Материал: шпоры бд
Сетевая модель данных, ее достоинства и недостатки.
На разработку этого стандарта большое влияние оказал американский ученый Ч.Бахман. Основные принципы сетевой модели данных были разработаны в середине 60-х годов, эталонный вариант сетевой модели данных описан в отчетах рабочей группы по языкам баз данных (COnference on DAta SYstem Languages) CODASYL (1971 г.).
Сетевая модель данных определяется в тех же терминах, что и иерархическая. Она состоит из множества записей, которые могут быть владельцами или членами групповых отношений. Связь между записью-владельцем и записью-членом также имеет вид 1:N.
Основное различие этих моделей состоит в том, что в сетевой модели запись может быть членом более чем одного группового отношения. Согласно этой модели каждое групповое отношение именуется и проводится различие между его типом и экземпляром. Тип группового отношения задается его именем и определяет свойства общие для всех экземпляров данного типа. Экземпляр группового отношения представляется записью-владельцем и множеством (возможно пустым) подчиненных записей. При этом имеется следующее ограничение: экземпляр записи не может быть членом двух экземпляров групповых отношений одного типа (т.е. сотрудник из примера в п..1, например, не может работать в двух отделах).
Иерархическая структура рис. 4.2 преобразовывается в сетевую модель, следующим образом (см. рис. 4.3):
деревья (a) и (b), показанные на рис. 4.2, заменяются одной сетевой структурой, в которой запись СОТРУДНИК входит в два групповых отношения;
для отображения типа M:N вводится запись СОТРУДНИК_КОНТРАКТ, которая не имеет полей и служит только для связи записей КОНТРАКТ и СОТРУДНИК, (см. рис. 4.3). Отметим, что в этой записи может храниться и полезная информация, например, доля данного сотрудника в общем вознаграждении по данному контракту.
Рис. 4.3. Сетевая модель базы данных
Каждый экземпляр группового отношения характеризуется следующими признаками:
Способ упорядочения подчиненных записей:
произвольный,
хронологический /очередь/,
обратный хронологический /стек/,
сортированный.
Если запись объявлена подчиненной в нескольких групповых отношениях, то в каждом из них может быть назначен свой способ упорядочивания.
Реляционная модель данных. Ее отличие от графовых моделей (иерархической и сетевой).
Реляционная модель данных (РМД) — логическая модель данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделов математикикак теории множеств и логика первого порядка.
На реляционной модели данных строятся реляционные базы данных.
Реляционная модель данных включает следующие компоненты:
Структурный аспект (составляющая) — данные в базе данных представляют собой набор отношений.
Аспект (составляющая) целостности — отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.
Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).
Информация в базе данных некоторым образом структурирована, т. е. ее можно описать моделью представления данных (моделью данных), которые поддерживаются СУБД. Эти модели подразделяют на иерархические, сетевые и реляционные.
При использовании иерархической модели представления данных связи между данными можно охарактеризовать с помощью упорядоченного графа (или дерева). В программировании при описании структуры иерархической базы данных применяют тип данных «дерево».
Основными достоинствами иерархической модели данных являются:
1) эффективное использование памяти ЭВМ;
2) высокая скорость выполнения основных операций над данными;
3) удобство работы с иерархически упорядоченной информацией.
К недостаткам иерархической модели представления данных относятся:
1) громоздкость такой модели для обработки информации с достаточно сложными логическими связями;
2) трудность в понимании ее функционирования обычным пользователем.
Незначительное число СУБД построено на иерархической модели данных.
Сетевая модель может быть представлена как развитие и обобщение иерархической модели данных, позволяющее отображать разнообразные взаимосвязи данных в виде произвольного графа.
Достоинствами сетевой модели представления данных являются:
1) эффективность в использовании памяти компьютера;
2) высокая скорость выполнения основных операций над данными;
3) огромные возможности (большие, чем у иерархической модели) образования произвольных связей.
К недостаткам сетевой модели представления данных относятся:
1) высокая сложность и жесткость схемы базы данных, которая построена на ее основе;
2) трудность для понимания и выполнения обработки информации в базе данных непрофессиональным пользователем.
Системы управления базами данных, построенные на основе сетевой модели, также не получили широкого распространения на практике.
Реляционная модель представления данных была разработана сотрудником фирмы 1ВМЭ. Коддом. Его модель основывается на понятии «отношения» (relation). Простейшим примером отношения служит двумерная таблица.
Достоинствами реляционной модели представления данных (по сравнению с иерархической и сетевой моделями) являются ее понятность, простота и удобство практической реализации реляционных баз данных на ЭВМ.
К недостаткам реляционной модели представления данных относятся:
1) отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей;
2) сложность описания иерархических и сетевых связей.
Большинство СУБД, применяемых как профессиональными, так и непрофессиональными пользователями, построены на основе реляционной модели данных (Visual FoxPro и Access фирмы Microsoft, Oracle фирмы Oracle и др.).
Основные понятия реляционной алгебры.
Математический аппарат, используемый для моделирования табличного представления данных, получил название реляционной алгебры. В ней используются следующие основные понятия.
Сущность – это объект предметной области, которая исследуется и моделируется. Другими словами сущность – это любой различимый объект, о котором необходимо хранить информацию в базе данных.
Кортеж – это экземпляр сущности. Например для сущности «Студент» кортеж – это конкретный студент, например,: студент Иванов, студент Петрови т.д. Для сущности «Предмет» кортеж – это конкретный предмет: высшая математика, физика, история и т.д.
Атрибут отражает определенное свойство, качество, признак сущности. Например для сущности студент атрибутами могут быть: № зачетной книжки, № группы, фамилия, имя, отчество, год рождения, адрес, телефон, рост, вес, цвет волос и т.д.
Домен задает множество допустимых значений атрибута. Например для атрибута «Экзаменационная оценка» это будет интервал [0, 10]; для атрибута «Предмет» – перечень все учебных дисциплин, изучаемых в ВУЗе и т.д.
Смысл доменов состоит в том, что они ограничивают сравнения и позволяют правильно моделировать предметную область. Действительно, если атрибуты связаны с одним и тем же доменом, то сравнение значений этих атрибутов имеет смысл (например, минимальные, средние и максимальные температуры можно сравнивать между собой; аналогично, можно сравнивать даты и т д.). Если же атрибуты связаны с различными доменами, то сравнение значений таких атрибутов чаще всего лишено смысла, даже если эти значения выбираются из одного и того же множества значений (стоит ли сравнивать, например, № группы с № телефона?).
Определение сущности в реляционной алгебре. Свойства сущности.(сложный, если честно)
Сущность – любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть ГОРОД, а экземпляром – Москва, Киев и т.д.
Сущность (entity) – абстрактный объект определенного вида. Набор однородных объектов представляет собой множество сущностей (entity set). Понятие сущности обладает сходством с понятием объект (object), а множества с классом объекта. Отличие в том, что отсутствуют описания методов.
Сущность это объект, который может быть идентифицирован неким способом, отличающим его от других объектов множества, т.е. можно выделить признак или ряд признаков уникальных в пределах множества. Отсюда определяется ключ сущности - группа атрибутов. Другими словами: ключ сущности - это один, или несколько атрибутов, уникально определяющих данную сущность.
Иногда сущность – конкретный экземпляр объекта, иногда – абстрактный экземпляр в зависимости от контекста.
Графически сущность изображается в виде прямоугольника.
Пример. БД кинофильмов (актеров, студий т.п.).
Кинофильм – сущность. Коллекция фильмов – множество сущностей.
По аналогии – актеры сущности, но другого вида.
Киностудия – сущность третьего вида, перечень киностудий образует множество сущностей.
В процессе проектирования определяется структура реляционной БД (состав таблиц, их структура и логические связи). Структура таблицы определяется составом столбцов, типом данных и размерами столбцов, ключами таблицы.
К базовым понятиями модели БД «сущность – связь» относятся: сущности, связи между ними и их атрибуты (свойства). Сущность – любой конкретный или абстрактный объект в рассматриваемой предметной области. Сущности – это базовые типы информации, которые хранятся в БД (в реляционной БД каждой сущности назначается таблица). К сущностям могут относиться: студенты, клиенты, подразделения и т.д. Экземпляр сущности и тип сущности - это разные понятия. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов или событий, выступающих как целое (например, студент, клиент и т.д.). Экземпляр сущности относится, например, к конкретной личности в наборе. Типом сущности может быть студент, а экземпляром – Петров, Сидоров и т. д. Атрибут – это свойство сущности в предметной области. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности. Например, для сущности студент могут быть использованы следующие атрибуты: фамилия, имя, отчество, дата и место рождения, паспортные данные и т.д. В реляционной БД атрибуты хранятся в полях таблиц. Связь – взаимосвязь между сущностями в предметной области. Связи представляют собой соединения между частями БД (в реляционной БД – это соединение между записями таблиц).
Сущности – это данные, которые классифицируются по типу, а связи показывают, как эти типы данных соотносятся один с другим. Если описать некоторую предметную область в терминах сущности – связь, то получим модель сущность - связь для этой БД.