Реляционная модель данных. Сетевая модель данных

Сетевая модель данных.

Иерархическая модель данных.

Иерархическая модель данных имеет иерархическую структуру, т.е. каждый из элементов связан только с одним вышестоящим элементом, в то же время на него могут ссылаться один или несколько нижестоящих элементов. В терминологии иерархической модели используются понятия “элемент”, “уровень” и “связь”. Элемент (узел) чаще всего представляет собой набор атрибутов, описывающих некоторый объект, хотя в общем случае это может быть любой набор данных, имеющий какой-то ключевой атрибут.

Иерархическая модель схематично изображается в виде дерева. Эта модель представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево. Иерархическое дерево имеет единственную вершину, неподчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем уровне (IBM).

Достоинства иерархической модели данных:

– простота модели (иерархия баз данных при использовании иерархической модели напоминает структуру компании или генеалогическое дерево);

– использование отношений предок-потомок;

– быстродействие.

В СУБД, реализованной на основе иерархической модели данных, отношение предок-потомок реализуется в виде физических указателей из одной записи на другую, вследствие чего перемещение по базе данных происходит очень быстро. Иерархические модели данных идеально подходят для большого числа транзакций (управление банкоматами, проверка номеров кредитных карт).

Эта модель использует ту же терминологию, что и иерархическая модель. Единственное различие между иерархической и сетевой моделями заключается в том, что в сетевой модели каждый элемент данных может быть связан с любым другим элементом. Если структура данных оказывается сложнее, чем традиционная иерархия, простота организации иерархической базы данных становится ее существенным недостатком.

Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы. В простейшем случае реляционная модель данных описывает единственную двумерную таблицу, но чаще всего эта модель описывает структуру и взаимоотношения между несколькими различными таблицами.

Развитие реляционных баз данных началось в 60-х гг., когда появились первые работы, в которых обсуждались возможности использования при проектировании баз данных привычных и естественных способов представления данных, так называемых табличных датологических моделей.

Теория реляционных баз данных, разработанная в 70-х гг. в США доктором Коддом, имеет под собой мощную математическую основу, описывающую правила эффективной организации данных. Разработанная Коддом теоретическая база стала основой для разработки теории проектирования баз данных. Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декартово произведение).

Кодд доказал, что любой набор данных можно представить в виде двумерных таблиц особого вида, известных в математике как отношения. От английского слова “relation” произошло название “реляционная модель данных”. Термин “отношение реляционной модели данных” обозначает таблицу.

Наименьшая единица данных, которой оперирует реляционная модель данных, – это отдельное атомарное для данной предметной области значение данных, которое не может быть разложено на более простые составляющие. Так в одной предметной области составляющие адреса могут рассматриваться как различные значения, а в другой – как единое целое.

Множество атомарных значений одного и того же типа образуют домен. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементам данных. В простейшем случае домен определяется как допустимое потенциальное множество значений одного типа. Например, совокупность дат рождений всех сотрудников составляет домен дат рождения, а имена – домен имен сотрудников. Домен дат рождений имеет тип данных, позволяющий хранить информацию о моментах времени, а домен имен сотрудников должен иметь символьный тип данных.

В один домен могут входить значения из нескольких колонок, объединенных помимо одинакового типа данных еще и логически. Если два значения берутся из одного и того же домена, то можно выполнить сравнение этих двух значений. В большинстве систем управления реляционных баз данных понятие домена не реализовано.

Каждый элемент данных в отношении может быть определен с указанием его адреса в формате А[i, j], где А – элемент данных, i – строка отношения, j – номер атрибута отношения. Количество атрибутов в отношении определяет его порядок. Множество значений А[i, j] при постоянном i и всех возможных j образуют кортеж или просто строку таблицы. Количество всех кортежей в отношении определяет его мощность или кардинальное число. Мощность отношения в отличие от порядка отношения может со временем меняться. Совокупность всех кортежей образует тело отношения или таблицу. Поскольку отношения являются математическими множествами, которые по определению не могут содержать совпадающих элементов, никакие два кортежа в отношении не могут быть дубликатами друг друга в любой момент времени.

Некоторое множество атрибутов образует ключ для данного отношения, если задание значений этих атрибутов однозначно определяет значение всех атрибутов в таблице. Множество атрибутов отношения является возможным ключом этого отношения тогда и только тогда, когда выполняются два независимых от времени условия:

1) уникальность – в каждый момент времени никакие два различных кортежа отношения не имеют одинакового значения для комбинации входящих в ключ атрибутов, т.е. в таблице не может быть двух строк, имеющих одинаковый ключ;

2) минимальность – ни один из входящих в ключ атрибутов не может быть исключен из ключа без нарушения уникальности.

Каждое отношение имеет, по крайней мере, один возможный ключ, так как совокупность всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Это следует из самого определения отношения.

Дата добавления: 2015-05-09