3. Деректер моделі Дәріс 8. Деректер қорының теориялық модельдері

Деректердің иерархиялық моделі. Физикалық көрсеткіштер. Деректердің желілік моделі. Иерархиялық және желілік жүйелердің жетістіктері мен кемшіліктері.

Дәріс концептуалды жобалаудың екінші сатысына арналған – анықталған ДҚБЖ деректер моделінің терминінде концептуалды модельді қолдану. Мұнда ДҚБЖ деректер моделінің жалпы түсінігі берілген, деректердің типтңк классикалық моделдері, деректер қорын автоматты жобалау қарастырылады.

Дәрістің мақсаты: деректер қорын құрған кезде концептуалды модель ретінде ДҚБЖ деректер моделі туралы жалпы түсінік беру (желілік модель, иерархиялық модель, реляционды модель, көп өлшемді модель), түрлі ДҚБЖ-да концептуалды модельдердің қалай көрсетілетіндігін көрсету, деректер қорының автоматтандырылған жобалау құралдарының жұмысының негізгі принциптерін қарастыру.

8.1 Деректер моделінің классификациясы. Деректер қорын ұйымдастыру үшін жақындаулар.

Концептуалды модель құрылғаннан кейін деректер қорын жобалаудың негізгі сатыларына сәйкес дректер қоры құрылып және онымен жұмыс жасауға болатындай деректер қорын басқару жүйесі таңдап алынады. Әрбір ДҚБЖ деректер типі мен түрлерінен тұрады, сонымен қатар ДҚБЖ деректер моделін құратын деректер арасындағы байланысты орнатады. Деректер қорын жобалаудың екінші сатысы ДҚБЖ деректер моделінің құралдарымен концептуалды модельдің алдыңғы сатысында құрылған немесе ДҚБЖ деректер моделіндегі концептуалды модельдің сипатынан тұрады. Бұл көбінде деректер қорын логикалық жобалау деп аталады. Осыдан алынған модель көп жағдайда концептуалды модель немесе сұлба (ДҚБЖ деректер моделінің түсінігіне арнайыландырылған) деп аталады. Кейбір ақпараттарда алынған модельді деректердің логикалық құрылымы немесе деректер қорының деректер моделі деп атайды.

ДҚБЖ деректер моделі түсінігін әр түрлі сипаттауға болады. Бір жағынан, ДҚБЖ деректер моделі – бұл пәндік аймақтан тыс қарастырылатын деректердің құрылымдану тәсілі. Екінші жағынан, ДҚБЖ деректер моделі – бұл концептуалды модельдің пәндік аймақ құралы ретінде және оныі динамикасының деректер қоры түрінде өзгеруі.

Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, пәндік аймақтық концептуалды моделін көрсету үшін қолданылатын ДҚБЖ деректер модельдерінің негізгі құрылымдарын (негіз, атрибут, байланыс) анықтайық.

Деректер элементі – деректердің ең аз атаулы бірлігі. Атрибут мәнін көрсету үшін қолданылады.

Деректер элементімен сәйкес өріс қабылдай алатын «деректер типі» түсінігі тығыз байланысты. Әрбір ДҚБЖ-да әр түрлі деректер типі қолданыла алады, олардың кең таралған түрлері (көптеген ДҚБЖ қолданылады): сандық (numeric), символдық (char), мерзім (date) және т.б.

Жазба - өрістердің атаулы жиынтығы. Негіз атрибуттарының жиынтығын көрсету үшін қолданылады.

Жазба нұсқасы – нақты өріс мәндері бар жазба.

Бастапқы кілт – файл жазбасының нұсқасын идентификациялайтын жазба өрісінің минималды тізімі.

Файл – бір типті жазбалардың атаулы нұсқалар жиынтығы.

Файлдар тізімі – жүйеде өңделетін атаулы файлдар жиыны. Бірнеше негіз тізімдерін көрсету үшін қолданылады.

«Файл» және «жазба» түсініктерін толықтыратын «топ» түсінігін енгізейік.

Топ – деректер элементтерінің және басқа да топтардың атаулы жиынтығы.

Концептуалды модельдің маңызды түсінігі негіздер арасындағы байланыстар түсінігі болып табылады. ДҚБЖ деректер моделінде сәйкес түсініктер «топтық қатынастар» түсінігемен сипатталады.

Топтық қатынастар – қарастырылатын топтардың екі жиын нұсқасында берілген атаулы бинарлы қатынас. Бинарлы қатынастардың сипаты бойынша келесідей топтық қатынас түрлері жіктеледі: 1:1, 1:M, M:1, M:N. Сандар жұбын топтық қатынас коэффициенті деп аталады. Топтық қатынаста топтық бір мүшесі қатынас иесімен, екіншісі мүшесімен тағайындалады.

Деректер қоры – топ нұсқаларының және топтық қатынастардың атаулы жиынтығы.

Топтық қатынастарды көрсету үшін екі форма қолданылады:

а) Графты. Топтар граф төбелерімен, топтар арасындағы байланыстар – қатынас атауы мен коэффициенті көрсетілген топ иесінен топ мүшесіне бағытталған доғамен бейнеленеді.

Граф типтері бойынша жіктеледі:

• иерархиялық модель (циклсіз граф – бұтақ);

• желілік модель (жалпы түрдегі бағытталған граф);

б) Кестелік. Топтар арасындағы байланыс кесте түрінде бейнеленеді, оның бағандары сәйкес топтардың кілтінкөрсетеді. Кестені формальды түрде сипаттау үшін математикалық қатынас түсінігі қолданылады. Сәйкес деректер моделі реляционды модель деп аталады.

ДҚБЖ деректер моделі келесі түрде сипатталады:

- деректердің логикалық құрылымдарының сипаты мен мүмкін типтері анықталған (өріс, жазба, файлдар);

• қарапайым типтер құрылымынан тұратын құрылымы күрделі жалпы типтің ережелері берілген (мысалы, өрістерден тұратын жазбалар, жазбалардан тұратын файлдар);

• файлдар арасында және қосымша өрістер көмегімен жазбалар арасында байланысты көрсету тәсілі анықталған;

• келесі қадамдардан тұратын құрылымдардың мүмкін әрекеттері және олардың орындалуы анықталған:

1. негізгі қарапайым операциялар;

2. жалпыланған операциялар (процедуралар);

3. қосу операциясының қарапайым нақты шартына байланысты бақылау құралдары, жоғарыда көрсетілген операцияларды арнайы процедуралармен орындау кезінде автоматты түрде жүзеге асатын деректерді жаңарту немесе жою;

4. анықталған әрекеттерді орындау нақтылығының күрделі шартына ыңғайлы бақылау құралы (ережелер);

5. процедураның арнайы классы (триггерлер).

Негізгі элементар операциялар негізінде келесілер қарастырылады: берілген кілт мәнімен жазбаларды іздеу, қажет жазбаны оқу, жазбаны қосу, түзету, жою. ДҚБЖ деректер моделінде топтық қатынастарды орнату үшін арнайы операциялар қарастырылады.

Операция немесе процедураның жалпылануы – деректер өңдеудің анықталған алгоритмін жүзеге асыратын операциялар тізбегі. Процедуралар автоматты түрде ДҚБЖ инициацияланады, сонымен қатар қолданушымен іске қосылады. Процедура мысалы ретінде ДҚ көшіру, ДҚ қалпына келтіру, құрамында басқа атрибут мәні бойынша анықталған атрибуттар мәнін есептейтін процедуралар және т.б.

Бақылау құралдары концептуалды модельдің біртұтастық шектеулерін анықтау үшін қолданылады. Бақылаудың қарапайым құралдары – шектеулер – концептуалды модельдің сыртқы шектеулерін, сонымен қатар деректер моделінің ішкі шектеулерін жүзеге асыру үшін қолданылады. Соңғы шектеулер ретінде сәйкес деректер типін, сәйкес емес сипатын (бит саны, өріс саны, жазба саны бойынша және т.б.) жүзеге асырады. Бақылаудың күрделі құралдары ДҚ-на деректерді өзгерту немесе қосу кезінде операциялардың анықталған тізбектілігінің орындалуын шақыртуға мүмкіндік береді жәнесол арқылы арнайы құрылымдар көмегімен сипатталған біртұтастық шектеулерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

Деректер қорындағы деректер моделінің құрылуы (ДҚБЖ деректер моделіндегі концептуалды модельді бейнелеу)

Концептуалды модельдеудің бірінші сатысынан кейін деректер туралы қолданушылардың жалпы қойылымы ER-диаграмма түрінде қалыптасқан. Келесі сатыда таңдалған ДҚБЖ түсінігі және терминдегі концептуалды модельді жазу керек. Бұл сатыда концептуалды модельдің негізі өрістерден тұратын жазба түрінде сипатталады. ДҚБЖ-да таңдалған әрбір атрибут тип өрісімен және сипатымен көрсетіледі. Таңдалған ДҚБЖ сәйкесінше концептуалды модель түсінігіне байланысты сипатталады, ДҚБЖ типтік операциялар көмегімен деректер қорына қолданушылардың сұраныстарын жүзеге асыру реті анықталады.

Жобалаудың осы сатысының нәтижесі нақты ДҚБЖ нақты арнайыландырылған концептуалды моделі болып табылады.