9

Экз № Тема 4. Модели данных

Подлежит возврату 4.1. Общие сведения о моделях данных.

Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру, т.е. описываются некоторой моделью представления данных, поддерживаемых СУБД.

К числу классических относятся следующие модели данных:

1. иерархическая или древовидная

2. сетевая

3. реляционная.

В последние годы появились и стали внедряться на практике следующие модели данных:

1. постреляционная

2. многомерная

3. объектно-ориентированная.

Разрабатываются модели, расширяющие известные модели данных и также другие модели. В числе таких моделей можно назвать

Объектно-ориентированные;

Дедуктивно-объектно-ориентированные;

Семантические модели.

Сделаем обзор по классическим моделям и наиболее продвинутым новым направлениям.

4.2. Древовидные структуры.

Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами.

На самом верхнем уровне иерархии имеется только один узел – корень. Каждый узел, кроме корня (т.е. нет связи вверх), связан с одним узлом на более высоком уровне, называемым исходным узлом для данного узла. Ни один элемент не имеет более одного исходного.

Каждый элемент может быть связан с одним или несколькими элементами на более низком уровне. Они называются порожденными.

Элементы, расположенные в конце ветви, т.е. не имеющие порожденных, называются листьями. Дерево обычно изображается в перевернутом виде – с корнем вверху и листьями внизу. Деревья, изображенные на рис. применяются как для логического, так и для физического описания данных.

Сбалансированные, несбалансированные и двоичные деревья.

В сбалансированном дереве каждый узел имеет одинаковое число ветвей.

Несбалансированное дерево.

Имеется особая категория древовидных структур, в которой допускается не более 2х ветвей для одного узла. Такая структура называется2м деревом. Оно может быть сбалансированным и несбалансированным.

4.3. Сетевые модели.

Если в отношении между данными порожденный элемент имеет более одного исходного элемента, то это отношение уже нельзя описать как древовидную структуру. Его описывают в виде сетевой структуры.

В сетевой структуре любой элемент может быть связан с любым другим элементом.

Примеры сетевых структур:

Приведение сетевых структур к более простому виду.

Любая сетевая структура может быть приведена к более простому виду путем удаления избыточности.

Например, сетевые структуры можно представить в виде древовидных.

Сетевая модель имеет ряд достоинств. К ним относится возможность эффективной реализации по показателям быстродействия и затрат памяти.

К недостаткам можно отнести:

• жесткость БД и высокая сложность реализации.

• Сложность организации запросов.

Сетевые модели не получили широкого распространения на практике.

Постреляционная модель.

Эта модель представляет собой расширенную реляционную модель.

Она снимает ограничения неделимости данных:

• допускает многозначные поля.

4.4. Реляционные модели данных.

Одним из естественных способов представления данных является двумерная таблица. Она привычна для пользователя, понятна и обозрима.

Если у нас есть одна большая таблица, то одному пользователю нужны одни столбцы, другому другие.

Мы можем как бы резрезая, склеивая, выделить из большой таблицы те подмножества, которые необходимы тому или иному пользователю.

В этом суть реляционной модели данных, которую предложил американский ученый E.F.Codd в 1970 году.

Реляционная модель данных базируется на понятии «отношение» - «relation».

Примером отношения является двухмерная таблица. С такой таблицей мы уже работали.

Запишем новый пример.

Табл.3. Рейсы.

Номер	Пункт отправления	Пункт назначения	Время вылета	Время прибытия
83	Нью-Йорк	Чикаго	11.30	13.43
84	Чикаго	Нью-Йорк	15.00	17.55
109	Нью-Йорк	Лос Анджелес	21.50	2.52
213	Нью-Йорк	Бостон	11.43	12.45
214	Бостон	Нью-Йорк	14.20	15.12

Каждому имени атрибута ставится в соответствие множество конкретных значений. Это множество носит название домен данного имени атрибута.

Каждая строка отношения является множеством значений, взятых по одному из домена каждого имени атрибута.

Строки отношения называются кортежами.

Строки отношения Рейсы это 5-арные кортежи.

В множестве имен атрибутов существует такое подмножество, что кортежи отношения могут быть однозначно определены значениями соответствующих атрибутов подмножества. Такое подмножество называется ключом этого отношения.

Для отношения РЕЙСЫ атрибут НОМЕР является ключом.

Теперь, используя основные понятия теории множеств, дадим математическое описание основных элементов двухмерной таблицы.

Обозначим отношение через – R.

Типом записи или схемой отношения назовем конечное множество имен атрибутов {А₁, А₂,… А_n}, или R(А₁, А₂,… А_n).

Теперь рассмотрим понятие – реляционная база данных.

Реляционная база данных – это совокупность отношений.

Схема реляционной базы – это совокупность схем отношений или типов записей.

Например:

Для отдела кадров можно записать схему реляционной базы следующим образом:

R₁ (А₁₁, А₁₂,…, А_1m1),

ЛК1 (ФАМ, ИМ, ОТ,…, ДОМ_АДР)

R₂ (А₂₁, А₂₂,… , А_2m2),

ЛК2 (ГРУППА_УЧЕТА, КАТЕГОРИЯ_УЧЕТА, …, ВУС)

Раздел личной карточки - сведения о воинском учете.

Раздел личной карточки – отпуска.

R₄ (А₄₁, А₄₂,… , А_4m4),

ЛК4 (ВИД_ОТПУСКА, ЗА_КАКОЙ_ПЕРИОД,…).

или в общем виде:

R₁ (А₁₁, А₁₂,…, А_1m1),

R₂ (А₂₁, А₂₂,… , А_2m2),

………………………

R₄ (А₄₁, А₄₂,… , А_4m4),