36.Модели данных

Существуют три основные модели данных. Модели отличаются друг от друга способами описания взаимосвязи между множествами данных. Возможны следующие виды взаимосвязи «один к одному» – реляционная модель, «один ко многим» – иерархическая модель, и «многие ко многим» – сетевая модель.

Реляционная модель

В соответствии с реляционной моделью данные представляется в виде совокупности таблиц, над которыми могут выполняться операции, имеющие теоретико-множественный характер. Пусть задан набор множеств D₁, D₂, ... ,D_k. Декартовым произведением множеств D₁, D₂, ... ,D_k (обозначается как D₁ D₂ ... D_k) называется множество кортежей (v₁, v₂, ... ,v_k ) длины k, таких что, v₁ принадлежит D₁,  v₂ принадлежит  D₂  и т.д.

Отношением называется некоторое подмножество декартова произведения одного или более множеств, представленное в виде таблицы, столбцы которой – поля, а строки – записи.

Данное отношение представляет собой реляционную модель данных.

Поле – единая, неделимая единица информации, которая характеризуется идентификатором – именем, типом – соответствует типу компонент и размером – максимальное количество символов.

Запись – совокупность логически связанных полей, описывающих какой-либо один объект (представляет собой кортеж v₁, v₂,...,v_k).

Основными операциями, с помощью которых модифицируется база данных, где данные представлены в виде реляционной модели являются: включение, удаление и исправление данных.

Достоинства: простота; независимость данных; гибкость; возможность создания непроцедурных запросов.

Недостатки: отсутствуют связи между записями, большой объем базы.

Применение: автоматизированные информационно-поисковые системы.

Иерархическая модель

Иерархическая модель данных основана на понятии деревьев, состоящих из вершин и ребер. Вершина дерева ставится в соответствие совокупности данных, характеризующих некоторый объект. Первую вершину называюткорневой вершиной. Структура иерархической модели удовлетворяет следующим условиям:

1)  иерархия начинается с корневой вершины;

2)  каждая вершина соответствует одному или нескольким объектам;

3)  на уровнях с большим номером находятся зависимые вершины;

4)  вершина предшествующего уровня является начальной для новых зависимых вершин;

5)  зависимая вершина соединена только с одной вершиной предыдущего уровня;

6)  корневая вершина может быть связана с одной или несколькими зависимыми вершинами;

7)  доступ к каждой вершине происходит через корневую по единственному пути.

8)  существует произвольное количество вершин каждого уровня.

Достоинства: простота использования, обеспечение быстрого поиска, наглядность.

Недостатки: иерархическая упорядоченность усложняет операции удаления и включения; доступ к любой вершине возможен лишь через корневую вершину.

Применение: дерево каталогов, адресация страниц в Интернете, генеалогические деревья.

Сетевая модель

В сетевой модели данных элементарные данные и отношения между ними представляются в виде ориентированной сети (вершины – данные, дуги – отношения). Помещенная в базу данных запись может существовать самостоятельно, а также являться детальной или главной записью. Главная и детальная записи одного набора связываются с помощью указателей в цепь и образуют упорядоченную последовательность. Могут быть предусмотрены дополнительные указатели, связывающие каждую детальную запись набора непосредственно с ее главной записью, а также указатели, обеспечивающие обход записей в обратном направлении. Главные и детальные записи одних наборов могут быть одновременно главными и детальными записями других наборов. Таким образом, из записей базы данных и наборов может быть сконструирована база данных произвольно сложной структуры.

Достоинства: быстрота обработки данных.

Недостатки: сложность организации базы данных, возможна потеря независимых данных.

Применение: гипертекстовые технологии, технология WWW.