмд

1)все значения являются скалярами. Это значит, что для любой строки и столбца любого отношения существует одно и только одно значение;

2) все операции выполняются над целым отношением и результатом этих операций также является целое отношение. Этот принцип называется замыканием. Поэтому результаты одной операции (например, запроса), можно использовать в качестве исходных данных для выполнения другой операции (подзапроса).

3) каждое отношение можно разделить на две части - заголовок и тело. На простом языке заголовок отношения - это список столбцов, а тело - это сами записи (кортежи).

4) тело отношения состоит из неупорядоченного набора кортежей (его число может быть любым - от 0 до бесконечно большого).

Домен – множество всех возможных значений, которые может принимать некоторый атрибут.

Если дана коллекция типов (доменов) Ti (i = 1, 2, …, n), которые не обязательно все должны быть разными, то кортежем t, определенным с помощью этих типов, является множество упорядоченных троек в форме <Ai, Ti, vi> , где Ai – имя атрибута, Ti – имя домена, vi – значение, принадлежащее домену Ti.

n – это степень или арность кортежа. Кортеж степени n называют n-арным или n-элементным.

Упорядоченная тройка <Ai, Ti, vi> - компонент кортежа.

Упорядоченная пара <Ai, Ti> - атрибут кортежа, и однозначно определяется именем атрибута Ai (разные компоненты в одном кортеже не могут иметь одинаковое имя атрибута).

vi – значение атрибута.

Множество атрибутов составляет заголовок кортежа или тип кортежа.

Свойства кортежей

• Каждый кортеж содержит точно одно значение для каждого из своих атрибутов.

• Значение атрибута кортежа не может быть пустым.

• Компоненты кортежа не упорядочены (пояснить, что это следует из определения), в отличие от аналога из ТМ.

• Подмножество кортежа является кортежем, а подмножество заголовка является заголовком.

Отношение (значение отношения) r состоит из заголовка и тела, которые соответствуют следующим определениям.

Заголовок отношения (схема отношения или тип отношения) r представляет собой заголовок кортежа, определение которого дано в определении кортежа. Атрибутами отношения называют атрибуты его заголовка, и, соответственно, степенью отношения называется степень его заголовка.

Тело отношения r представляет собой множество кортежей, имеющих один и тот же заголовок, совпадающий с заголовком отношения. Кардинальность отношения r определяется как кардинальность этого множества (т.е. количество кортежей).

Свойства отношений:

1. Каждый кортеж содержит точно одно значение соответствующего типа для каждого атрибута.

2. Атрибуты не характеризуются упорядочиванием (например, слева направо).

3. Кортежи не характеризуются упорядочиванием (например, сверху вниз).

4. В отношении отсутствуют дубликаты кортежей.

5. Даже если отношение не содержит кортежей, у него есть заголовок.

Переменная отношения – это переменная, значениями которой могут быть отношения заведомо заданного типа с определенными ограничениями целостности.

Различать значения отношений и переменные отношений так же важно, как понимать разницу между переменной и её значением.

Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной ее широкого использования. 

К основным недостаткам реляционной модели относятся отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.

Реляционные СУБД: SQL, FoxPro , Access , Clarion , Ingres , Oracle ,ПАЛЬМА и HyTech .

Реляционная база данных — это такая база данных, которая воспринимается ее пользователями как множество переменных отношения, неформально называемых таблицами.