7. Базы данных

7.1. Объекты, атрибуты, связи

Одной из важнейших областей применения компьютеров является переработка и хранение больших объемов информации в различных сферах деятельности человека: в экономике, банковском деле, торговле, транспорте, медицине, науке и т. д.

Существующие современные информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых и обрабатываемых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразным требованиям многочисленных пользователей.

Информационная система – это система, которая реализует автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включает технические средства обработки данных, программное обеспечение и обслуживающий персонал.

Цель любой информационной системы – обработка данных об объектах реального мира с учетом связей между объектами. Основой информационной системы является база данных.

В широком смысле слова база данных (БД) – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления его объектами и, в конечном счете, автоматизации (например, предприятие, банк, вуз и т. д.).

База данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Поэтому очень важно осознание того, что базы данных существуют реально и содержащаяся в них информация имеет общественную ценность.

В качестве примера баз данных, существующих в бумажном виде, можно привести библиотечный каталог и данные о пациентах в регистратуре больницы. Эти базы данных содержат информацию об однотипных объектах – книгах и пациентах. Практически во всех регионах России имеются базы данных ГИБДД, телефонные базы данных, базы данных паспортных столов и т.п. На любом предприятии есть база данных о сотрудниках, в любом вузе есть база данных о студентах.

7.2. Модели данных

База данных – это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. С помощью модели данные могут быть представлены объекты предметной области и связи между ними.

Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро производить выборку с произвольным сочетанием признаков. При этом очень важно выбрать правильную модель данных. Модель данных – это формализованное представление основных категорий восприятия реального мира, представленных его объектами, связями, свойствами, а также их взаимодействиями.

Различают три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.

7.2.1. Иерархическая модель данных

Иерархическая модель организации данных представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое по структуре дерево (граф).

К основным понятиям иерархической структуры относятся уровень, узел и связь. Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину, не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем – первом (корневом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Исходные элементы порождают другие элементы, эти элементы в свою очередь порождают следующие элеменьы и т.д. Каждый элемент может быть порожденным только в одной связи, следовательно, ему соответствует только один исходный элемент. Однако каждый элемент может быть исходным во многих связях. Корневой элемент может быть только исходнымй.

Рис. 7.2.1.1. Иерархическая модель данных

Данные в иерархической БД упорядочены в определенной последовательности, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться лишь последовательным «спуском» со ступеньки на ступеньку. Поиск какого-либо элемента в такой системе может оказаться довольно трудоемким из-за необходимости последовательно проходить несколько предшествующих иерархических уровней.

Классификация животного мира, структура почтовых адресов, файловая структура диска являются примерами иерархической модели баз данных.

На рис. 7.2.1.2 и рис. 7.2.1.3 представлены типичные иерархические структуры, в которых исходные элементы порождают другие элементы, прием эти элементы, в свою очередь, порождают следующие элементы и т.д. Существенно то, что каждый порожденный элемент имеет только одного «родителя».

Рис. 7.2.1.2. Принцип построения иерархической модели организации БД

Рис. 7.2.1.3.Иерархическая модель БД – файловая структура диска.