3. Управління ресурсами даних

3.1. Моделі даних

В економіці існують об’єкти, інформацію про які потрібно зберігати. Ці об’єкти зв’язані між собою різними способами. Для того, щоб область зберігання даних розглядалась в якості бази даних, в ній повинні міститися не тільки дані, а й відомості про взаємовідносини між цими даними.

База даних (БД) – це поіменований набір організованих даних, що відображають стан об’єктів та їх відношень у розглядуваній предметній області [Error: Reference source not found].

Система управління базою даних (СУБД) дозволяє отримати доступ до даних, забезпечує редагування, поповнення та збереження БД.

Розрізняють логічний та фізичний рівні організації даних. Фізичний рівень відображає організацію зберігання БД на машинних носіях, а логічний рівень – зовнішнє представлення даних користувачеві. Логічна організація даних на машинному носії залежить від програмних засобів, що використовуються для зберігання даних. Метод логічної організації даних визначається типом структур даних та видом моделі, що підтримується програмним засобом.

Модель даних – це сукупність взаємозв’язаних структур даних та операцій над цими структурами [Error: Reference source not found].

Слід відмітити, що для розміщення однієї й тієї ж інформації можуть використовуватися різні структури та моделі даних. Їх вибір покладається на користувача, який створює інформаційну базу та залежить від багатьох факторів, зокрема від наявного апаратного та програмного забезпечення, визначається складністю задач та об’ємом інформації. За способом організації БД поділяють на бази з плоскими файлами, ієрархічні, мережні, реляційні, об’єктно-реляційні та об’єктно-орієнтовані бази даних [⁸⁶].

Файлова модель. На ранній стадії використання інформаційних систем в економіці використовувалась файлова модель даних. У файлових системах реалізується модель типу „плоский файл“. Плоский файл – це файл, який містить записи одного типу та не містить вказівок (посилань) на інші записи. Інакше кажучи, плоский файл – це двовимірний масив елементів даних. Для роботи з наборами файлів використовують файлові менеджери. При файловій організації даних важко забезпечити актуальність даних, їх достовірність та відсутність протиріч у даних.

Мережні та ієрархічні моделі. Дещо складнішими моделями даних порівняно з файловою моделлю є мережна та ієрархічна моделі, які підтримуються у відповідних СУБД. Ієрархічна модель представляє собою деревовидну структуру з кореневими сегментами, що мають фізичний вказівник на інші сегменти. Одна із незручностей цієї моделі полягає в тому, що реальний світ не може бути представленим у вигляді такої структури з одним кореневим сегментом. В ієрархічних БД було запропоновано використовувати вказівники між різними деревами баз даних, але обробка даних з використанням таких зв’язків була дуже незручною. В ієрархічних моделях безпосередній доступ, як правило, можливий тільки до об’єкту найвищого рівня, який не підпорядковується іншим об’єктам. Доступ до інших об’єктів здійснюється за допомогою зв’язків від об’єкта на вершині моделі.

На відміну від ієрархічної моделі, в мережних моделях безпосередній доступ може здійснюватися до довільного об’єкту незалежно від рівня, на якому він знаходиться в моделі. Також можливий доступ по зв’язках від довільної точки доступу. Мережна БД не потребує наявності кореневого запису. Зв’язки в цій моделі також підтримуються за допомогою фізичних вказівників. Мережні моделі даних, в порівнянні з ієрархічними, є більш універсальним засобом відображення структури інформації для різних предметних областей. Взаємозв’язки даних більшості предметних областей мають мережний характер, що обмежує використання ієрархічних СУБД. Мережні моделі дозволяють також відображати ієрархічні взаємозв’язки даних. Перевагою мережних моделей є відсутність дублювання даних в різних елементах моделі. Крім того, технологія роботи з мережними моделями є зручною для користувача, оскільки доступ до даних практично не має обмежень і можливий безпосередній доступ до об’єкту довільного рівня, що також дозволяє просто створювати різноманітні запити.

Реляційна модель даних. Концепція реляційної моделі баз даних була запропонована Е.Ф. Коддом в 1970 році [Error: Reference source not found]. Як зазначав доктор Кодд, реляційна модель даних забезпечує ряд можливостей, які роблять управління та використання баз даних відносно легким, передбачуваним та стійким по відношенню до помилок. Найважливіші характеристики реляційної моделі полягають в наступному [Error: Reference source not found]:

• Модель описує дані з їх природною структурою, не додаючи будь-яких додаткових структур, необхідних для машинного представлення чи для цілей реалізації.

• Модель забезпечує математичну базу для інтерпретації механізмів маніпулювання реляційними відношеннями.

• Модель забезпечує незалежність даних від їх фізичного представлення, від зв’язків між даними та від міркувань реалізації, пов’язаних з ефективністю та подібними проблемами.

Реляційні моделі даних відрізняються від розглянутих вище мережних та ієрархічних простою структурою даних, зручним для користувача табличним представленням та доступом до даних. Реляційна модель даних є сукупністю простих двовимірних таблиць – відношень (об’єктів моделі). Зв’язки між двома логічно зв’язаними таблицями в реляційній моделі встановлюються по рівності значень однакових атрибутів таблиць-відношень. Таблиця-відношення є універсальним об’єктом реляційних моделей. Це забезпечує можливість уніфікації обробки даних у різних СУБД, що підтримують реляційну модель. Операції обробки реляційних моделей базуються на використанні універсального апарату алгебри відношень та реляційного числення [⁸⁷].

Структури даних реляційної моделі. Таблиця є основним типом структури даних (об’єктом) реляційної моделі. Структура таблиці визначається сукупністю стовпців. Дані в межах одного стовпця однорідні. В таблиці не може бути двох однакових рядків. Загальна кількість рядків не обмежена.

Стовпець відповідає деякому елементу даних – атрибуту, який є найпростішою структурою даних. В таблиці не можуть бути визначені множинні елементи чи групи, як в розглянутих вище мережних та ієрархічних моделях. Кожен стовпець таблиці повинен мати ім’я відповідного елемента даних (атрибуту). Один чи кілька атрибутів, значення яких однозначно ідентифікують рядок таблиці, є ключем таблиці.

В реляційному підході до побудови баз даних використовується термінологія теорії відношень. Проста двовимірна таблиця визначається як відношення. Стовпець таблиці зі значеннями відповідного атрибуту називається доменом, а рядки зі значеннями різних атрибутів – кортежем.

Сукупність нормалізованих відношень (реляційних таблиць), логічно взаємозв’язаних і відображаючих деяку предметну область, утворюють реляційну базу даних (РБД). В ході розробки БД має бути визначена структура логічно взаємозв’язаних реляційних таблиць та набір атрибутів кожного відношення. Набір атрибутів повинен відповідати вимогам нормалізації.

Реляційна модель даних зарекомендувала себе як модель, на основі якої можуть розроблятися реальні життєздатні додатки. В даний час ця модель даних є найпопулярнішою.

Об’єктно-орієнтована модель даних. Реляційна модель даних виявилась ефективною не для всіх інформаційних систем. Головними серед типів інформаційних систем, для яких важко використовувати реляційні бази даних, є автоматизоване проектування (Computer Aided design, CAD) та автоматизована розробка програмного забезпечення (Computer Aided Software Engineering, CASE). Розробники комерційних продуктів в таких областях, в яких для управління зберіганням даних використовується реляційна СУБД, повинні піти на деякі зміни даних для того, щоб підігнати їх до структури рядків та стовпців. Як показує практика, в таких областях як CAD та CASE краще підходить об’єктно-орієнтована модель даних. Однак іноді використовують перехідну модель, яку називають об’єктно-реляційною моделлю. В об’єктно-орієнтованих базах даних (ООБД) важливе місце відводиться об’єктам, на основі яких можуть визначатися інші об’єкти завдяки використанню концепції, що називається наслідуванням.