Модели организации данных

Проектирование баз данных

Проектирование БД заключается в ее многоступенчатом описа­нии с различной степенью детализации и формализации, в ходе ко­торого производится уточнение и оптимизация структуры БД. Про­ектирование начинается с описания предметной области и задач ИС, идет к более абстрактному уровню логического описания дан­ных и далее – к схеме физической (внутренней) модели БД. Трем основным уровням моделирования системы – концептуальному, логическому и физическому соответствуют три последовательных этапа детализации описания объектов БД и их взаимосвязей.

На концептуальном уровне проектирования производится смы­словое описание информации предметной области, определяются ее границы, производится абстрагирование от несущественных де­талей. В результате определяются моделируемые объекты, их свой­ства и связи. Выполняется структуризация знаний о предметной об­ласти, стандартизируется терминология. Затем строится концепту­альная модель, описываемая на естественном языке. Для описания свойств и связей объектов применяют различные диаграммы.

На следующем шаге принимается решение о том, в какой кон­кретно СУБД будет реализована БД.

Выбор СУБД является сложной задачей и должен основываться на потребностях с точки зрения ИС и пользователей. Определяю­щими здесь являются вид программного продукта и категория поль­зователей (или профессиональные программисты, или конечные пользователи, или и то и другое). Другими показателями, влияющи­ми на выбор СУБД, являются:

• удобство и простота использования;

• качество средств разработки, защиты и контроля БД;

• уровень коммуникационных средств (в случае применения ее в сетях);

• фирма-разработчик;

• стоимость.

Каждая конкретная СУБД работает с определенной моделью данных. Под моделью данных понимается способ их взаимосвязи: в виде иерархического дерева, сложной сетевой структуры или свя­занных таблиц.

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

- допустимой организацией данных;

- ограничениями целостности;

- множеством допустимых операций.

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

Терминологической основой для иерархической и сетевой моделей являются понятия: атрибут, агрегат и запись. Под атрибутом (элементом данных) понимается наименьшая поименованная структурная единица данных. Поименованное множество атрибутов может образовывать агрегат данных. В некоторых случаях отдельно взятый агрегат может состоять из множества экземпляров однотипных данных, или, как еще говорят, являться множественным элементом. Наконец, записью называют составной агрегат, который не входит в состав других агрегатов. В иерархической модели все записи, агрегаты и атрибуты базы данных образуют иерархически организованный набор, то есть такую структуру, в которой все элементы связаны отношениями подчиненности, и при этом любой элемент 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). Пример иерархической структуры базы данных приведен на рис. 1.

Рис. 1. Схема иерархической модели данных

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

Концепция сетевой модели данных связана с именем Ч. Бахмана. Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков (рис. 2).

Рис. 2. Схема сетевой модели данных

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. Она предназначена для использования на «больших» вычислительных машинах. Архитектура системы основана на предложениях Data Base Task Group (DBTG), Conference on Data Systems Languages (CODASYL), организации, ответственной за определение стандартов языка программирования Кобол.

Среди достоинств систем управления данными, основанных на иерархической или сетевой моделях, могут быть названы их компактность и, как правило, высокое быстродействие, а среди недостатков - неуниверсальность, высокая степень зависимости от конкретных данных.

Дата добавления: 2014-01-07