3.1. Модель сущность-связь.

Как любая модель, модель сущность-связь (ER-модель) имеет несколько базовых понятий, из которых строятся уже более сложные объекты по заранее определенным правилам. Эта модель в наибольшей степени согласуется с концепцией объектно-ориентированного проектирования, которая в настоящий момент является базовой для разработки сложных программных систем.

В основе ER-модели лежат следующие базовые понятия:

• сущность, с помощью которой моделируется класс однотипных объектов, имеет имя, уникальное в пределах моделируемой системы. Так как сущность соответствует некоторому классу однотипных объектов, то предполагается, что в системе существует множество экземпляров данной сущности;

• объект, которому соответствует понятие сущности, имеет свой набор атрибутов – характеристик, определяющих свойства данного представителя класса. При этом набор атрибутов должен быть таким, чтобы можно было различать конкретные экземпляры сущности (например, у сущности Сотрудник может быть следующий набор атрибутов: Табельный номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Количество детей и т. д.). Набор атрибутов, однозначно идентифицирующий конкретный экземпляр сущности, называют ключевым (например, для сущности Сотрудник ключевым будет атрибут Табельный номер, поскольку для всех сотрудников данного предприятия табельные номера будут различны. Экземпляром сущности Сотрудник будет описание конкретного сотрудника предприятия);

• между сущностями могут быть установлены связи – бинарные ассоциации, показывающие, каким образом сущности соотносятся или взаимодействуют между собой. Связь может существовать между двумя разными сущностями или между сущностью и ей же самой – рекурсивная связь. Она показывает, как связаны экземпляры сущностей между собой. Если связь устанавливается между двумя сущностями, то она определяет взаимосвязь между экземплярами одной и другой сущности (например, если есть связь между сущностью Студент и сущностью Преподаватель, и эта связь – руководство дипломными проектами, то каждый студент имеет только одного руководителя, но один и тот же преподаватель может руководить несколькими студентами-дипломниками, поэтому это будет связь один – ко многим (1:М), один со стороны Преподаватель и многие со стороны Студент).

4. Модели данных даталогического уровня

Даталогические модели отражают совокупность объектов реального мира в виде графа взаимосвязанных информационных объектов. В зависимости от типа графа выделяют иерархическую или сетевую модели. Эти модели появились раньше, в настоящий момент они используются реже, чем более современная реляционная модель данных. Однако до сих пор существуют системы, работающие на основе этих моделей, а одна из концепций развития объектно-ориентированных баз данных предполагает объединение принципов сетевой модели с концепцией реляционной.

4.1. Иерархическая модель данных.

Иерархическая модель данных является наиболее простой среди всех даталогических моделей. Ее появление связано с тем, что в реальном мире очень многие связи соответствуют иерархии, когда один объект выступает как родительский, а с ним может быть связано множество подчиненных объектов. Иерархия проста и естественна в отображении взаимосвязи между классами объектов.

Основными информационными единицами в иерархической модели являются: база данных (БД), сегмент и поле.

Поле данных определяется как минимальная, неделимая единица данных, доступная пользователю с помощью СУБД (например, если требуется печатать в документах адрес клиента, но не требуется дополнительного анализа полного адреса, то есть города, улицы, дома, квартиры, то можно принять весь адрес за элемент данных, и он будет храниться полностью, а пользователь сможет получить его только как полную строку символов из БД. Если существует анализ частей, составляющих адрес, например, города, где расположен клиент, то необходимо выделить город как отдельный элемент данных, только в этом случае пользователь может получить к нему доступ и выполнить, например, запрос на поиск всех клиентов, которые проживают в конкретном городе. Однако, если пользователю понадобится и полный адрес клиента, то остальную информацию по адресу также необходимо хранить в отдельном поле, которое может быть названо, например, Сокращенный адрес. В этом случае для каждого клиента в БД хранится как Город, так и Сокращенный адрес).

Сегмент в терминологии Американской Ассоциации по базам данных DBTG (Data Base Task Group) называется записью, при этом в рамках иерархической модели определяются два понятия: тип сегмента (тип записи) и экземпляр сегмента (экземпляр записи).

Тип сегмента (тип записи) – это поименованная совокупность типов элементов данных, в него входящих. Экземпляр сегмента (экземпляр записи) образуется из конкретных значений полей или элементов данных, в него входящих. Каждый тип сегмента в рамках иерархической модели образует некоторый набор однородных записей.

Для возможности различия отдельных записей в данном наборе каждый тип сегмента должен иметь ключ или набор ключевых атрибутов (полей, элементов данных).

Ключом называется набор элементов данных, однозначно идентифицирующих экземпляр сегмента (например, рассматривая тип сегмента, описывающий сотрудника организации, должны выделить те характеристики сотрудника, которые могут его однозначно идентифицировать в рамках БД предприятия. Если предположить, что на предприятии могут работать однофамильцы, то наиболее надежным будет идентифицировать сотрудника по его табельному номеру. Однако если будем строить БД, содержащую описание множества граждан, то придется в качестве ключа выбрать совокупность полей, отражающих его паспортные данные).

В иерархической модели сегменты объединяются в ориентированный древовидный граф. При этом полагают, что направленные ребра графа отражают иерархические связи между сегментами: каждому экземпляру сегмента, стоящему выше по иерархии и соединенному с данным типом сегмента, соответствует несколько (множество) экземпляров данного (подчиненного) типа сегмента.

Тип сегмента, находящийся на более высоком уровне иерархии, называется логически исходным по отношению к типам сегментов, соединенным с данными направленными иерархическими ребрами, которые в свою очередь, называются логически подчиненными по отношению к этому типу сегмента. Иногда исходные сегменты называют сегментами-предками, а подчиненные сегменты называют сегментами-потомками.

В рамках иерархической модели выделяют языковые средства описания данных (DDL, Data Definition Language) и средства манипулирования данными (DML, Data Manipulation Language).