Лекция 2

2. Модели данных

Здесь будем рассматривать МД, когда в качестве объекта исследования выступают сами данные, их структурная композиция и правила построения. В качестве примера МД можно сказать, что каждая ЭВМ обладает относительно простой, но хорошо определенной МД - это допустимые в ЭВМ форматы данных и состав операций, выполняемых над ними. С помощью такой исходной МД можно построить более сложные МД, т.е. выполнить переход к некоторой абстрактной машине, обладающей более удобной МД для представления исходных данных и решения прикладных задач.

Нас здесь будут интересовать концептуальные МД, поддерживаемые СУБД, т.е. логические МД. Поэтому дадим более полное определение, используемое в теории баз данных, но с учетом логического уровня представления данных.

Определение. Модель данных - это совокупность структур данных и операций над этими структурами, поддерживаемых конкретной СУБД с целью формирования и работы с БД. В качестве основных компонентов МД рассматриваются структуры данных, операции над данными и ограничения, вытекающие из особенностей используемых в модели типов структур данных и операций, которые можно выполнять над этими структурами.

Структуризация данных базируется на использовании концепций типа «агрегация» и «обобщение». Например, в обычных файловых системах, которые реализуют модель типа «плоский файл», используется понятийный базис из четырех основных типов логических структур данных:

• поле - наименьшая поименованная единица данных;

• запись - поименованная совокупность полей;

• файл - поименованная совокупность экземпляров записей одного типа;

• набор файлов, илибиблиотека - поименованная совокупность файлов.

Здесь агрегация используется для композиции полей в запись, а обобщение - для представления множества экземпляров записей одного типа одной общей структурой более высокого уровня - файлом.

Динамические свойства МД выражаются множеством операций, которые определяют допустимые действия над некоторой реализацией БД для перевода ее из одного состояния в другое. Это множество операций соотносят с языком манипулирования данными (ЯМД) конкретной СУБД. По характеру производимого действия различают следующие виды операций:

• идентификацию данного и нахождение его позиции в БД;

• выборку (чтение) данных из БД;

• включение (запись) данных в БД;

• удаление данных из БД;

• модификацию (изменение) данных в БД.

Определение. Логические ограничения, которые накладываются на данные, называютсяограничениями целостности. Ограничения используются в МД для поддержания целостности данных при функционировании БД, т.е. СУБД должна обеспечивать непротиворечивость данных заданным ограничениям при переводе БД из одного состояния в другое. Ограничения целостности обычно специфицируются для множества реализаций, а не для одной конкретной реализации. Например, ограничение «в учебной группе по списку должно быть не более 25 студентов» относится к любой учебной группе.

В зависимости от описываемых в схеме БД взаимосвязей и способов их представления различают три основных МД: иерархическую, сетевую и реляционную. Соответственно существуют иерархические, сетевые и реляционные СУБД, поддерживающие эти МД.