ВОПРОСЫ
КЛАССИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДАННЫХ
ПОНЯТИЕ МОДЕЛИ ДАННЫХ
Одно из важных мест взаимодействия пользователей с компьютером занимают языки запросов, используемые для извлечения информации из БД. Качество выполнения запросов пользователей зависит от структуры представления данных (модели данных), рассматриваемой предметной области.
В теории БД понятие модель данных является одним из фундаментальных. Модель – широкое понятие, включающее в себя множество способов представления изучаемой информации.
Модель данных – это совокупность функциональных характеристик объектов и особенностей представления информации.
Модель данных – это совокупность, трёх составляющих:
1) набора типов данных (являющихся блоками при построении БД);
2) набора операторов или правил вывода, предназначенных чтобы находить, выдавать или преобразовывать информацию, содержащуюся в любых частях структуры;
3) набор правил целостности, которые определяют множество непротиворечивых состояний базы данных.
В настоящее время предложено более 30 моделей данных. Некоторые из них: реляционные, сетевые, иерархические, модели данных «сущность-связь», бинарные модели, семантические сети, инфологические модели, патологические модели, физические.
Все БД могут быть разделены на три основных (классических) типа: иерархические, сетевые и реляционные. Назначение типа определяется тем, с помощью какоё модели данных представлена информация.
Иерархическая модель данных. Её появление связано с тем, что в реальном мире многие связи соответствуют иерархии, когда один объект выступает как родительский, а с ним может быть связано множество подчинённых объектов (дочерних).
Основной структурой представления информации в иерархической модели данных является дерево. Дерево определяют как связный граф, не имеющий циклов. (Граф – это математическая конструкция, состоящая из вершин и рёбер) Все вершины разбиты на уровни. На самом высшем уровне находится только одна вершина, которая называется корнем дерева. Любой уровень можно достигнуть через корень дерева. Он соединяется рёбрами со всеми вершинами, находящимися на втором уровне, и только с ними. Вершины второго уровня соединяются с вершинами третьего уровня так, что каждая вершина третьего уровня соединяется только с одной вершиной второго уровня и т.д. Графическое изображение дерева имеет следующий вид (Рис. 2):
Рис. 2. Дерево
В дереве соотношение между верхними и нижними объектами имеет характер «один ко многим».
Положительные стороны использования иерархической модели данных:
- эффективное использование памяти компьютера,
- простота выполнения операций.
Сетевая модель данных. Её основой является сеть, т.е. произвольные графа, в вершинах, которых записана соответствующая информация, а рёбра соответствуют связям между ними. Каждое ребро соединяет две вершины. В сетевой структуре вершина может быть связана с любой другой. В сетевой структуре два уровня взаимосвязанных объектов: соотношение между ними – «многие ко многим».
Рис. 3. Пример сетевой структуры
Примером сетевой модели может служить генеалогическое дерево человека.
Реляционная модель данных. Представляет собой совокупность данных, содержащихся в двухмерных таблицах, соединённых между собой отношениями. Любые данные можно преобразовать в простую таблицу. Такое представление является наиболее удобным и для пользователя, для и машины.
Название данной модели происходит от латинского слова relation, что в переводе означает отношение.
Каждая строка представляет собой совокупность строк и столбцов. Каждая строка описывает определённый объект. Каждый столбец содержит однородную информацию, т.е. элементы этого столбца имеют одинаковую природу (тип). Пример таблицы реляционной БД.
| № | Ф. И. О. студента | Дата рождения | Домашний адрес |
В терминах БД строку называют записью, столбец – полем.
БД состоит из записей, а записи делятся на поля. Запись является наименьшей единицей обмена данными между оперативной и внешней памятью; поле – наименьшая единица обработки данных.
1. Дайте определение предметной области, объекта и атрибута?
2. Что называют банком данных?
3. Сформулируйте определение базы данных?
4. Дайте определение СУБД?
5. Перечислите и расшифруйте функции СУБД?
6. Каким образом представлены данные в БД?
7. В чём суть логической и физической независимости данных?
8. Что называют моделью данных?
9. Перечислите основные модели данных и дайте им характеристику?