Лекция 3. Модели данных План:
Реляционная модель
Системы инвертированных списков
Иерархическая модель
Сетевая модель
Объектно-ориентированная модель
Инкапсуляция, наследование, полиморфизм
Любая модель состоит из 3 составляющих:
1) Структурная;
2) Манипуляционная;
3) Ограничения целостности.
Любая модель имеет свои достоинства и недостатки.
1. Реляционная модель
Реляционная модель данных (РМД) некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени.
Структуры данных
Элементы реляционной модели
Отношение – двумерная таблица.
Кортеж - строка таблицы.
Атрибут - заголовок столбца таблицы.
Домен - множество допустимых значений атрибута. Понятие домена соответствует понятию типа данных в языке программирования.
Значение атрибута - значение поля в записи.
Первичный ключ - один или несколько атрибутов, однозначно идентифицирующий каждую запись таблицы.
Схема отношения (заголовок отношения) представляет собой список имен атрибутов. Например, СОТРУДНИК(ФИО, Отдел, Должность, Д_Рождения)
.
Внешний ключ – один или несколько атрибутов, значения которых совпадают со значениями первичного ключа другой таблицы.
Свойства отношений:
1) Отсутствие кортежей-дубликатов. Следовательно, для каждого отношения можно задать первичный ключ.
2) Отсутствие упорядоченности кортежей. Следовательно, работа с записями достаточно гибкая.
3) Отсутствие упорядоченности атрибутов. Для ссылки на значение атрибута в кортеже используется его имя.
4) Атомарность значений атрибута. Значение атрибутов должны быть простыми типами данных.
Манипулирование данными
1) Модификация записей (добавление, удаление, изменение, поиск записей);
2) Модификация таблиц (добавление, удаление, изменение атрибутов и типов);
3) Основная единица обработки данных в реляционных БД является отношение, а не отдельные его кортежи. Т.е можно получить новое отношение, вычисленное на основе уже имеющихся.
Ограничения целостности
1) уровень поля – свойства полей: значение по умолчанию, условие на значение, формат и маска ввода.
2) Уровень записи – возможность задать правила на соответствие нескольких полей одной записи
3) Уровень базы данных – ограничение целостности по первичному и внешнему ключу.
Достоинства:
1) простота и понятность схемы данных.
2) удобство реализации на ЭВМ.
3) эффективная обработка данных.
Недостатки:
1) отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей.
2) сложность описания иерархических и сетевых связей.
2. Системы инвертированных списков
Организация доступа к данным на основе инвертированных списков используется практически во всех современных реляционных СУБД, но в этих системах пользователи не имеют непосредственного доступа к инвертированным спискам (индексам).
Структуры данных
База данных, организованная с помощью инвертированных списков, похожа на реляционную БД, но с тем отличием, что хранимые таблицы и пути доступа к ним видны пользователям.
Свойства:
Строки таблиц упорядочены системой в некоторой физической последовательности.
Для каждой таблицы можно определить произвольное число ключей поиска, для которых строятся индексы. Эти индексы автоматически поддерживаются системой, но явно видны пользователям.
Манипулирование данными
Поддерживаются два класса операторов:
Операторы, устанавливающие адрес записи (например, найти первую запись таблицы по некоторому пути доступа);
Операторы над адресуемыми записями (удалить, обновить, добавить, найти запись).
Ограничения целостности
Общие правила определения целостности БД отсутствуют. В некоторых системах поддерживаются ограничения уникальности значений некоторых полей, но в основном все возлагается на прикладную программу.
Достоинства: