Иерархическая модель

Описание отображаемой предметной области в иерархической модели данных базируется на гипотезе о том, что моделируемую область можно рассматривать как иерархию объектов. Вся предметная область, представляющая некоторый класс объектов, разбивается на подклассы, каждый подкласс на подклассы более низкого уровня и т.д. Это модель типа дерево. Иерархическая модель организует данные в виде структуры, состоящей из узлов и ветвей. Наивысший уровень называется корнем. На нижних уровнях находятся предки по отношению к нижестоящим узлам и потомки по отношению к вышестоящим. Каждый потомок может быть связан только с одним предком, а один предок может иметь 0, 1 или N потомков. Доступ к каждому потомку выполняется через его непосредственного предка, и существует единственный иерархический путь доступа к любому узлу, начинающийся с корня дерева. В схеме иерархической БД узлы иерархической модели представляют сущности (информационные объекты), а дуги – связи между ними. Для БД определен порядок обхода – «сверху - вниз», «слева - направо». В иерархической БД для поддержания целостности данных должно выполняться правило: никакой потомок не может существовать без своего предка.

Достоинствами этой модели являются простота понимания и использования. Недостатками – в первую очередь, не универсальность модели: для большинства задач требуется дублирование данных, возможна потеря данных, связи «многие - ко - многим» могут быть реализованы только искусственно при избыточности данных; а во вторую очередь – допустимость только навигационного принципа доступа к данным, (последовательным перемещением по БД для нахождения требуемой записи), записи извлекаются по одной, и чтобы извлечь некое множество данных, нужно повторять операции извлечения повторно. Непосредственный доступ по ключу, как правило, возможен только к объекту самого высокого уровня (корневому). Типичным представителем иерархических БД является IMS (Information Management System) компании IBM.

Сетевая модель данных

Сетевая модель по сравнению с иерархической является более универсальной. В ней возможен доступ по ключу не только к объекту на высшем уровне иерархии, но и к объектам любого уровня. В данной модели возможно обеспечить связи «многие-ко-многим», отсутствие дублирования данных и формирование запросов. Однако ее существенными недостатками является сложность, т.е. обилие понятий, вариантов их взаимосвязей и особенностей реализации. Такие усложнения приводят к необходимости хранения вместе с данными множества указателей, а также допустимость только навигационного принципа доступа к данным.

Объектно-ориентированная модель данных

Объектно-ориентированная модель данных является расширением положений объектно-ориентированного программирования (в то время как реляционная модель возникла на основе теории множеств, именно как модель данных). Структура объектно-ориентированной БД графически представима в виде дерева, узлами которого являются объекты. Видимая структура объекта определяется свойствами его класса. Класс включает в себя объекты, при этом структура и поведение объектов одного класса одинаковы. Каждый объект, а именно экземпляр класса считается потомком объекта, в котором он определен как свойство. Свойства объектов - или стандартный тип, например, string, или конструируемый пользователем тип class. Поведение объектов задается с помощью методов. Метод – это некая операция, которую можно применить к объекту.