Модели представления информации в базах данных

Принципы организации баз данных.

К современным базам данных, а, следовательно, и к СУБД, на которых они строятся, предъявляются следующие основные требования:

ü Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос). Время отклика - промежуток времени от момента запроса к БД до фактического получения данных.

ü Простота обновления данных.

ü Независимость данных - возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей.

ü Совместное использование данных многими пользователями.

ü Безопасность данных - защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения.

ü Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД).

ü Адекватность отображения данных соответствующей предметной области.

ü Простой интерфейс пользователя.

Важнейшими являются первые два противоречивых требования: повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность.

Безопасность данных включает их целостность и защиту.

Целостность данных - устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей. Она предполагает:

· отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых записей об одном и том же факте;

· защиту от ошибок при обновлении БД;

· невозможность удаления (или каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;

· неискажение данных при работе в многопользовательском режиме и в распределенных базах данных;

· сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Целостность обеспечивается триггерами целостности - специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к конфиденциальным данным и может достигаться:

· введением системы паролей;

· получением разрешений от администратора базы данных (АБД);

· запретом от АБД на доступ к данным;

· формирование видов - таблиц, производных от исходных и предназначенных конкретным пользователям.

Модель данных – это совокупность правил порождения структур данных в базе данных, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных, последовательность их изменения

Информация в базе данных некоторым образом структурирована, т. е. ее можно описать моделью представления данных (моделью данных), которые поддерживаются СУБД. Эти модели подразделяют на:

ü иерархические,

ü сетевые,

ü реляционные,

ü объектно-ориентированные.

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».

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок.

Иерархическая модель данных базируется на графовой форме построения данных, так вершине графа соответствует тип сегмента или просто сегмент, а дугам — типы связей предок — потомок. В иерархических структурах сегмент — потомок должен иметь в точности одного предка.

Пример иерархической модели.

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.

Сетевая модель данных - это логическая модель данных, представляющая их сетевыми структурами типов записей и связанные отношениями мощности один-к-одному или один-ко-многим. Стандарт сетевой модели был создан в 1975 году организацией CODASYL (Conference of Data System Languages), которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания.

Пример сетевой модели данных.

Типичным представителем систем, основанных на сетевой модели данных, является СУБД IDMS (Integrated Database Management System).

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 в 1970 г. Его модель основывается на понятии «отношения» (relation). Простейшим примером отношения служит двумерная таблица.

Такая таблица обладает рядом свойств:

ü В таблице нет двух одинаковых строк.

ü Таблица имеет столбцы, соответствующие атрибутам отношения.

ü Каждый атрибут в отношении имеет уникальное имя.

ü Порядок строк в таблице произвольный.

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.).

Объектно - ориентированные БД объединяют в себе две модели данных, реляционную и сетевую, и используются для создания крупных БД со сложными структурами данных.

Дата добавления: 2015-05-10