Иерархическая модель
В иерархических моделях основная структура представления данных имеет форму дерева.
На самом высшем (первом) уровне иерархии находится только одна вершина, которая называется корнем дерева. Эта вершина имеет связи с вершинами второго уровня, вершины второго уровня имеют связи с вершинами третьего уровня и т.д. Связи между вершинами одного уровня отсутствуют. Доступ к информации возможен только по вертикальной схеме, начиная с корня.
Рисунок 2. Представление связей виерархической модели данных
Рисунок 3. Пример иерархической модели данных
Сетевая модель
Сетевая модель – это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом
Основное достоинство сетевой модели – это высокая эффективность затрат памяти и оперативность. Недостаток – сложность и жесткость схемы базы, а также сложность понимания. Кроме того, в этой модели ослаблен контроль целостности, так как в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями.
Базы данных с иерархической и сетевой моделями сложно реорганизовывать. Недостатком этих моделей является и сложность механизма доступа к данным.
Поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на некоторые другие элементы, то для этого требуются значительные ресурсы памяти. Кроме того, для таких моделей характерна сложность реализации систем управления базами данных.
Рисунок 4. Представление связей в сетевой модели данных
Рисунок 5. Пример иерархической модели данных
Реляционная модель данных
Реляционная модель представляет собой совокупность данных, состоящую из набора двумерных таблиц.
В теории множеств таблице соответствует термин отношение (relation), физическим представлением которого является таблица, отсюда и название модели – реляционная.
При табличной организации данных отсутствует иерархия элементов. Строки и столбцы могут быть просмотрены в любом порядке, поэтому высока гибкость выбора любого подмножества элементов в строках и столбцах.
Любая таблица в реляционной базе состоит из строк, которые называют записями, и столбцов, которые называют полями. На пересечении строк и столбцов находятся конкретные значения данных. Для каждого поля определяется множество его значений, например, поле «Месяц» может иметь двенадцать значений.
Структура таблицы в реляционной базе характеризуется следующим:
Состоит из совокупности столбцов;
Каждый столбец имеет уникальное, то есть не повторяющееся в других столбцах, имя;
Последовательность столбцов в таблице не существенна;
Все строки таблицы организованы по одинаковой структуре, то есть имеют одно и то же количество реквизитов и имеют одинаковую длину;
В таблице нет одинаковых строк;
Количество строк в таблице практически не ограничено;
Последовательность строк в таблице не существенна;
При выполнении манипуляций с таблицей все строки и столбцы могут просматриваться в произвольном порядке безотносительно к их содержанию и смыслу.
Основные понятия реляционной модели данных
Для этого типа модели имеется развитый математический аппарат – реляционная алгебра.
Ключи и индексы
Записи в таблице хранятся упорядоченными по ключу. Ключ может быть простым, состоящим из одного поля, и сложным, состоящим из нескольких полей. Сложный ключ выбирается в тех случаях, когда ни одно поле таблицы однозначно не определяет запись.
Кроме первичного ключа в таблице могут быть вторичные ключи, называемые еще внешними ключами, или индексами.
Индекс – это поле или совокупность полей, чьи значения имеются в нескольких таблицах и которое является первичным ключом в одной из них. Значения индекса могут повторяться в некоторой таблице. Индекс обеспечивает логическую последовательность записей в таблице, а также прямой доступ к записи.
По первичному ключу всегда отыскивается только одна строка, а по вторичному – может отыскиваться группа строк с одинаковыми значениями первичного ключа. Ключи нужны для однозначной идентификации и упорядочения записей таблицы, а индексы для упорядочения и ускорения поиска.
Связи
С помощью индексов и ключей устанавливаются связи между таблицами. Связь устанавливается путем присвоения значений внешнего ключа одной таблицы значениям первичного ключа другой. Группа связанных таблиц называется схемой данных Информация о таблицах, их полях, ключах и т.п. называется метаданными.
Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми.
Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.