Физические модели данных

Физические модели данных описывают то, как данные хранятся в компьютере, представляя информацию о структуре записей, их упорядоченности и существующих путях доступа. Физических моделей данных не так много, как логических, а самыми популярными среди них являются обобщающая модель (unifying model) и модель памяти кадров (frame memory).

Иерархическая модель является ограниченным подтипом сетевой модели. В ней данные также представлены как коллекции записей, а связи — как наборы. Однако в иерархической модели узел может иметь только одного родителя. Иерархическая модель может быть представлена как древовидный граф с записями в виде узлов (которые также называются сегментами) и множествами в виде ребер.

Сетевая модель данных – модель, состоящая из записей, элементов данных и связей типа “один ко многим” (1:М), установленных между записями.

В сетевой модели данные представлены в виде коллекций записей, а связи - в виде наборов. В отличие от реляционной модели, связи здесь явным образом моделируются наборами, которые реализуются с помощью указателей. Сетевую модель можно представить как граф с записями в виде узлов графа и наборами в виде его ребер.

Объектно-ориентированная база данных — база данных, в которой данные оформлены в виде моделей объектов, включающих прикладные программы, которые управляются внешними событиями. Результатом совмещения возможностей (особенностей) баз данных и возможностей объектно-ориентированных языков программирования являются Объектно-ориентированные системы управления базами данных (ООСУБД). ООСУБД позволяет работать с объектами баз данных также, как с объектами в программировании на ООЯП. ООСУБД расширяет языки программирования, прозрачно вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности.

Постреляционная модель данных представляет собой расширенную реляционную модель, снимающую ограничение неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Постреляционная модель данных допускает многозначные поля - поля, значения которых состоят из подзначений. Набор значений многозначных полей считается самостоятельной таблицей, встроенной в основную таблицу.

Помимо обеспечения вложенности полей постреляционная модель поддерживает ассоциированные многозначные поля (множественные группы). Совокупность ассоциированных полей называется ассоциацией. При этом в строке первое значение одного столбца ассоциации соответствует первым значениям всех других столбцов ассоциации. Аналогичным образом связаны все вторые значения столбцов и т.д.

На длину полей и количество полей в записях таблицы не накладывается требование постоянства. Это означает, что структура данных и таблиц имеет большую гибкость.

Поскольку постреляционная модель допускает хранение в таблицах ненормализованных данных, возникает проблема обеспечения целостности и непротиворечивости данных. Эта проблема решается включением в СУБД механизмов, подобных хранимым процедурам в клиент-серверных системах.

Для описания функций контроля значений в полях имеется возможность создавать процедуры (коды конверсии и коды корреляции), автоматически вызываемые до или после обращения к данным. Коды корреляции выполняются сразу после чтения данных, перед их обработкой. Коды конверсии, наоборот, выполняются после обработки данных.

Достоинством постреляционной модели является возможность представления совокупности связанных реляционных таблиц одной постреляционной таблицей. Это обеспечивает высокую наглядность представления информации и повышение эффективности ее обработки.

Недостатком постреляционной модели является сложность решения проблемы обеспечения целостности и непротиворечивости хранимых данных.

Объектная модель данных разрабатывается в виде модели сущностных классов – концептуальный уровень.

Модели данных:

• Реляционная;

• Иерархическая;

• Сетевая.

Физическая модель данных ориентирована на СУБД (Physical Data Model).

1. Объекты – классы;

2. Реляционная модель – таблицы (логические);

3. Физическая модель – Data definition language (DDL).

При проектировании происходит трансформация моделей: а->b->c.

Переход к реляционной модели данных называется трансформацией объектной модели в реляционную модель данных. Это соответствует переходу к более детальному рассмотрению структуры базы данных и к формированию физической модели базы данных.

Сама по себе база данных рассматривается как компонента. Физически она реализуется в виде файла СУБД, либо в виде файла DDL. Эта модель называется компонентной моделью данных

Соответствие терминов объектной и реляционной модели при трансформации

Объектная модель	Реляционная модель
Пакет	Схема
Класс	Таблица
Атрибут	Столбец
Тип атрибута	Домен
Операция	Ограничение
Ассоциация и агрегация	Неидентифицирующая связь (независимая)
Композиция	Идентифицирующая связь (зависимая)
Роль	Роль
Множественность	Множественность
Компонент	База данных
-	Индекс
-	Представления
-	Хранимые процедуры

В инструментальной системе Rational Rose вводится компонент Date Modeler.

Основной функцией Data Modeler является трансформация модели в прямом и обратном направлении и при выбранной СУБД генерация файла схема базы данных, а при выбранном языке DDL генерация файла описания.