3. Модель данных
К даталогическому уровню проектирования базы данных относится понятие «модель данных».
Рассмотрим основные модели данных более подробно. Модель данных — это некоторая абстракция, в которой отражаются самые важные аспекты функционирования выделенной предметной области. Эта абстракция, будучи приложена к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию (смысл!), то есть сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязь между ними.
Модель данных включает в себя набор понятий для описания данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные. В любой модели данных различают три главные составляющие:
Структурную часть, определяющую правила порождения допустимых для данной СУБД видов структур данных
Управляющую часть, определяющую возможные операции над такими структурами
Классы ограничений целостности данных, которые могут быть реализованы средствами этой системы
Каждая СУБД поддерживает ту или иную модель. В настоящее время описано много разнообразных моделей, построение которых преследует разные цели.
К числу классических относятся следующие модели
* иерархическая.
* сетевая
* реляционная
Иерархическая модель данных
Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является СУБД IMS (Information Management System) компании IBM. Первая версия системы появилась в 1968 г.
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры является дерево (см. рис. 2.1).
Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимается совокупность атрибутов, описывающих объекты. В модели имеется корневой узел (корень дерева), который находится на самом верхнем уровне и не имеет узлов, стоящих выше него. У одного дерева может быть только один корень. Остальные узлы, называемые порожденными, связаны между собой следующим образом: каждый узел имеет только один исходный, находящийся на более высоком уровне, и любое число (один, два или более, либо ни одного) подчиненных узлов на следующем уровне.
Примером простого иерархического представления может служить административная структура высшего учебного заведения: институт – отделение – факультет – студенческая группа (см. рис. 2.2).
Рис. 2.2. Пример иерархической структуры
К достоинствам иерархической модели данных относятся простота модели, эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения операций над данными.
Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями.
Сетевая модель данных (модель codasyl)
Отличие сетевой структуры от иерархической заключается в том, что каждый элемент в сетевой структуре может быть связан с любым другим элементом (см. рис. 2.3). Пример простой сетевой структуры показан на рис. 2.4.
Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности.
Недостатком сетевой модели данных являются высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.
Наиболее известными сетевыми СУБД являются IDMS компании Cullinet Total компании Cincom, db_VistaIII , СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.