Принципы конструирования баз данных

Вопросы лекции.

Три основных модели данных. Реляционная модель данных.

Основные понятия реляционной модели данных.

Три основных модели данных в субд

Термин «модель данных» был введен американским математиком Коддом в 1970 г. при обосновании реляционной модели данных. Это понятие соответствует такому смысловому аспекту термина «модель», который понимается как средство, инструмент для моделирования.

В этом широком смысле любая система машинных команд, любой язык программирования, любая СУБД как инструмент для моделирования информации о предметной области, является моделью данных, так как предоставляет свои средства для описания, организации данных и их обработки.

В ГОСТе понятие модели данных для СУБД определяется как «совокупность правил порождения структур данных в базах данных, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных, последовательности их изменения».

Таким образом, в понятие «модель данных» входят три составляющие:

• средства для организации данных;

• операции для обработки, манипулирования данными;

• ограничения, обеспечивающие целостность данных.

Третья компонента специфична для баз данных и отсутствует, например, в языках программирования.

На каждом уровне работы с данными – инфологическом (до представления данных в ЭВМ), логическом и внутреннем (при размещении данных в ЭВМ) используются свои инструментальные средства. На инфологическом наиболее часто используется простейшая модель «сущность-атрибут-связь». На внутреннем уровне все СУБД используют в разных реализациях сходные приемы и средства, такие как страничная организация логических записей БД в наборах данных, организация служебных индексных файлов, сходные методы доступа и т.д.

Инструментальные средства логического уровня наиболее типизируются несмотря на то, что каждая СУБД представляет собой оригинальную модель данных. Поэтому «моделью данных» в узком смысле называют тип модели данных логического уровня.

Исторически основными классическими моделями данных в этом узком смысле были иерархическая, сетевая и реляционная модели данных. В настоящее время развиваются и постреляционные подходы.

Иерархическая модель

Иерархическая модель БД представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево (граф). Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяются при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.

Узел – информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.

Свойства иерархической модели данных:

• Несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня.

• Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), не подчиненную никакой другой вершине.

• Каждый узел имеет свое имя (идентификатор).

• Существует только один путь от корневой записи к более частной записи данных.

Сетевая модель

Сетевая модель БД похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако характер их отношений принципиально иной. В сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней.