Модели данных
Ядром любой БД является модель данных. Модель данных – это совокупность структур данных, ограничений целостности и операций их обработки. Различают иерархическую, сетевую и реляционную модели данных.
6.2.1. Реляционная модель данных
Реляционная модель БД организуется и хранится в форме таблиц. Все современные БД (DBASE, PARADOX, АССESS) имеют реляционную модель данных. Понятие "реляционный" (relation (анг) – отношение) связано с разработками американца Е.Кодда, специалиста в области систем баз данных.
В реляционных БД выделяют следующие структурные элементы: таблица, запись, поле (рис.6.1).
Таблица - основной структурный объект БД. Таблица – это совокупность экземпляров записей одной структуры.
Запись - основной структурный элемент таблицы и является совокупностью логически связанных полей (строка таблицы).
Поле – элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации – реквизиту (столбец таблицы).
Таблица "Студент"
Рис.6.1. Пример реляционной таблицы
В таблице обязательно указываются поля, которые являются ключами. Ключ может быть первичным или вторичным.
Первичный ключ – это одно (простой ключ) или несколько полей (составной ключ), однозначно идентифицирующих запись. Такие поля не могут повторяться в различных записях (например, номер по порядку).
Вторичный ключ – это одно или несколько полей, которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков, поэтому, в отличие от первичного ключа, значения вторичного ключа могут повторяться в различных записях. Таким образом, по значению первичного ключа можно найти уникальный (единственный) экземпляр записи, а по вторичному ключу несколько записей.
Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:
Ø каждый элемент таблицы – один элемент данных;
Ø все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (символьный, числовой, даты и времени и др.);
Ø каждый столбец имеет уникальное имя;
Ø одинаковые строки в таблице отсутствуют;
Ø порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.
При описании реляционной модели часто используют понятия отношение, кортеж и домен. Отношения представлены таблицами, строки которых соответствуют записям (кортежам), а столбцы – полям, атрибутам отношений (доменам).
6.2.2. Иерархическая модель данных
Иерархические БД – базы, в которых используются структуры в виде деревьев. К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На самом верхнем уровне иерархии имеется один и только один узел – корень (рис.6.2) – уровень 1.
Рис.6.2. Иерархическая модель данных
Каждый узел, кроме корня, связан с одним узлом на более высоком уровне, называемом исходным для данного узла. Ни один элемент не имеет более одного исходного. Каждый элемент может быть связан с одним или несколькими элементами на более низком уровне (уровни 2, 3 и т.д.). Они называются порожденными. Таким образом, к каждой записи БД существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как видно из рис.6. для записи С4 путь проходит через записи А и В3. Применялась на носителях типа магнитной ленты.
6.2.3. Сетевая модель данных
Сетевая модель организует данные в виде сетевой структуры. Структура называется сетевой, если в отношениях между данными порожденный элемент имеет более одного исходного. Эта система отношений образует произвольную сеть. Допускается, что любой элемент сети может быть связан с любым количеством других элементов (рис.6.3).
Рис.6.3. Сетевая модель данных