Особенности навигационных моделей. Достоинства и недостатки
Особенности:
Навигационные модели активно использовались в течение многих лет, дольше, чем какая-либо из реляционных СУБД. На самом деле некоторые из ранних систем используются даже в наше время, накоплены громадные базы данных, и одной из актуальных проблем информационных систем является использование их совместно с современными системами.
Все ранние системы не основывались на каких-либо абстрактных моделях. Понятие модели данных фактически вошло в обиход специалистов в области БД только вместе с реляционным подходом. Абстрактные представления ранних систем появились позже на основе анализа и выявления общих признаков у конкретных систем.
В ранних системах доступ к БД производился на уровне записей. Пользователи этих систем осуществляли явную навигацию в БД, используя языки программирования, расширенные функциями СУБД. Интерактивный доступ к БД поддерживался только путем создания соответствующих прикладных программ с собственным интерфейсом.
Навигационная природа ранних систем и доступ к данным на уровне записей заставляли производить всю оптимизацию доступа к БД самого пользователя, без какой-либо поддержки системы.
После появления реляционных систем большинство ранних систем было оснащено "реляционными" интерфейсами. Однако в большинстве случаев это не сделало их по-настоящему реляционными системами, поскольку оставалась возможность манипулировать данными в естественном для них режиме.
Достоинства:
Иерархическая модель естественным образом реализует отображение 1:N между исходным и порожденными типами записей. Это отображение полностью функционально, так как дерево не может содержать порожденный узел без исходного.
Большая выразительность сетевой модели, достигаемая, прежде всего, возможностью установления между сущностями отношений любого типа.
Развитые средства управления данными во внешней памяти на низком уровне.
Возможность построения вручную эффективных прикладных систем.
Возможность экономии памяти за счет разделения подобъектов (в сетевых системах).
Недостатки:
Для представления отображения типа M:N в иерархических системах необходимо дублирование деревьев.
Пример. Связь
должна быть реализована двумя схемами:
(а) (б)
Пусть загрузочная база данных по схеме (а) включает экземпляры:
Тогда загрузочная база данных по схеме (б) должна включать экземпляры:
Очевидно, что расплатой за необходимость такой реализации отношений M:N выступает высокая степень дублирования данных в базе.
Моделью слишком сложно пользоваться. Фактически необходимы знания о физической организации.
Прикладные системы зависят от физической организации. Их логика перегружена деталями организации доступа к БД.
Разработчик приложения должен детально знать логическую структуру БД, поскольку ему необходимо осуществлять навигацию среди различных экземпляров наборов и типов записей, то есть, программист должен представлять текущее состояние в экземплярах наборов при "продвижении" по БД.
Проблемой поддержки иерархической модели является невозможность хранения в базе данных порожденных узлов без соответствующих исходных. Следует заметить, что в процессе проектирования такая ситуация встречается достаточно часто (например, когда о родительском узле нет достоверной информации). В этом случае необходимо ввести пустой исходный узел. Наличие пустых узлов создает дополнительные трудности при проектировании некоторых приложений.
Определенная сложность операций включения информации о новых объектах в иерархическую базу данных и удаления устаревшей (проблема сохранения целостности базы данных: при удалении узла в общем случае удаляется целое поддерево, что может привести к потере информации). В более общей формулировке: возможность потери независимости данных при реорганизации БД (разрушение целостности БД).
Произвольность структуры сети приводит к принципиальным сложностям в реализации такой модели, поскольку в ней отсутствуют ограничения на способы соединения типов записей в схеме БД.