Види моделей даних та їх призначення

Модель даних – інтегрований набір понять для опису даних, зв'язків між ними і обмежень, що накладаються на дані. Моделі даних визначаються трьома компонентами: організацією даних, обмеженнями цілісності та багатофункціональністю припустимих операцій. У теорії систем керування базами даних виділяють моделі трьох основних типів: ієрархічну, мережну і реляційну.

Ієрархічна модель даних

Термінологічною основою для ієрархічної і мережної моделей є поняття: атрибут, агрегат і запис. Під атрибутом (елементом даних) розуміється найменша пойменована структурна одиниця даних. Пойменована множина атрибутів може утворювати агрегат даних. У деяких випадках окремо узятий агрегат може складатися з множини екземплярів однотипних даних або, як ще говорять, бути множинним елементом. Нарешті, записом називають складовий агрегат, який не входить до складу інших агрегатів.

В ієрархічній моделі всі записи, агрегати й атрибути бази даних утворюють ієрархічно організований набір, який зручно зображувати за допомогою деревоподібного графа (рис.10. 2).

В ієрархічній моделі всі елементи зв'язані відношеннями підпорядкованості і будь-який елемент може підкорятися тільки одному іншому елементу.

Рис. 10.2 Схема ієрархічної моделі даних

Мережна модель даних

Мережний підхід до організації даних є розширенням ієрархічного. В ієрархічних структурах запис-послідовник повинен мати одного попередника; у мережній структурі даних послідовник може мати будь-яке число попередників (рис.10. 3).

Серед переваг систем керування даними, заснованих на ієрархічній чи мережній моделях, можуть бути їх компактність і висока швидкодія, а серед недоліків – високий ступінь залежності від конкретних даних.

Рис. 10.3 Схема мережної моделі даних

Реляційна модель даних

Реляційна модель даних вперше була запропонована британським вченим співробітником компанії IBM Коддом Е. Ф. В даний час ця модель є фактичним стандартом, на який орієнтуються практично всі сучасні СКБД. В реляційній моделі досягається набагато більш високий рівень абстракції даних, ніж в ієрархічній або мережній моделях. Реляційна модель даних ґрунтується на понятті відношення. І представляє собою безліч елементів, званих кортежами. Наочною формою представлення відношення є звична для сприйняття двовимірна таблиця. Таблиця має рядки (записи) і стовпці (колонки). Кожний рядок таблиці має однакову структуру і складається з полів. Рядкам таблиці відповідають кортежі, стовпцям - атрибути відношення.

Створена Коддом теорія нормалізації відношень виявилася, по суті, єдиною формалізованою теорією, за допомогою якої можна спроектувати оптимальну логічну модель даних. Цю теорію можна використовувати не лише при проектуванні баз даних у середовищі реляційних СКБД, а й для СКБД, які підтримують інші моделі даних. Таким чином, будь-яку логічну модель спочатку проектують як нормалізовану реляційну модель, а потім відображують на ту модель, яку підтримує вибрана СКБД. Реляційна модель має найбільш широке використання для створення баз даних різного призначення, у тому числі економічного характеру.

Предметна область

Поняття «Предметна область» – базисне в теорії баз даних і не має строгого визначення. Воно витікає з понять «об'єкт» і «предмет».

Об'єктом називається явище зовнішнього світу. Це або щось реально існуюче – людина, товар, виріб; або процес – облік народжуваності, отримання товарів, випуск виробів.

Кожен об'єкт володіє величезною кількістю властивостей. Наприклад, об'єкт «Людина» володіє властивостями: зріст, ім'я, дата народження, а об'єкт «Виріб» – властивостями: якість, дата виготовлення, зовнішній вигляд.

Між об'єктами існує безліч зв'язків. Наприклад:

людина купує, продає, створює виріб;

виріб створюється, купується, продається людиною.

Серед всієї множини властивостей і взаємозв'язків між об'єктами має сенс виділяти лише істотні, важливі з погляду споживача інформації.

Предметом називається модель реального об'єкту, в якому зафіксовані лише виділені для інформаційної системи властивості і зв'язки. Сукупність відібраних предметів утворює об'єктне ядро предметної області, а сукупність їх взаємозв'язків – структуру фрагмента дійсності. Поняття «Предметна область» відповідає точці зору споживача на об'єктне ядро: у ній виділені тільки ті об'єкти, властивості об'єктів і зв'язки між об'єктами, які представляють певну цінність і мають бути збережені в базі даних.

Предметна область є абстрактною картиною реальної дійсності, певна частина якої фіксується як модель фрагмента дійсності. У кожен момент часу предметна область знаходиться в одному із станів, який характеризується сукупністю об'єктів і їх взаємозв'язків. З часом одні об'єкти зникають, інші з'являються, міняються властивості і взаємозв'язки. Проте, нові стани, які виникають, вважаються за стани тієї же предметної області. Таким чином, предметну область доцільно розглядати як систему, яка складається з певної послідовності станів.