2.3.2. Иерархическая модель данных

Модель основана на понятии «деревьев», состоящих из вершин и ребер. Вершина «дерева» ставится в соответствие совокупности атрибутов данных, характеризующих некоторый объект. Вершины и ребра «дерева» образуют иерархическую древовидную структуру, состоящую из п уровней (рис. 2.5.).

Первую вершину в «дереве» называют корневой вершиной. ИМД удовлетворяет следующим условиям:

1. Иерархия начинается с корневой вершины.

2. Каждая вершина соответствует одному или нескольким атрибутам.

3. На уровнях с большим номером находятся зависимые вершины. Вершина предшествующего уровня является начальной для новых зависи­мых вершин.

4. Каждая вершина, находящаяся на уровне I, соединена с одной и только одной вершиной уровня (I- 1), за исключением корневой вершины.

5. Корневая вершина может быть связана с одной или несколькими зависимыми вершинами.

6. Доступ к каждой вершине происходит через корневую по единственному пути.

7. Существует произвольное количество вершин каждого уровня. ИМД состоящая из нескольких деревьев, является «лесом». Каждая кор­невая вершина образует начало записи логической БД. В ИМД вершины, находящиеся на уровне I, называют порожденными вершинами на уровне (I - 1). Рассмотрим пример представления информации в ИМД, реализующей от­ношение «один ко многим» (рис. 2.6.). Для каждого пользователя может иметься экземпляр корневой вершины. ИМД позволяет для каждого пользо­вателя получать представление о нескольких операциях и нескольких ЭВМ.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ соответствует корневой вершине и находится на бо­лее высоком уровне иерархии, чем ЭВМ, ОПЕРАЦИЯ и РЕЗУЛЬТАТ. Вы­бор ИМД осуществляет администратор БД на основе операционных харак­теристик.

Введение двух ИМД, связанных между собой, позволяет решать вопросы включения и удаления дан­ных. Достоинства ИМД:

простота построения и использования, обеспече­ние определенного уровня независимости данных, наличие существующих СУБД, простота оценки операционных характери­стик. Недостатки: отношение «многих ко многим» реализуется очень сложно, дает громоздкую структуру и требует хранения избыточных данных, что нежелательно на физическом уровне; иерархическая упорядоченность усложняет операции удаления и включения; доступ к любой вершине возможен через корневую, что увеличивает время доступа.

2.3.3. Сетевая модель данных

В СМД элементарные данные и отношения между ними представляют­ся в виде ориентированной сети (вершины — данные, дуги — отношения). БД, описываемая сетевой моделью, состоит из нескольких областей. Об­ласть содержит записи. Одна запись состоит из нескольких полей. Набор, состоящий из записей, может размещаться в одной или нескольких областях (рис. 2.7).

В СМД объекты предметной области объединяются в сеть. Графически сетевая модель описывается прямоугольниками и стрелками. Каждый тип записи может содержать несколько атрибутов. На рис. 2.8. показан пример представления области в СМД. Здесь область — это часть БД, в которой

располагаются записи, на­боры и части наборов. Стрелками соединены не­сколько типов записей, изображающих типы набо­ра. Тип набора предостав­ляет логическую взаимо­связь «один ко многим». Рассмотрим экземпляр на­бора в СМД (рис. 2.9). Ка­ждый экземпляр набора

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ — ВЫПОЛНИЛ — ПРОЦЕДУРУ реализует иерархиче­скую связь между пользователем и операцией.

Важное отличие СМД от ИМД состоит в том, что в СМД каждая запись может быть в любом числе наборов и может находиться как на верхнем, так и на нижнем иерархическом уровне. Следовательно, любая запись может быть задана как точка входа.

Существует три типа наборов:

а) первый тип образуется типами записей: ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ и

б) второй тип образует­ся из трех и более записей и называется многочисленным (рис. 2.10, б);

в) третий тип представ­ляется сингулярными набо­рами и объединяет записи,у которых нет корневой вер­шины, но которые могут иметь ее впоследствии (рис. 2.10, в).

Достоинства СМД — на­личие реализованных СУБД обеспечивающих; простота реализации отношений «мно­гие ко многим».

Недостаток СМД — сложность. При реорганиза­ции БД возможна потеря независимости данных.

2.4. Система управления базами данных

Задачи автоматизации проектирования и производства связаны с хра­нением значительного объема информации в виде единообразных записей и сравнительно простой их обработкой для извлечения новой информации в удобной для пользователя форме. Предназначенные для этого программные средства обычно объединяются под общим названием системы управления базами данных (СУБД), в котором под базой данных понимается совокуп­ность взаимосвязанных и хранящихся в удобном для использования виде данных.

Наилучшая форма организации данных зависит как от их содержания, так и от того, как эти данные должны использоваться. Например, сущест­вуют немало СУБД, предназначенных для обработки списков, содержащих разные сведения о перечисленных в этих списках людях. Эти СУБД суще­ственно различаются в зависимости от того, какие сведения о каждом лице имеются в списке (в зависимости от логической структуры данных), и от того, как осуществляется поиск того или иного лица.

Вообще, логической структурой данных принято называть конкретные логические взаимосвязи между данными, обусловленные содержанием этих данных. Например, логической структурой стипендиальной ведомости сту­денческой группы является взаимосвязь каждой фамилии студента с вели­чиной его стипендии и взаимосвязь всех перечисленных в ведомости фами­лий с номером группы.

Совокупность количества взаимосвязанных данных (или, как их еще называют, полей) принято называть логической записью, а совокупность логических записей данного вида — файлом. Таким образом, каждая точка стипендиальной ведомости образует отдельную логическую запись, со­стоящую из двух полей — фамилии и величины стипендии (например, ИВАНОВ 9000), а вся ведомость образует файл.

В базе данных может одновременно храниться много различных фай­лов, поэтому пользователь присваивает каждому файлу свое имя. Всякая БД должна храниться в ЗУ ЭВМ. Поэтому форма организации данных зависит не только от логической структуры, но и от ее физического представления, т. е. от способа хранения данных в памяти ЭВМ. Порцию данных, которую СУБД считывает из ЗУ или записывает в ЗУ как единое целое, принято на­зывать физической записью.

Одной из самых важных функций СУБД является поиск логической за­писи в файле. Поиск производится по ключу, который может состоять из поля, части поля, из комбинации полей. Например, при поиске величины стипендии студента по фамилии ИВАНОВ ключом является фамилия ИВАНОВ.