Раскройте сущность понятия «модель представления данных». Перечислите и опишите виды моделей данных.

Логическую структуру хранимых в базе данных называют моделью представления данных.

Модель данных включает в себя структуры данных, операции их обработки и ограничение целостности. С помощью модели данных можно наглядно представить структуру объектов и установленные между ними связи. В настоящее время наибольшее применение получили иерархическая, сетевая и реляционная модели данных.

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ модельданных имеет иерархическую структуру, представляющую совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры явл. дерево.

Дерево представляет иерархию элементов, наз. узлами. Под элементами понимается совокупность атрибутов, описывающих объекты. В модели имеется корневой узел, который находится на самом верхнем уровне и не имеет узлов, стоящих выше него. У одного дерева может быть только один корень. Остальные узлы, наз. порожденными, связаны между собой следующим образом: каждый узел имеет только один исходный, находящийся на более высоком уровне, и любое число подчиненных узлов на следующем уровне. Доступ к порожденным узлам возможен только через исходный узел, поэтому существует только один путь доступа к каждому узлу. А при удалении исходного узла, также удаляются и все его пораженные узлы. Поиск данных всегда начинается с корня.

Примером простого иерархического представления может служить административная структура высшего учебного заведения: институт – отделение – факультет – студенческая группа.

Достоинства иерархической модели данных:

- эффективное использование памяти ЭВМ;

- простота построения и понимания модели;

- быстродействие.

Недостатком является сложность операций по включению в иерархию информации о новых объектах базы данных и удалению устаревшей информации.

СЕТЕВАЯ модель данных похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако в сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней. В сетевой модели данных любой узел может быть одновременно и главным, и подчиненным, и может участвовать в образовании любого числа взаимосвязей с другими объектами. Графически сетевую модель данных можно изобразить в виде произвольного графа. Например, каждый преподаватель может обучать многие группы, и каждая группа может обучаться у многих преподавателей.

Достоинством сетевой модели данных явл. возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности, простота реализации взаимосвязи «многие ко многим».

Недостатком сетевой модели данных явл. высокая сложность схемы БД, построенной на ее основе, возможность потери независимости данных при реорганизации базы данных, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем.

Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы.

Реляционная модель основывается на математических принципах, вытекающих непосредственно из теории множеств и логики предикатов.

Реляционная модель определяет способ представления данных (структуру данных), методы зашиты данных (целостность данных), а также операции, выполняемые с данными (манипулирование данными).

Термин «отношение реляционной модели данных» обозначает таблицу.

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 образуют ключ для данного отношения, если задание значений этих атрибутов однозначно определяют значение все атрибутов в таблице.

Достоинства реляционной модели: простота построения, доступность понимания, возможность эксплуатации базы данных без знания методов и способов ее построения, независимость данных, гибкость структуры.

Недостатками модели являются: сложность программного обеспечения, избыточность данных.

Раскройте сущность основных понятий реляционной базы данных: тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный ключ, отношение. Перечислите условия, выполнение которых позволяет таблицу считать отношением.

Реляционная модель данных(РМД) некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени.

Пример расшифровки основных понятий реляционной БД:

Тип данныххарактеризует вид хранящихся данных.

Обычно в реляционных базах данных допускается хранение символьных, числовых данных (точных и приблизительных), специализированных числовых данных (например, суммы в денежных единицах), а также данных специального формата (дата, время, временной интервал).

Доменомназ. набор значений элементов данных одного типа, отвечающий поставленным условиям.

Понятие домена намного шире понятия «тип данных», поскольку определение домена включает в себя более детальное описание допустимых значений данных.

Домен характеризуется следующими свойствами:

· Домен имеет уникальное имя (в пределах базы данных).

· Домен определен на некотором простом типе данных или на другом домене.

· Домен может иметь некоторое логическое условие, позволяющее описать подмножество данных, допустимых для данного домена.

· Домен несет определенную смысловую нагрузку.

Понятие домена может характеризоваться как потенциальное множество допустимых значений одного типа. Например, домен "Пол" может принимать значения либо "мужской", либо "женский", а тип данных - символьный. Данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену. Например, значения доменов "Номер отдела" и "Рабочий объем" относятся к типу целых чисел, но не являются сравнимыми.

Отношение представляет собой двумерную таблицу, содержащую некоторые данные.

Условия, выполнение которых позволяет таблицу считать отношением:

1. Все строки таблицы должны быть уникальны, то есть не может быть строк с одинаковыми первичными ключами.

2. Имена столбцов таблицы должны быть различны, а значения их однородными (однотипными).

3. Все строки одной таблицы должны иметь одну структуру, соответствующую именам и типам столбцов.

4. Значения атрибутов должны быть атомарными, следовательно, отношения не могут иметь в качестве компонент другие отношения.

5. Порядок следования строк в таблице несуществен, т.к. влияет лишь на скорость доступа к строке.

Каждая строка отношения, содержащая данные, наз. кортежем.

Атрибуты представляют собой свойства, характеризующие объект любой природы, данные о котором хранятся в базе данных. В структуре таблицы каждый атрибут именуется и ему соответствует заголовок некоторого столбца таблицы.

Существуют ключи двух типов: первичные и вторичные или внешние.

Первичным ключом наз. атрибут отношения, однозначно идентифицирующий каждый из его кортежей.

Внешним ключом наз. один или несколько атрибутов отношения, содержащих ссылку на атрибут или атрибуты первичного ключа в другом отношении. С помощью внешних ключей устанавливаются связи между отношениями.

Ключ может быть составным (сложным) или простым.

Составной ключсостоит из нескольких атрибутов отношения, комбинация значений которых однозначно определяющий каждый из его кортежей.

Простой ключ состоит из одного атрибута, не содержащего повторяющихся значений или значения Null.