Реляционная модель данных. Сетевая модель данных

Сетевая модель данных

Данные в такой модели представлены в виде коллекции записей, а связи – в виде наборов. Сетевая модель – это граф с записями в виде узлов графа и наборами в виде его ребер. В основу положены графы произвольной структуры, которые отражает взаимосвязи между данными в этой модели.
На формирование связей особых ограничений не накладывается в противовес иерархический модели данных. В иерархической модели каждый потомок может иметь связь только с одним родителем, а в сетевой – с несколькими др. экземплярами.
Основные операции манипуляции с БД: поиск элемента в БД; переход от предка к некоторому потомку; переход от потомка к предку; вставка новой записи; удаление записи и др.
Достоинства: эффективное использование затрат памяти (ресурсы) при манипулировании данными; использовать для решения многих задач из–за различных связей.
Недостатки: сложность физической реализации; жесткость связи между элементами данных накладывает ряд ограничений на удобство манипуляции данными; ослаблен контроль целостности связей между записями.

Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобными для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарат алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных. Реляционная модель ориентирована на организацию данных виде двумерных таблиц.
Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами: все столбцы в таблиц – однородные (имеют одинаковый тип); каждый столбец имеет уникальное имя; одинаковые строки в таблице отсутствуют; порядок следования строк и столбцов может быть произвольным. Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы – атрибутам отношений, доменам, полям.
Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица БД имеет составной ключ. Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей), в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ – ключ второй таблицы.
Достоинства: простота моделирования и физическая реализация, высокая эффективность обработки данных.
Недостатки: отсутствие стандартных средств идентификации каждой отдельной записи.
Не будучи хронологически первой, наиболее популярной с начала 80–х гг. была и до сих пор остается реляционная модель данных. Она первая получила математическое описание, и она экономна по части базовых понятий. Первое повлекло возможность тщательного и интенсивного исследования свойств этой модели (немедленно реализованного в обширной литературе), а второе сделало ее привлекательной для программистов и пользователей.
В реляционной модели данных объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц. Взаимосвязи также рассматриваются в качестве объектов. Каждая таблица представляет один объект и состоит из строк и столбцов. В реляционной базе данных каждая таблица должна иметь первичный ключ (ключевой элемент) – поле или комбинацию полей, которые единственным образом идентифицируют каждую строку в таблице. Благодаря своей простоте и естественности представления реляционная модель получила наибольшее распространение в СУБД для персональных компьютеров.
Строки в каждой таблице – это кортеж неструктурированных единиц данных, «атрибутов». Набор кортежей, составляющий таблицу, образует математическое отношение; таким образом, модель данных представляется множеством таблиц–отношений (называемых также R–таблицами); отсюда название «реляционная», т.е. модель, представленная отношениями.
Атрибуты строк–кортежей (и таблиц–отношений) – это значения из заданных наравне с таблицами областей определения («доменов»). Разные столбцы в одной и той же или в разных таблицах могут иметь одну и ту же область определения, а могут – разные.
Значения атрибутов в таблице–отношении могут иметь только один определенный вид функциональной зависимости друг от друга, а именно, все значения в произвольном кортеже должны по отдельности зависеть только от значений столбца или группы столбцов – одних для всего отношения. Такой столбец или группа столбцов, называются ключевыми, а значения атрибутов в них – ключами.
Реляционная база данных – это набор R–таблиц и только R–таблиц, т.е. считается, что никаким иным образом (переменные, массивы и т.п.) данные в базе не представлены.
В рамках реляционной теории имеется список операций, которые можно осуществлять над R–таблицами, причем так, что результатом снова будет R–таблица. Обычно это следующие операции:
базовые операции: ограничение – исключение из таблицы некоторых строк; проекция – исключение из таблицы некоторых столбцов; декартово произведение – из двух таблиц получается третья по принципу декартова произведения двух множеств строк; объединение – объединение множеств строк двух таблиц; разность – разность множеств строк двух таблиц; присвоение – именованной таблице присваивается значение выражения над R–таблицами;
производные операции: группа операций соединения; пересечение – пересечение множеств строк двух таблиц; деление – позволяет отвечать на вопросы типа: «какие студенты посещают все курсы?»; разбиение – позволяет отвечать на вопросы типа: «какие пять служащих в отделе наиболее оплачиваемы?»; расширение – добавление новых столбцов в таблицу; суммирование – в новой таблице с меньшим, чем в исходной, числом строк, строки получены как агрегирование (например, суммирование по какому–то столбцу) строк исходной.
Помимо «основных» таблиц, «изначально» присутствующих в БД, приведенные операции позволяют получать выводимые таблицы – «представления», получаемые в результате применения операций.
Если можно говорить об основной идее использования реляционного подхода в СУБД, то это именно предсказуемость результатов работы с данными, обеспечиваемая математическим аппаратом в основе этого подхода. Действительно, поскольку в основе лежит корректная математическая модель, то любой запрос к базе данных, составленный на каком–нибудь «корректном» (формальном) языке повлечет ответ, однозначно определенный схемой данных и конкретными данными. Ничего другого для объяснения пользователю, почему он получил тот, а не иной результат, не требуется (не требуется, например, знать о физическом расположении данных на дисках или же в буферах памяти либо «заглядывать» в одни файлы, чтобы получить описания информации о других).
Кроме того, реляционный подход приносит относительную простоту работы разработчику информационной системы, поскольку прикладная область часто описывается в терминах таблиц достаточно естественно.

Дата добавления: 2015-05-09