2.6. Классификация моделей данных

Рассмотренные выше языки описания данных тесно связаны с конкретной реализацией СУБД. Для целей проектирования БД необходимы языки описания данных более высокого уровня, независимые от особенностей конкретной СУБД. Это описание называется моделью данных. Модель данных должна дать основу для описания и манипулирования данными, а также дать средства анализа и синтеза структур данных.

Модель данных – интегрированный набор понятий для описания и обработки данных, связей между ними и ограничений. Модель данных можно рассматривать как сочетание трех компонентов:

• структурная часть – набор правил, по которым может быть построена БД

• управляющая часть – определяет типы допустимых операций с данными

• набор (необязательный) ограничений поддержки целостности данных.

В архитектуре ANSI / SPARC можно определить три связанные модели данных:

• внешняя модель данных или предметная область - отображает представления каждого существующего в организации типа пользователей

• концептуальная модель данных, отображающая логическое (обобщенное) представление о данных, независимое от типа выбранной СУБД

• внутренняя модель данных, отображающая концептуальную схему для выбранной целевой СУБД

Применительно к БД разработано достаточно много моделей данных. Они подразделяются на три категории:

• объектные модели данных

• модели данных на основе записей

• физические модели данных

Первые две используются для описания данных на внешнем и концептуальном уровнях, последняя – на внутреннем уровне.

2.6.1. Объектные модели данных

Объектные модели данных используют такие понятия как сущность, атрибут и связь, рассмотренные в начале урока. Перечислим наиболее общие типы объектных моделей данных:

• модель «сущность-связь» или ER-модель

• семантическая модель

• функциональная модель

• объектно-ориентированная модель

В настоящее время ER-модель является одним из основных методов концептуального проектирования БД.

Объектно-ориентированная модель расширяет определение сущности, включая в понятие сущности не только атрибутов, которые описывают состояние объекта, но и действий, которые с объектом связаны, т.е. поведение.

2.6.2. Модели данных на основе записей

В модели на основе записей БД состоит из нескольких записей фиксированного формата, которые могут иметь разные типы. Каждый тип записи определяет фиксированное число полей, каждое из которых имеет фиксированную длину. Существуют три основных типа логических моделей данных на основе записей:

• реляционная модель данных

• сетевая модель данных

• иерархическая модель данных

Реляционная модель данных основана на понятии математического отношения. В реляционной модели данные и связи представлены в виде таблиц (сущностей), каждая из которых имеет несколько столбцов с уникальными именами (атрибутов). Связи между сущностями задаются неявно, через каталог данных СУБД.

Сетевая модель представляет собой коллекцию записей, а связи – наборы записей. Связи явно моделируются с помощью указателей. Сетевую модель можно представить как граф, у которого узлы – записи, ребра – наборы данных.

Иерархическая модель данных является подтипом сетевой модели. В ней данные также представляют коллекции записей, а связи – как наборы. Однако граф иерархической модели представляет собой дерево, в котором каждый узел может иметь только одного родителя.