Модели и типы данных.
Ядром любой базы данных является модель данных. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.
Модель данных - это совокупность структур данных и операций их обработки. Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру, т.е описываются некоторой моделью представления данных.
Классические модели данных:
- иерархическая (древовидная);
- сетевая;
- реляционная.
Кроме того, существуют следующие модели данных:
- постреляционные;
- многомерные;
- объектно-ориентированные.
Разрабатываются также всевозможные системы, основанные на других моделях данных, расширяющих известные модели. В их числе можно назвать объектно-реляционные, дедуктивно-объектно-ориентированные, семантические, концептуальные и ориентированные модели. Некоторые из этих моделей служат для интеграции баз данных, баз знаний и языков программирования.
Иерархическая модель. Достоинства и недостатки данной модели.
В иерархической модели связи между данными можно описать с помощью упорядоченного графа (или дерева). Упрощенно представление связей между данными в иерархической модели показано на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Представление связей в иерархической модели
Иерархическая модель данных представляется связным графом типа дерева, вершины (типы) которого расположены на разных иерархических уровнях. При этом одна вершина, расположенная на самом верху дерева, называется корнем и не подчиняется ни одной вершине, а все остальные вершины связаны с одной и только одной вершиной, расположенной на более высоком уровне. Элементы, расположенные в конце ветви, т.е. не имеющие порожденных, называются листьями.
Обход всех элементов иерархической БД обычно производится сверху вниз и слева направо. Иерархической модели присущи связи «один к одному» и «один ко многим».
К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией.
Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.
Представители: IMS, PC/Focus.
Понятие сбалансированные и двоичные «деревья».
Иногда используется термин «сбалансированное дерево», где каждый узел имеет одинаковое количество потомков, причем процесс включение новых ветвей идет сверху вниз, слева направо.
Двоичным деревом называется древовидная структура, в которой допускается не более двух ветвей для одного узла.
Двоичные деревья, как и другие сбалансированные деревья представляют основной интерес для физического, а не логического представления данных.
Сбалансированное дерево
Несбалансированные деревья
Сетевая модель. Достоинства и недостатки данной модели
Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных.
Рис. 2.4. Представление связей в сетевой модели
Для описания схемы сетевой БД используется две группы типов: "запись" и "связь". Тип "связь" определяется для двух типов "запись": предка и потомка. Переменные типа "связь" являются экземплярами связей.
Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. В сетевой модели данных запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков.
Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.
Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями.
Представители: IDMS, db VistaIII.