3. Базы данных (Беликова М.А.).

1. Модели организации данных. Сетевая и иерархическая модели. Реляционная модель организации данных.

Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру - описываются некоторой моделью представления данных, поддерживаемой СУБД. К числу классических относятся следующие модели:

• иерархическая,

• сетевая,

• реляционная.

Иерархическая модель данных исторически была первой, на её основе в конце 60-х годов были разработаны первые профессиональные СУБД.

База данных с иерархической моделью данных состоит из упорядоченного набора экземпляров структуры типа «дерево». Между предками и потомками автоматически поддерживается контроль целостности связей. Основное правило контроля целостности формулируется следующим образом: потомок не может существовать без родителя, а у некоторых родителей может не быть потомков. Механизмы поддержания целостности связей между записями различных деревьев отсутствуют.

В сетевой модели объект-потомок может иметь не одного, а любое количество объектов-предков. Тем самым допускаются любые связи-отношения, в том числе и одноуровневые. Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных. Сетевая БД состоит из набора записей, соответствующих каждому экземпляру объекта предметной области, и набора связей между ними.

Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IBM Эдвардом Коддтом и основывается на понятии отношения.

Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является двумерная таблица. В реляционных базах данных вся информация представлена в виде таблиц. Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам - атрибуты отношения.

Имя столбца должно быть уникальным в таблице. Столбцы расположены в таблице в соответствии с порядком следования их имен при ее создании. В отличие от столбцов строки имен не имеют. Порядок их следования в таблице не определен, а количество логически не ограничено. Поскольку в рамках одной таблицы не удается описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц.

Первичным ключом называется атрибут отношения, однозначно определяющий каждый из его кортежей. Ключ может быть составным, т.е. состоять из нескольких атрибутов.

Пусть в отношении R1 имеется не ключевой атрибут A, значения которого являются значениями ключевого атрибута B другого отношения R2. Тогда говорят, что атрибут A отношения R1 есть внешний ключ. С помощью внешних ключей устанавливаются связи между отношениями.

Так как значения первичного ключа уникальны, а значения других полей и внешнего ключа могут повторяться, то такой механизм автоматически обес­печивает связь типа «Один-ко-многим». Связи между таблицами типа «Один-к-одному» в реляционной модели автоматически обеспечиваются при оди­наковых первичных ключах. Реляционная модель не может непосредственно отражать связи типа «Многие-ко-многим», что объективно снижает возможности реляци­онной модели данных при отражении сложных предметных об­ластей.

Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних носителях легко осуществляется с помощью обычных файлов.