- •Базы данных: основные понятия
- •Индексирование
- •Введение. Для чего нужны базы данных.
- •Компоненты субд
- •1.1.2.Обобщенные структуры или модели данных.
- •1.2.Методы доступа к данным.
- •1.2.1.Методы поиска по дереву.
- •2.1.1.Назначение модели.
- •2.1.2.Элементы модели.
- •1.2.2.Хеширование.
- •2.1.Представление данных с помощью модели "сущность-связь".
- •2.2.Диаграмма "сущность-связь".
- •Выделим интересующие нас сущности и связи:
- •Обобщая все проведенные выше рассуждения, получим диаграму "сущность-связь", показанную на слудющем рисунке.
- •2.3.Целостность данных.
- •2.4.Обзор нотаций, используемых при построении диаграмм "сущность-связь"
- •2.4.1.Нотация Чена.
- •2.4.2.Нотация Мартина
- •2.4.3.Нотация idef1x.
- •2.4.4.Нотация Баркера.
- •3.1.Иерархическая модель данных.
- •3.1.1.Структура данных.
- •3.1.2.Операции над данными, определенные в иерархической модели:
- •3.1.3.Ограничения целостности.
- •3.2.Сетевая модель данных
- •3.2.1.Структура данных.
- •3.2.2.Операции над данными.
- •3.2.3.Ограничения целостности.
- •4.1.Реляционная модель данных
- •4.1.1.Структура данных.
- •4.1.2.Свойства отношений.
- •4.2.Теория нормальных форм.
- •4.2.1.Функциональные зависимости.
- •4.2.2. 1Nf - первая нормальная форма.
- •4.2.3. 2Nf - вторая нормальная форма.
- •4.2.4. 3Nf - третья нормальная форма.
- •4.2.5. Bcnf - нормальная форма Бойса-Кодда.
- •4.2.6. Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма (4nf).
- •4.2.7. Зависимости по соединению и пятая нормальная форма (5nf).
- •4.3.Ограничения целостности
- •4.3.1.Целостность сущностей.
- •4.3.2.Целостность ссылок
- •4.4.Операции над данными (реляционная алгебра).
- •4.4.0.Система управления базами данных leap
- •4.4.1.Операции обработки кортежей.
- •4.4.2.Операции обработки отношений.
- •4.5.Реляционное исчисление.
- •4.6.Язык sql
- •4.6.1.Типы данных sql.
- •4.6.2.Ddl: Операторы создания схемы базы данных.
- •Операторы базы данных
- •Создание и удаление таблиц
- •4.6.3.Ddl: Операторы создания индексов.
- •4.6.4.Ddl: Операторы управления правами доступа.
- •4.6.5.Dml: Команды модификации данных.
- •Удаление записей
- •4.6.6.Dml: Выборка данных.
- •4.6.7.Dml: Выборка из нескольких таблиц.
- •4.6.8.Dml: Вычисления внутри select.
- •4.6.9.Dml: Групировка данных.
- •4.6.10.Dml: Cортировка данных.
- •4.6.11.Dml: Операция объединения.
- •4.6.12.Использование представлений.
- •4.6.13.Другие возможности sql.
- •4.7.Вопросы практического програмирования.
- •4.7.1.Использование специализированных библиотек и встраиваемого sql.
- •4.7.2.Cli - интерфейс уровня вызовов.
- •4.7.3.Odbc - открытый интерфейс к базам данных на платформе ms wIndows.
- •4.7.4.Jdbc - мобильный интерфейс к базам данных на платформе Java.
- •4.8.Навигационный подход к манипулированию данными и персональные субд.
- •4.9.Транзакции, блокировки и многопользовательский доступ к данным.
- •4.10.Как определить степень соответствия субд реляционной модели.
- •5.1.Этапы проектирования данных
- •5.2.Инструментальные средства проектирования информационных систем.
- •5.3.Методологии функционального моделирования.
- •5.3.1.Диаграммы потоков данных. Нотация Йордона - Де Марко
- •5.3.2.Другие нотации, используемые при построении диаграмм потоков данных.
- •5.3.3.Методология sadt (idef0).
- •5.3.4.Сравнительный анализ методологий функционального моделирования.
- •5.4.Концептуальное моделирование. Пример построения модели "сущность-связь"
- •5.5.Правила порождения реляционных отношений из модели "сущность-связь"
- •5.5.1.Бинарные связи
- •5.5.2.N - арные связи.
- •5.5.3.Иерархические связи.
- •5.6.Проектирование реляционной базы данных на основе декомпозиции универсального отношения.
- •5.7.Обзор некоторых case-систем.
- •5.7.1.Power Designer компании Sybase.
- •5.7.2.Silverrun компании Silverrun Technologies Ltd.
- •5.7.3.BpWin и erWin компании LogicWorks.
- •5.7.4.Designer/2000 компании Oracle.
- •6.1.Ограничения реляционных баз данных.
- •6.2.Постреляционные субд.
- •6.3.Объектно-ориентированные субд.
- •6.3.1.Объектно-ориентированная парадигма.
- •6.3.2.Объектно-ориентированные субд.
- •6.3.3.Стандарт odmg.
- •6.3.4.Объектные расширения реляционных субд. Язык sql-3.
- •6.4.Объектно-реляционные субд.
- •7.1.Архитектура "клиент-сервер".
- •7.1.1.Основные понятия.
- •6.5.Нечисловая обработка и ассоциативные процессоры.
- •7.1.2.Модели взаимодействия клиент-сервер.
- •7.1.3.Мониторы транзакций.
- •Основные понятия субд
6.1.Ограничения реляционных баз данных.
Появление реляционных СУБД стало важным шагом вперед по сравнению с иерархическими и сетевыми СУБД, в этих системах стали использоваться непроцедурные языки манипулирования данными и была достигнута значительная степень независимости данных от обрабатывающих программ. В то же время, выяснился ряд недостатков реляционых систем. Во-первых, сама реляционная модель ограничена в представлении данных:
Как мы уже видели (см. п.5.5.3) реляционная модель данных не допускает естественного представления данных со сложной (иерархической) структурой, поскольку в ее рамках возможно моделирование лишь с помощью плоских отношений (таблиц). Все отношения принадлежат одному уровню, многие значимые связи между данными либо теряются, либо их поддержку приходится осуществлять в рамках конкретной прикладной программы.
По определению в реляционной модели поля кортежа могут содержать лишь атомарные значения. Однако, в таких приложениях как САПР (системы автоматизироваанного проектирования), ГИС (геоинформационные системы), искусственный интеллект системы оперируют со сложно - структурированными объектами. Пример: Пусть нам необходимо создать базу данных земельных участков. Каждый участок задается координатами узлов ломаной линии, ограничивающей его по периметру. В этом случае спроектировать реляционную таблицу невозможно, т.к. заранее не известно количество узлов для всех участков. Также невозможно написать общие процедуры (вычисление площади, нахождение пересечения и т.д.) для всех случаев.Кроме того, даже в том случае, когда сложный объект удается "уложить" в реляционную базу данных, его данные распределяются, как правило, по многим таблицам. Соответственно, извлечение каждого такого объекта требует выполнения многих операций соединения (join), что значительно замедляет работу СУБД. Обойти это и предыдущее ограничения можно было бы в том случае, если бы реляционная модель допускала
возможность определения новых типов данных
определение наборов операций, связанных с данными определенного типа
Во-вторых, имеются определенные недостатки и в релизации тех возможностей, которые прямо не предусматриваются реляционной моделью, но стали непременным атрибутом всех современных СУБД:
Цикл существования реляционной базы данных состоит в переходе от одного целостного состояния к другому. Однако, нельзя избежать такой ситуации, когда пользователь вводити данные, формально удовлетворяющие ограничениям целостности, но не соответствующие реальному состоянию предметной области. В этом случае предыдущее "истинное" значение данных будет утеряно.
Реляционная СУБД выполняет над данными не только те действия, которые задает пользователь, но и дополнительные операции в соотвествии с правилами, заложенными в базу данных. Этот механизм реализуется с помощью триггеров, однако аппарат триггеров весьма сложен в отладке и полностью не реализован ни в одной системе.
Первые работы, в которых отмечались эти и ряд других недостатков, появились уже в начале 80-х годов. Одна из наиболее ярких статей была опубликована в 1990 г. - Системы баз данных третьего поколения: Манифест.Вслед за первым манифестом последовалиМанифест систем объектно-ориентированных баз данных.(М. Аткинсон, Ф. Бансилон, Д. ДеВитт, К. Диттрих, Д. Майер, С.Здоник, СУБД № 4 1995) иТретий манифест(Х.Дарвин, К.Дэйт, СУБД № 1 1996).
Из названия этих публикаций ясно, что революционная ситуация в области хранения и управления данными назрела. В следующих разделах мы рассмотрим некоторые способы преодоления указанных недостатков. Кроме того, много полезной информации содержится в следующих публикациях: