«Технологии баз данных и знаний » Лекция 2 модели данных ч.1

2.1. Трехуровневая модель организации баз данных

Из определения понятия базы данных в предыдущей лекции следует тот факт, что база данных должна отображать состояние объектов реального мира в некоторой предметной области с целью автоматизации управления ими.

При проектировании базы данных необходимо ее рассматривать как три представления (ступени) ее создания: 1) отображение предметной области в том виде, в котором она существует в реальном мире; 2) восприятие базы данных человеком; 3) в каком виде база данных должна храниться в компьютере.

Для реализации вышеуказанных представлений в настоящее время используется трехуровневая система организации баз данных (архитектура баз данных), предложенная в 1975 году комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) (Рис. 2.1)

Внешняя

модель

данных 1

Внешняя

модель

данных 2

Внешняя

модель

данных N

База данных

Концептуальный уровень

Рис.2.1 Архитектура баз данных

• Внешний уровень определяет точку зрения на базу данных отдельных приложений или пользователей. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы этому приложению.

Пример:

Система ПФО оперирует сведениями о штатном расписании и должности сотрудника, но ее не интересуют сведения о его адресе. Система отдела кадров, наоборот, интересуется этими данными.

• Концептуальный уровень – центральное управляющее звено. Здесь база данных представлена в наиболее общем виде, обедняющем данные, используемые всеми приложениями. Фактически это обобщенная модель предметной области (объектов реального мира). Отражает только существенные особенности объектов реального мира

• Внутренний уровень (физический) – собственно данные, расположенные в памяти информационной системы.

На внутреннем уровне в свою очередь реализуются определенные модели баз данных, которые в своем историческом развитии представляли достаточно большое количество различных моделей. В настоящее время, однако, можно выделить такие модели, как иерархическая, сетевая и реляционная. Их еще называют классическими. Кроме того, в последнее время активно используются при разработке баз данных такие модели, как постреляционная, объектно-ориентированная, объектно-реляционная и многомерная модели.

2.2. Иерархическая модель данных

В иерархической модели связи между данными можно представить с помощью дерева. На рис 2.2 показан пример организации данных по иерархической модели.

Рис. 2.2. Пример организации данных по иерархической модели

Данные в такой модели расположены на разных иерархических уровнях и называются сегментами. Самый высокий сегмент называется корневым. Сегменты, расположенные на более низком уровне называются сегментами-потомками. Сегменты, расположенные на более высоком уровне, называются сегментами-предками. Каждый сегмент может иметь только одного предка на более высоком уровне и одного или несколько потомков на более низком уровне. Доступ к определенному сегменту осуществляется по цепочке, от сегмента-предка к сегменту-потомку, начиная слева.

ПРОЕКТ

Номер проекта (Номер)

Дата утверждения проекта (Дата)

Стоимость проекта (Сумма)

В качестве примера приведем иерархическую модель данных базы, предназначенной для анализа выполнения проектов. В этой базе в качестве сегментов выступают сегменты ЗАКАЗЧИК, ПРОЕКТ, ИСПОЛНИТЕЛЬ:

ЗАКАЗЧИК

Имя заказчика (Имя)

Адрес заказчика (Адрес)

ИСПОЛНИТЕЛЬ

Отдел

Должность

Ф.И.О. (ФИО)

.

Иерархическая модель используется для представления организационных структур, по своей природе являющихся иерархическими (например, крупных предприятий, воинских подразделений), или сложных механизмов, состоящих из более простых узлов, которые в свою очередь можно подвергнуть декомпозиции. Организовать более сложные связи в такой модели невозможно. Например, если исполнителю необходимо участвовать в нескольких проектах, то потребуется создание дополнительной базы данных.

Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки данных со сложными логическими связями.

К достоинствам иерархической модели данных относится эффективное использование памяти компьютера при хранении данных.

ЗАКАЗЧИК

Имя

Адрес

ПРОЕКТ2

Номер

Дата

Сумма

ПРОЕКТ1

Номер

Дата

Сумма

ИСПОЛНИТЕЛЬ1

Отдел

Должность

ФИО

ИСПОЛНИТЕЛЬ2

Отдел

Должность

ФИО

Рис.2.2. Иерархическая модель базы данных, предназначенной для анализа выполнения проектов