Модели организации данных (5-9)

Основные понятия (2-4)

 

8 База данных (БД) – это специальным образом организованная и хранящаяся на внешнем носителе совокупность взаимосвязанных данных о некотором объекте, используемая различными задачами в рамках некоторой единой автоматизированной информационной системы.

Теория управления базами данных как самостоятельная дисциплина начала раз­виваться приблизительно с начала 50-х годов двадцатого столетия. За это время в ней сложилась определенная система фундаментальных понятий. Приведем не­которые из них.

8 Объектом называется элемент информационной системы, сведения о котором хра­нятся в базе данных. Иногда объект также называют сущностью (от англ., entity).

8 Классом объектов называют их совокупность, обладающую одинаковым набором свойств.

8 Атрибут (поле, элемент) - это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект характеризуется некоторым набором атрибутов.

8 Записьданных (англ. эквивалент record) — это совокупность значений атрибутов (элементов данных), принадлежащих отдельному экземпляру объекта.

8 Ключевым элементом данных называется такой атрибут (или группа атрибутов), который позволяет определить значения других элементов данных.

8 Первичный ключ — это атрибут (или группа атрибутов), который уникальным об­разом идентифицирует каждый экземпляр объекта (запись). 8 Вторичным ключом называется атрибут (или группа атрибутов), значение которого может повторять­ся для нескольких записей (экземпляров объекта). Прежде всего, вторичные клю­чи используются в операциях поиска записей.

8 Чтобы лучше понять сущность баз данных, рассмотрим пример.

Университет – 8 база данных, содержащая сведения о студентах. 8 Полями (атрибутами, элементами) базы данных будут являться столбцы таблицы с уникальными именами. 8 Записями данных – строки таблицы. На каждого студента – 1 запись. 8 № зачетной книжки в данном случае будет являться первичным ключом для записей базы данных.

8 Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим прин­ципам, среди которых в первую очередь следует выделить:

• 8 целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использования данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от структурных искажений и несанкционированного доступа;

• 8 минимальная избыточность данных обозначает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необхо­димости дублирования операций, производимых с ним.

8 Программное обеспечение, осуществляющее операции над базами данных, полу­чило название 8 СУБД - система управления базами данных. Его работа должна быть организована таким образом, чтобы реализовывались перечис­ленные принципы.

 

Модели организации данных (5-9)

Набор принципов, определяющих организацию логической структуры хранения данных в базе, получил название модели данных. 8 Модели баз данных определяют­ся тремя компонентами:

• 8 допустимой организацией данных;

• ограничениями целостности;

• множеством допустимых операций.

8 В теории систем управления базами данных выделяют модели трех основных ти­пов: 8 иерархическую, сетевую и реляционную.

8 В иерархической модели все записи образуют иерархически организованный набор, то есть такую структуру, в которой все элементы связаны отношениями подчиненности и при этом запись-потомок должна иметь только одного предка (может подчиняться только одному какому-нибудь другому элементу). Такую форму за­висимости удобно изображать с помощью древовидного графа (схемы, состоящей из точек и стрелок, которая связна и не имеет циклов). 8 Схема иерархической структуры базы данных приведен на рис. 1., 8 а на рис. 2 приведен пример, описывающий объект "Университет".

Типичным представителем семейства баз данных, основанных на иерархической модели, является Information Management System (IMS) фирмы IBM, первая вер­сия которой появилась в 1968 г.

 

8 Концепция сетевой модели данных 8 связана с именем Чарльза Бахмана. Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков 8 (рис. 3). 8

Сетевая БД состоит из набора записей и набора связей между этими записями, точнее, из набора экземпляров записей заданных типов (из допустимого набора типов) и набора экземпляров из заданного набора типов связи.

Примером системы управления данными с сетевой организацией является Integ­rated Database Management System (IDMS) компании Cullinet Software Inc., разработанная в середине 70-х годов.

 

8 Достоинства БД, основанных на сетевой или иерархической модели:

þ 8компактность;

þ высокое быстродействие.

8 Недостатки БД, основанных на сетевой или иерархической модели:

ý 8 неуниверсальность;

ý высокая степень зави­симости от конкретных данных.

 

8 Концепции реляционной модели впервые были сформулированы в работах 8 аме­риканского ученого Э. Ф. (Эдгар Фрэнк) Кодда. Откуда происходит ее второе название - модель Кодда.

В реляционной модели объекты и взаимосвязи между ними представляются с по­мощью таблиц 8 (рис. 5). 8 Для ее формального определения используется фунда­ментальное понятие " отношения ". Собственно говоря, термин "реляционная" про­исходит от английского relation - отношение.

При работе с реляционными БД используют понятия поля и записи.

Поле – это столбец таблицы, имеющий свое уникальное имя. В поле файла реляционной БД могут содержаться данные только одного типа.

Запись – это строка таблицы, представляющая собой совокупность данных, записанных в полях базы. Соответственно, в записи может содержаться неоднородная информация (данные разных типов).

В реляционной базе данных каждая таблица должна иметь первичный ключ (клю­чевой элемент) - поле или комбинацию полей, которые единственным образом идентифицируют каждую запись в таблице.

Основным достоинством реляционной модели является ее простота. Именно бла­годаря ей она положена в основу подавляющего большинства реально работаю­щих СУБД.