Тема 3. Моделі і типи даних (оновлено 09.2013) лекція 4
Дані, що зберігаються в базах, повинні мати визначену логічну структуру - описуватися деякою моделлю представлення даних (моделлю даних). СУБД підтримують:
1. Класичні моделі даних: ієрархічну, мережну, реляційну;
2. Нові моделі даних: постреляционну, багатомірну, об’єктно-орієнтовану.
Розробляються системи, засновані на інших моделях даних, що розширюють відомі моделі. Це об’єктно-реляційні, дедуктивно-об’єктно-орієнтовані, семантичні, концептуальні й орієнтовані моделі. Ці моделі служать для інтеграції баз даних, баз знань і мов програмування.
4.1. Ієрархічна модель даних
В ієрархічній моделі зв'язки між даними описують за допомогою упорядкованого графа (чи дерева) рис. 4.1.
Для опису структури (схеми) даних на деякій мові програмування використовується тип даних "дерево".
Т
ип
"дерево" є складеним. Він включає
в себе підтипи ("піддерева"), кожний
з яких, у свою чергу, є типом "дерево".
Тип "дерево" складається з одного
"кореневого" типу й упорядкованого
набору підлеглих типів. Кожний з
елементарних типів, включених у тип
"дерево" є простим або складеним
типом "запис". Простий "запис"
складається з одного типу, наприклад
числового. Складений "запис" поєднує
деяку сукупність типів, наприклад ціле,
рядок символів і покажчик (посилання).
Приклад типу "дерево" - на рис. 4.2.
Кореневим називається тип, що має підлеглі типи, і сам не є підтипом. Підлеглий тип (підтип) є нащадком стосовно типу, що є для нього батьком. Нащадки одного типу є близнюками по відношенню друг до друга.
Тип "дерево" являє собою ієрархічно-організований набір типів "запис".
Ієрархічна БД являє собою упорядковану сукупність екземплярів даних типу "дерево" (дерев), що містять екземпляри типу "запис" (записи). Часто відносини споріднення між типами переносять на відносини між самими записами. Поля записів зберігають числові чи символьні значення, що складають основний зміст БД. Обхід всіх елементів ієрархічної БД проводиться зверху вниз і зліва направо. Дані в базі з ієрархічною схемою (рис. 4.2 ) можуть виглядати, наприклад, як показано на рис. 4.3.
Для організації фізичного розміщення ієрархічних даних у пам'яті ЕОМ використовуються наступні групи методів:
представлення
лінійним списком з послідовним розподілом
пам'яті (адресна арифметика, лівоспискові
структури);представлення зв'язаними лінійними списками (методи, що використовують покажчики і довідники).
До основних операцій маніпулювання ієрархічно організованими даними відносяться:
пошук зазначеного екземпляра БД (наприклад, дерева зі значенням 12 у полі Відділ_номер);
перехід від одного дерева до іншого;
перехід від одного запису до іншого усередині дерева (наприклад, до наступного запису типу Співробітники);
вставка нового запису в зазначену позицію;
видалення поточного запису і т.д.
У типі "дерево" між предками і нащадками автоматично підтримується контроль цілісності зв'язків. Основне правило контролю цілісності: нащадок не може існувати без батька, а в деяких батьків може не бути нащадків. Механізми підтримки цілісності зв'язків між записами різних дерев відсутні.
До достоїнств моделі відносяться ефективне використання пам'яті ЕОМ і непогані показники часу виконання основних операцій над даними. Ієрархічна модель зручна для роботи з ієрархічно упорядкованою інформацією.
Недоліком моделі є її громіздкість для обробки інформації з досить складними логічними зв'язками, а також складність розуміння для звичайного користувача. Тому на ієрархічній моделі даних заснована невелика кількість СУБД.