19.5. Физическое представление сетевых структур

Так же как и в случае древовидных структур, рассмотренных в предыдущей главе, связи в сетевых структурах можно представить, используя физически последовательное размещение, указатели, кольца. Рассмотрим простую сетевую структуру (слайд 12)

Физически последовательное размещение. Если древовидные структуры можно представить без избыточности с помощью физически последовательного размещения, то для сетевых структур это обычно невозможно. Однако в некоторых случаях может оказаться удобным представить один набор связей типа «исходный-порожденный» путем физически последовательного размещения, а для остальных связей использовать другой метод. Например, можно использовать физически последовательное размещение для представления связей А и С (слайд 13).

В этом примере связи между B и С реализуются с помощью множественных указателей на порожденные записи, указателей на исходные записи и указателей на порожденные и подобные записи. Для множественных указателей на порожденные записи требуются списки указателей переменной длины; для указателей на порожденные и подобные записи необходимы длинные цепочки.

Обычно для представления сетевых структур физически последовательное размещение не применяется.

Использование указателей. Если для реализации сетевых структур используются указатели, то они должны представлять все связи, причем какие-то записи должны называться исходными (например, верхние), а какие-то — порожденными (нижние записи).

На практике может использоваться много различных вариантов конфигураций указателей. На слайдах (слайды 14, 15) представлены структуры, в которых имеются указатели на исходные, порожденные и подобные записи.

Однако если какая-нибудь связь между записями относится к типу «многие ко многим», то названные три метода физического представления сетевых структур оказываются непригодными. Более того, если в простых сетевых структурах на предыдущих рисунках для хранения указателей на исходные записи требовался один или два указателя в каждой записи, то здесь необходимы списки указателей переменной длины.

Основной проблемой, возникающей при организации встроенных списков указателей переменной длины, является сложность их ведения. При обновлении файла должна существовать возможность сокращения и удлинения списков, что обычно приводит к необходимости периодической реорганизации. Реорганизация является сложной задачей, поскольку при перемещении записей должны быть изменены многие указатели.

Эта проблема частично решается, если использовать символические указатели, которые не изменяются при перемещении записей. Однако их применение отражается на механизме адресации и при поиске записей в файле: система затрачивает на поиск записей больше времени, чем при использовании прямых указателей.

19.6. Физическое представление с разделением данных и связей

Рассматриваемые ранее структуры в основном ориентированы на то, чтобы связи между данными хранились вместе с самими данными. Такое объединение реализовалось, например, агрегированием данных (построением сложных понятийных структур и данных) или введением ссылочного аппарата, фиксирующего семантические связи, непосредственно в записи данных.

Табличная форма представления информации является наиболее распространенной и понятной. Кроме того, такие семантически более сложные формы, как деревья и сети, путем введения некоторой избыточности могут быть сведены к табличным. При этом связи между данными также будут представлены в форме двумерных таблиц.

Такой реляционный подход, в основе которого лежит принцип разделения данных и связей, обеспечивает с одной стороны независимость данных, а с другой – более простые способы реализации хранения и обновления.

Рассмотрим пример разделения линейных записей исходной таблицы «Штатное расписание факультета» (слайды 16, 17) на связи и собственно данные.

В разделенном варианте получены три таблицы бинарных отношений для трех вторичных ключей и одна таблица отношений в не инвертированной форме, но упорядоченная по первичному ключу. Каждое значение элемента данных представлено в одном экземпляре и имеет идентификатор (порядковый номер - ключ). Связи элементов данных также выделены в таблицы отдельно.

Такое представление обладает следующими важными свойствами:

• каждый элемент таблицы – это один элемент данных;

• таблица не содержит одинаковых строк, т.е. содержащих попарно равных значений элементов данных;

• столбцы таблицы однородны (т.к. элементы данных каждого столбца имеют общую природу) и могут быть однозначно идентифицированы именованием.

Для более сложных случаев, например, древовидных структур, для устранения зависимости от путей вводятся дополнительные ключевые элементы данных.

Следует отметить, что дублирование некоторых элементов в таблицах является логическим и не обязательно повлечет дублирование на физическом уровне, так как можно воспользоваться указателями.

Однородность реляционных баз данных, построенных на основе бинарных отношений, обеспечивает:

• унифицированность средств работы с базой: необходимы только средства для работы с бинарными таблицами;

• простоту расширения состава логической записи.

В тоже время для получения ответа по комплексному запросу необходимо обращаться к нескольким таблицам.