Тема 2.3. Мережна модель даних

Мережна модель даних є розширенням ієрархічної моделі й призначена для адек­ватного моделювання зв'язків між сутностями типу «багато-до-багатьох».

Окрім формальної нотації для мережної моделі (мова опису даних — МОД) та пов'язаних з нею певних ключових концепцій, запропонувала МОД підсхеми для означення зовнішнього відображення концептуальної схеми бази даних та мову опису збережених даних (МОЗД) для означення способів зберігання да­них на носіях. Сама концептуальна схема описується за допомогою МОД. Запро­понована була й мова маніпулювання даними (ММД) для написання прикладних програм, що взаємодіють з базою даних у термінах зовнішньої схеми (підсхеми).

Мережна структура даних

Мережна структура даних є сукупністю схеми та екземпляра схеми. У свою чергу мережна схема формується з полів даних, типів записів і наборів, які також мають свої екземпляри. Власне з екземплярів полів, записів та наборів складається ек­земпляр схеми.

Елементарною одиницею даних мережної (так само, як ієрархічної) структури є пойменоване поле даних.

Тип запису — це пойменована впорядкована сукупність імен полів. Екземпляр запису (аналог сегмента в ієрархічній структурі даних) — це впорядкована сукуп­ність значень полів запису. Екземпляр запису є одиницею доступу до даних ме­режної структури.

Н абір — пойменований дворівневий ієрархічний зв'язок типів записів. Із дворівне­вих наборів можуть будуватися багаторівневі ієрархії та мережні структури. Кож­ний тип набору — це сукупність зв'язків між двома або кількома типами записів, де один тип запису оголошується власником, а інший (або кілька інших) — чле­нами типу набору. Екземпляр набору містить один екземпляр запису-власника і довільну кількість екземплярів кожного типу запису-члена набору. Отже, набір описує дворівневий ієрархічний зв'язок типу «один-до-багатьох».

Тип запису КАФЕДРА (рис. 2.4, а) є власником типу набору, а типи ДИСЦИПЛІНА і ВИКЛАДАЧ - члени типу набору.

На рис. 2.4, б зображений екземпляр цього типу набору. Він містить один ек­земпляр типу запису КАФЕДРА і декілька типів записів ДИСЦИПЛІНА та ВИКЛАДАЧ.

Т ипи наборів можуть використовуватися для створення багаторівневих ієрар­хічних або мережних структур.

Для отримання багаторівневої ієрархії потрібно більше одного набору. Тип за­пису, що є власником на нижньому рівні ієрархії, має бути також оголошений членом типу набору вищого рівня.

Т рирівнева ієрархія у вигляді двох типів наборів: Кафедра і Наукові праці пока­зана на рис. 2.5. Тип запису ВИКЛАДАЧ є власником у типі набору Наукові праці та членом у типі набору Кафедра.

Для опису будь-якої n-рівневої ієрархії потрібно принаймні п-1 наборів.

Один тип запису може мати кілька батьківських записів, якщо вони є власни­ками різних типів наборів, тобто запис може бути членом багатьох наборів і мати декілька записів-власників. Так формуються мережні структури.

Приклад схеми мережної структури даних, що складається з п'яти типів набо­рів даних, наведений на рис. 2.6. Мережну структуру формують набори Прослуховує, Читається і Читає, а тип запису ЛЕКЦІЯ є їхнім членом.

Отже, одні й ті самі типи записів можуть бути зв'язані в різні набори.

М ережна структура дає змогу моделювати зв'язки типу «багато-до-багатьох». Такий зв'язок, наприклад, існує між викладачами та дисциплінами: викладач чи­тає багато дисциплін, і дисципліна може викладатися багатьма викладачами.

Зв'язок згаданого типу моделюється введенням нового типу запису ЛЕКЦІЯ і вста­новленням двох зв'язків (наборів) типу «один-до-багатьох» (рис. 2.7).

М ережна структура може відображувати цикли та петлі. Циклом називається конфігурація, в якій предок типу запису є водночас його нащадком. Приклад цик­лічної мережної структури наведений на рис. 2.8, а. Тут вироби певного заводу є си­ровиною для виробів іншого заводу.

Петля — це структура, де один тип запису є одночасно власником і членом в одному типі набору. Структура виробів описана на рис. 2.8, б. Виріб складається з вузлів і деталей; у свою чергу вузли можуть складатися з інших вузлів і деталей. Тоді навколо типу запису ВУЗОЛ утворюється петля.

К атегорії схем, які зустрічаються в мережних структурах даних, зображені на рис. 2.9. Як бачимо, мережна структура даних здатна моделювати в повному обсязі ієрархічну структуру та власне мережні схеми. Окрім того, у загальному випадку вона дає можливість описувати петлі та цикли.

Операції над мережною структурою

Операції над мережною структурою даних концептуально аналогічні до операцій над ієрархічною структурою. Мова маніпулювання даними в мережній структурі також є низькорівневою, тобто її використання передбачає програмування процесів «навігації» структурою. Кожний тип запису в цій моделі, на відміну від ієрар­хічної, може мати поточний екземпляр запису, відносно якого можна організову­вати подальше перебирання екземплярів, окрім того, кожний тип набору може мати поточний екземпляр набору.

Переваги та недоліки мережної моделі

Для мережної моделі даних властиві майже ті самі переваги та недоліки, що й для ієрархічної моделі. Принциповою відмінністю мережної структури від ієрархіч­ної є можливість безпосередньо відображувати складніші типи зв'язків. Нато­мість ієрархічні системи простіші в реалізації та експлуатації.