Лекции по Основам ВТ

наделяются свойствами замкнутых систем.

В зависимости от особеностей моделей поддерживаемых БД различают

следующие системы: системы со структурированными, неструктурированными и

частично структурированными БД. Системы со структурированной БД

ориентированы на предварительную классификацию объектов реального мира

на установление свойств и связей, которые будут фиксироваться в БД, а

также на предварительное определение форматов для хранения данных.

Структурированные БД называются также форматированными или БД с

детерминированной схемой. БД с детерминированной схемой удается

представить как массовые предсказуемые события в предметной области. В

системах с неструктурированной БД совокупность видов свойств и видов

взаимосвязей объекта с другими объектами определяется только в момент

появления каждого реального объекта в поле знания СУБД.

Среди детерминированных систем в зависимости от типа модели данных,

поддерживаемых БД различают: 1) иерархические БД; 2) сетевые БД; 3)

реляционные БД.

Некоторые системы сочетают в себе особенности систем различных

классов. Например, возможность связывания между собой деревьев делает

структуру, ограниченной сетью в то время как идеология обработки данных

и особенности использования языковых средств сохраняют черты, присущие

иерархическим системам. Такие системы относятся к классу смешанных

систем. Кроме того имеются системы, позволяющие поддержать одновременно

несколько разнотипных моделей — мультимодельные системы.

Модели неструктурированных данных условно разделяются: 1)

дескрипторные; 2) дескрипторные с грамматикой; 3) модели на

семантических сетях; 4) фреймовые модели.

По числу поддерживаемых СУБД уровней моделей данных различают: 1)

одно-уровневые системы; 2) двух-уровневые системы; 3) трех-уровневые

системы.

То есть концептуальный, внешний и внутренний уровни. Несмотря на

широкое использование этой концепции в теоритических исследованиях, на

практике СУБД часто объединяют концептуальный и внутренний уровни

представления, иногда может отсутствовать аппарат подсхем как внешний

уровень. Однако имеются системы, поддерживающие более чем 3 уровня

представления данных: 1) информационные (такие СУБД, которые позволяют

организовать поиск, выдачу нужных данных из БД поддерживая их

целостность, актуальность. Если в БД осуществляется кроме того иная

обработка по получению информации, не хранящейся в явном виде в БД —

операционные системы); 2) операционные системы (свойства операционности

могут быть заложены в СУБД, например, могут обеспечиваться прикладными

программами (модулями) общего или функционального назначения).

Классификация по сфере приминимости.

СУБД делятся: 1) универсальные (такие СУБД настраиваются на ту или

иную предметную область путем создания соответствующей БД и прикладных

программ); 2) проблемно-ориентированные системы.

Проблемная ориентация СУБД может быть обусловлена различными

причинами: 1) особенностями использования языковых средств; 2) включение

в СУБД процедур обработки данных, учитывающих предметную область.

Большинство СУБД являются универсальными с широким спектром

применения.

По допустимым режимам работы различают системы с пакетной, местной и

телеобработкой. Изначально многие СУБД обладали возможностью

обеспечивать только пакетного режима работы.

По характеру хранимой информации выделяют БД для экономической, научно-

технической, социально-политической, технологической и др. информации.

По способу организации обработки данных различают: 1) локализованные

(достаточно 1 ЭВМ); 2) распределенные БД (БД реализуется на нескольких

ЭВМ).

Распределенные БД (РБД).

Первоначально РБД отождествлялась с рапределенной БД по узлам сети,

однако распределяться могут и другие компоненты БД, поэтому здесь

используется понятие РБД, которое в процессе ипользования (ее

компоненты) должны быть разделены только физически, но не логическом

уровне. Логическая интеграция РБД означает, что вся РБД потенциально

доступна из ( узла. В системах с РБД кроме понятия “схема” вводится

понятие “супер-схема” — описание РБД как логически целой информационной

совокупности. В РБД функции АБД распределены между администратором

интегрированной БД и администраторами локальных БД. ПО каждого узла сети

кроме компонентов, используемых в локальных БД содержат 2 дополнительных

компонента: средства управления связью, сетевую систему управления БД. С

помощью сетевого компонента выявляются сведения о нахождении данных в

системе, определяется, куда послать запрос на обработку.

Преимущества и недостатки РБД.

Преимущества:

РБД позволяет совместить децентрализованные и централизованные

системы, т.е. есть возможность распределения нагрузки между различными

компонентами системы. РБД обладает лучшими адаптивными свойствами и

меньшей увствительностью к выходу из строя отдельных компонентов.

Недостатки:

Сложность. В РСУБД больше функций, чем в обычной СУБД. Проблемы

синхронизации при обработке поисковых и корректирующих запросов. Сложная

задача проектирования БД как на логическом, так и на физическом уровнях.

В РБД часто появляются дополнительные уровни модели данных (

увеличивается время обработки. Сложнее стоит вопрос с ЗИ.

(схема №7)

(схема №8)

Классификация РБД. В зависимости от однородности компонентов РБД

различают однородные (гомогенные) и разнородные (гетерогенные) чаще

всего эта классификация производится относительно используемых ЭВМ и

СУБД. Гомогенные системы являются более простыми как с точки зрения

проектирования и эксплуатации, гетерогенные более сложные и гибкие. По

распределяемым ресурсам различают: системы с распределенными БД и

распределенными СУБД. Системы РБД могут быть как с распределенными, так

и с едиными СУБД. Системы с расп-ми СУБД обязательно являются системами

с РБД. Наряду с очевидными достоинствами распределенные системы с

централизованой БД имеют и недостатки. Высокая стоимость передачи

данных, низкая надежность, большое время реакции системы. В

многомашинном комплексе технических средств могут эффективно

распределятсяся отдельные ф-ии системы обработки данных. Так ф-я по

управлению данными могут быть переданы отдельной ЭВМ, такие системы

называются внутрикомплексные распределенные системы со

специализированными ЭВМ . Машины выполняющие ф-ии управления БД называют

процессорами БД или файловыми процессорами. Их роль обычно несут

универсальные ЭВМ. ЭВМ которые используются для выполнения всех

остальных фынкций по обработке данных за исключением управления БД

называются главными машинами . Кроме того аналогичное распределение

функций может быть выполнено в рамках 1-й ЭВМ такие машины называются

би—функциональными . Применение таких машин отл их от стандартного

применения БД по способу организации процесса внутримашинной обработки

данных. БД в системах с РБД могут : равноправными и неравноправными.

Сеществует много способов распределения данных по узлам сети, крайним

вариантом является полностью избыточные сети, в которых инфа дублируется

в каждом узле сети. Распределенные системы – это системы в которых ни

какая инфа хранится не более чем в 1-м узле. По способу адресации

запроса системы с распределенными БД делятся на безадрессные и с явной

адресацией. В без адрессных системах используются разные способы

определения место нахождения нужных данных , а именно хранение

справочников в каждо узле, а также последовательный опрос узлов. В

соответствии с топологией выделяют: сетевые, иерархические,

звездообразные. Различают физ и логическая топология. Физическая

топология определяет действ-й путь прохождения запроса в сети.

Логическая топология определяет связи БД с пользователем без деталей их

физической реализации. (((СХЕМА((( .

МОДЕЛИ ДАННЫХ. Инфологический подход проектирования БД.

БД преставляет некоторую целевую модель предметной области. При

проектировании любой БД проектировщик должен уметь выделить и описать

те факторы которые четко определяют границы предметной области.

Следующим этапом является отображение ранее описаных факторов в

структуре БД. Предметная область БД считается определенной если извесны

все существующие в ней объекты их свойства и отношения. Предпологается

что ПО БД ((( в некоторый момент времени может быть описан

савокупностью предложений некоторого языка определяющего все все

истинные в момент времени t факты. БД представляет собой описание

состояния предметной области на формализованом языке. Проектирование

любой БД начинается с предварительной структуризации предметной области

, идет классификация объектов предметной области, устанавливаются их

взаимосвязи и т.д. Согласно инфологическому подходу при проектировании

БД необходимо различать след явления реального мира- инфу об этих

явлениях, представление этой инфы посредством данных.Объектные системы

имеют следующие сост-я: объект, св-ва, связь, время. Эти состоляющие

являются основными состояниями объектной системы.

Объект в инфологической подходе это то о чем в информационной

системе должна накапливатся инфа. Выбор объекта происходит в

соответствии с целевым назначением информационных систем. Сами объекты

могут рассматриватся как атамарные , либо как составные. Один и тот же

объект, но в различных приложениях может рассматриватся как атамарный

или составной. Для каждого объекта должна быть произведена декомпозиция

с выделением отдельных компонентов. Каждая связь между объектами по

числу входящих в нее объектов характеризуется степенью n , объекты имеют

определенное состояние как в отдельные моменты времени, так и в течении

временных интервалов. Концепции времени позволяют строить динамические

модели(модели реального времени) в которых отображаются зависимость от

времени состовляющие объекты системы. Основные состовляющие объекты

системы. могут быть скомбинированые в базисные структуры называемые эл-е

ситуации . Для конкретной предметной области (для определения типа

объектов)эл-я ситуация, существующая в некоторый момент времени наз-ся

элементарными фактами.. Объекты групируются в типы объектов , группы

объектов, св-ва формируют атрибуты, эл-е ситуации групируются в типы эл-

х ситуаций. Информационная сфера представляется понятиями с помощью

которых можно формально описать и проанализировать об объектной системе.

Основные понятия- Сведения: для каждого определяется предметная цель,

те указывается к чему она относится , а именно к объекту, объектной

группе, связи , вр-ни, ситуаций. Одни и те же сведения могут относится

к одной и той же состовляющй объектной сист и наоборот. Определеные

однозн-е сведения наз-т универсальным именем. Сведения не имеющие

универсальной однозначности наз-ся локальным именем. Структура эл-го

сообщения соотв-т структуре эл-й ситуации , х –свед об объекте ,

у –свед об связях, z- свед о времению. Эта тройка содержит полную инфу

об объекте . Если хотя бы одна из этих составляющих отсутствует то

получится не полное эл-е сообщение. Полное эл-е сообщение выражают эл-е

ситуации объект системы и выступает в качестве эл информационных единиц.

Чтобы отобразить объект сист в информацию сферу необходимо опред какие

объекты важны для данного применения, какие св-ва должны иметь , какие

связи существуют между объектами, какие имена можно присваивать

отдельным сост-м объектной системы. Выполненая спецификация и

представляет собой инфологическую модель объект-й сист в которой

полностью отображены св-ва. Кроме инфологического подхода существует ряд

других подходов проектированию информационных моделей которые

основываются на разл-х эл-х базисных конструкция. Основные разл-я

подходов состят в уровне абстрагир-я и выборе сост базисных конструкций

Модель сущность связь. Эта модель является не формальной моделью

предметной области и используется на этапе инфологического

проектирования БД. Она позволяет моделировать объекты предметной области

в которых применяется БД. Простота модели применение естественного

языка, легкость ее понимания позволяет использовать ее как инструмент с

целью сбора инфы о предметной области. Основное назначение модели

сущность связь – это семантическое описание предметной области и

предоставление инфы для обоснования выбора видов моделей и структур

данных . Основными компонентами моделей являются: сущность, атрибут и

связь. Составляющие время в составе констукционных элементов в явном

виде отсутствует. Сущность. Собирательное понятие, некоторая абстракция

реально существующего объекта, процесса и явления, о котором необходимо

хранить инфу в системе. В качестве сущностей в моделях предметной

области могут рассматриваться материальные объекты реальной

действительности (предприятия, изделия, сотрудники и т.д., а также не

материальные: описание книг, статей и т.д.).

Атрибут- поименованная характеристика сущности. Атрибут принимает

значения из некоторого множества значений. В модели атрибут выступает в

качестве средства, с помощью которого моделируется свойства сущностей.

Сущность книга: название, ФИО автора, год издания. Для того чтобы задать

атрибут в модели необходимо присвоить ему наименование, привести

смысловое описание объекта, определяется множество допустимых значений,

указывается роль для чего он используется. Основная роль атрибута

-описание свойства сущностей.

Связь. В модели, связь выступает в качестве средства с помощью

которого представляются отношения между сущностями в предметной области.

При анализе связей между сущностями могут встречаться бинарные

связи(связи между 2-мя сущностями )тернарные (связи между 3-мя

сущностями) и нарные связи. Наиболле часто используются бинарные связи.

Для определения характера взаимосвязи между парами связанных элементов

используются отображения и ассоциации. Ассоциация – односторонняя связь.

Отображение- савокупность ассоциаций(прямой и инверсной те это 2-х

сторонняя связь).

Бинарные связи.

Отображение 1:1 Это отображение представляет такой тип связи между

элементами а и в. Когда каждый экземпляр элемента а соответствует

экземпляру в и наоборот.СХЕМА1. Один ко многим (1:М). Под этим

отношением подразумевается такой тип связи между элементами а и в когда

одному экземпляру элемента а соответствует 0,1 или несколько экземпляров

элемента в. Однако каждому экземпляру элемента в соответствует только

один экземпляр элемента а. СХЕМА2. Отображение многие к одному (М:1).

СХЕМА3. Многие ко многим (М:М) С помощью отображения многие ко многим

определяются такой тип связи при которых каждому экземпляру а может

соответствовать 0,1 или несколько экземпляров элемента в и наоборот.

СХЕМА4. Ассоциация типа 1(простая). Ассоциация этого типа определяет

однонаправленную связь от элемента а к элементу в при которой одному

тому же экземпляру а соответствует один и тот же экземпляр элемента в.

При этом обратная связь не определена. СХЕМА5. Ассоциация типа М

(сложная). Определяет однонаправленную связь от элемента а к элементу в

при котором одному и тому же экземпляру а соответствует 0,1 или

несколько экземпляров элемента в, при этом обратная связь не определена.

СХЕМА6. Структура данных. Структурирование данных базируется на

использовании концепции агригации и обобщения. Например: в файловой

структурах реализующих модель (“плоский фаил”). Понятие базиса

подразумевает 4-х типов логических структур данных. Поле (поименованая

единица данных), запись (поименованая савокупность полей), фаил

(поименованая савокупность экземпляров записей одного типа), набор

файлов (поименованая савокупность фаилов), элемент данных- наименьшая

поименованая единица данных. к которой СУБД может непосредственно

адресоватся. СХЕМА. Агрегат данных- поименнованая савокупность

элементов данных внутри записи которую можно рассматривать как единое

целое. Агрегат данных может быть как простым так и составным. СХЕМА.

Запись-поименованая савокупность элементов данных или элементов данных и

агрегатов. Запись – это агрегат не входящий в состав ни какого другого

агрегата. Набор- поименованая савокупность записей образующих 2-х

уровневую иерархическую структуру. Групповое отношение- используется для

задания связей между группами в БД(1:1,1:М,М:1, М:М)

Операции над данными включают в себя селекцию данных, т.е. выделение

из всей совокупности именно тех данных, над которыми должна быть

выполнена требуемая операция. Селекция выполняется любым из способов с

учётом логической позиции данного, значения данного (абсолютного), связи

между данными. При селекции по значению данных, критерий селекции может

определять простые или булевые условия отбора. Простые условия имеют

вид: (Оператор

условия: , =, …). На основе простых условий можно построить более

сложные булевые условия (и, или, не, …). (Например: Образование = Высшее

AND стаж > 1года).

Виды операций по характеру действия: --идентификация данного и

нахождение его в позиции БД --(чтение) выборка данного из БД --

включение (запись) данного в БД --удаление данного из БД (или группы

данных) --(изменение) модификация данных в БД.

Процедуры БД. Это последовательнсть операций, позволяющих

реализовывать определённые алгоритмы обработки данных. Особенность любой

процедуры БД – неделимость её действий (подобно макрооперации). Прцедуры

БД – мощные и гибкие средства, позволяющие существенно расширять

свойства модели данных.

Моделирование знаний и данных. Это ключевой вопрос предметной области

в теории автоматизированных БД. Виды моделей: --модель предметной

области --модель данных --модель БД --модель Базы Знаний. Каждая

модель хранит знания о моделируемом фрагменте предметной области

(информационная функция модели). Содержание знаний является

семантической стороной.

Смантика модели – то, что отвечает за смысловое содержательное

сходство модели с оригиналом.

Синтаксис модели – совокупность формальных выразительных средств

модели для представления её структуры. Основные синтаксические элементы

– это знаки, из которых путём пространственного расположения строятся

графы как синтаксическое представление модели, т.е. теоретическое

представление об объекте, что предполагает использование имеющейся

априорной информации в качестве теоретических знаний, накопленных в

научно-технической документации и в памяти специалистов. Для таких

моделей существенны математический и инструментальный аспекты.

В математическом аспекте модель данных представляет собой результат

процесса моделирования, в качестве объекта выступают модели: предметная

область, БД и знания.

В инструментальном аспекте модель рассматривается не как результат

моделирования, а как средство (инструмент) конструирования этого

результата, т.е. модель, реализованная на ЭВМ становится

инструментальным средством моделирования.

Модель предметной области БД подразделяется на: --концептуальную

(инфологическую) --даталогическую. Инфологическая модель ориентирована

на пользователя, даталогическая на реализацию в конкретной

вычислительной среде.

Проектирование БД.

Этапы: Схема. 1.Проектирование. 2.Материализация.

3.Конвертирование. 4.Интеграция. 5.Эксплуатация. 6.Развитие,

совершенствование и сопровождение.

1.Проектирование БД. Структура БД является моделью предметной

области, она должна точно представлять и удовлетворять её требованиям.

Поэтому необходимо, чтобы проектирование поддерживалось всеми

функциональными подразделениями предприятия, которые обязаны описать и

определить элементы данных с точки зрения управляющего и пользователя.

На этом этапе АБД должен устранить все противоречия и двусмысленности в

определениях. Фактически проектирование сводится к описанию области

проектируемой в терминах её наиболее важных объектов и внутренних

связей. На этом этапе особую роль играет словарь данных. Проект БД

должен быть легко расширяемым (модифицируемым) и программно

модернизируемым.

2.Материализация БД. Более сложно. После определения физической

структуры, удовлетворяющей эксплуатационным требованиям (паспорт БД).

Описание структуры физической БД необходимо передать СУДБ. Чаще, такие

описания заносятся в библиотеку описания БД, куда по необходимости могут

заноситься и логические представления (взаимосвязи) (внешние модели). До

загрузки среды БД желательно реализовать её экспериментальный прототип,

или построить её модель. На основе прототипа можно получить приемлемую

оценку эксплуатационных характеристик БД, в том числе заранее

спрогнозировать увеличение увеличение объёма БД и числа её функций.

Применение полной БД без предварительного тестирования недопустимо. С

увеличением объёма данных (числа связей) в БД время обработки запросов

увеличивается и может стать очень большим (критически) при неправильном

представлении структуры БД.

Шаги (подуровни) проектирования БД: Схема. 1.Идентификация основных

объектов предметной области + Идентификация использующих прикладных

программ (утилит) для внедрения. 2.Определение объектов и их

взаимосвязей. 3.Построение собственного словаря данных (тезаурус). 4. А)

Построение концептуальной модели предметной области. Б) Построение

логической (инфологической) модели. В) Моделирование – создание реальной

модели. 5.Анализ и оценка.

Физика внутренних процессов в процессе проектирования: Схема.

1.Создание скелетных структур для физической БД и внешних моделей.

2.Загрузка прототипа БД. 3.Проверка соответствия прототипа

эксплуатационным требованиям. 3.1.Утилиты (прикладные программы).

4.Проверка: отвечает ли прототип эксплуатационным требованиям (если да,

то 5., если нет то 4.1.). 4.1.Вернуться на этап 1.Проектирование.

5.Проверка: выполнены ли требования по безопасности, секретности,

разграничения доступа (если да, то 6., если нет, то 5.1.).

5.1.Совершенствовать систему безопасности, секретности и разграничения

доступа. 6.Загрузка полной БД. 7.Проверка на соответствие

эксплуатационным требованиям. 8.Проверка: получены ли требуемые

характеристики БД (если нет, то вернуться к 1.Проектированию, если да,

то перейти к 3.Конвертирование.

3.Конвертирование данных во вновь созданную БД. БД часто развиваются

из уже существующей БД обработки данных. Схемка. 9.Проверка: все ли

существующие наборы данных подлежат конвертированию (если нет, то 9.1.,

если да,то 10.) 9.1.Выделить не подлежащие конвертированию наборы

данных. 10.Перейти к созданию физической БД на этапе 2. И включить БД

для прикладных пограмм в единую БД.

4.Интеграция конвертированных данных и новых прикладных программ для

работы в среде вновь созданной БД. Этот этап может сильно пересекаться с

этапом 3., поэтому на этом этапе необходимо обеспечить возможность

простого изменения физической структуры БД, т.е. поддержку разработки

прикладных программ, предназначенных для управления БД.

5.Эксплуатация. Здесь, все использующие БД прикладные программы

работают с полной загрузкой, поэтому здесь задействуют структуры,

которые обеспечивают секретность, безопасность и разграничение доступа.

Необходимо предусмотреть процедуры восстановления данных с контрольной

точки (точки повреждения).

6.Сопровождение – последний этап жизненного цикла системы с БД.

Практически в любой области постоянно поисходят изменения. Это означает

приспосабливание к изменениям. В большинстве случаев современные БД не

требуют больших трудозатрат, это связано с мобильностью, адаптивностью

БД и т.д.

Состав группы АБД. Эксперт по вопросам эксплуатации – эксперт-

менеджер, до 2-ух человек (эксперт по связям с группой эксплуатации).

Эксперт по системным вопросам (до 4-ёх человек) (эксперт программного

обеспечения). Эксперт по прикладным программам (до 4-ёх человек)

(системные аналитики). Эксперты по сопровождению словаря данных –

библиотекари (2 человека). Эксперты по языку запроса (до 2-ух человек)

(поддерживают диалоговые режимы работы). Ревизор – 1 человек (выявляет

недостатки в работе созданной системы).

Функции словаря данных: --Ревизор системы обработки данных

–Компиляторы и библиотеки программ –АБД –Генератор отчётов –Любые

прикладные программы –БД –СУБД. Это схема.

Модели данных в процессе проектирования.

Концептуальная модель (модель предметной области)—выражает организацию

упорядочивания и обмена представлениями. Она не зависит от СУБД . Любую

концептуальн . модель необходимо отобразить в логическую модель ,

поддерживаемую в конкретной СУБД , а логическую в физическую, т.е. как

при проектировании обычных БД.

Обзор моделей данных

Иерархическая модель данных

Древовидные иерархические структуры широко используются в повседневной

человеческой деятельности Древовидные структуры—всевозможные

классификаторы, ускоренный поиск информации, иерархические

функциональные структуры управления.

Иерархические модели данных базируются на использовании графовой и

табличной форм представления данных.

В графической диаграмме схема БД: вершина графа—используется для

интерпретации типов сущностей , а дуги – для интерпретации типов связей

между типами сущностей . При реализации , вершины представляются

таблицами описаний экземпляров сущностей соответствующего типа.

Основные внутренние ограничения иерархической модели данных :

1 все типы связей должны быть функциональными: 1:1 1:М М:М

2 структура связей должна быть древовидной (графовой)

3 Процесс структурирования данных в иерархической модели имеет

особенности: древовидная структура или дерево – это связанный

ориентированный граф, который не содержит цикла . Обычно при работе с

графом выделяют конкретную вершину и определяют ее как корень графа, в

который не должно заходить ни одно ребро, т.е. дерево становится

ориентированным. Ориентация определяется от корня , корневое дерево как

ориентир графа может определяться сдедующим образом: имеется

единственная вершина, называющаяся корнем , в которую не заходят ребра,

а во все остальные вершины заходит только одно ребро, или нет циклов.

С точки зрения программирования , граф рассматривается как

структура , состоящая из меньших деревьев (поддеревьев) , как

рекурсивная структура. Рекурсивно дерево определяется как конечное

множество Т , состоящее из одного , двух или более узлов, таких , что

существует один специально выделенный узел, называемый корнем. Остальные

узлы разбиты на n непересекаемых подмножеств Т1...Тn , каждое из

которых является деревом.

Из определения дерева следует , что любой узел дерева –корень

некоторого поддерева , принадлежащего полному дереву. Число поддеревьев

– степень узла . узел называется концевым, если имеет 0 степень. Иногда

концевые узлы называют листьями, а ребра ветвями. Узел не являющийся ни

корневым ни концевым , называется узлом ветвления.

Иерархическая древовидная структура ориентирована от корня и

удовлетворяет условиям: иерархия всегда начинается с корневого узла ; на

первом уровне иерархии может находиться только корневой узел ; на

нижнем уровне находятся порожденные узлы. Каждый порожденный узел ,

находящийся на i-ом уровне , связан только с одним непосредственно

исходным узлом, находящемся на i-1 уровне иерархии ; каждый исходный

узел может иметь 1 или несколько порожденных узлов, называющихся

подобными ; доступ к каждому порожденному узлу выполняется

непосредственно через его исходный узел; существует единственный

иерархический путь доступа к узлу начиная от корня дерева.

Таблица1. Более чем 15-м уровнем вложенности не пользуются.

Если между узлами нет других узлов , то тогда это будут

непосредственно исходный и порожденные узлы.

Графическая диаграмма схемы БД для иерархических БД называется

деревом определения .

Вершина дерева определения БД соответствует введенным типам

групп записей, с помощью которых выполняется интерпретация типов

сущностей. При этом в корневой вершине дерева определения соответствует

тип корневой группы , а остальным вершинам типы зависимых групп.

Дуга дерева отношений соответствует групповому отношению. Дуги

обычно называют связью исходной – порожденной .

На внутреннем уровне древовидные структуры могут быть представлены

различным способом. (пример: отдельные экземпляры структуры м/б

представлены как экземпляры записи файла )

Многие иерархические СУБД (реляционные) могут поддерживать

несколько различных БД , в этом случае каждая БД на внутреннем уровне

представляется одним файлом, который объединяет экземпляры записей

одного типа со структурой,

соответствующей схеме этой БД.

Прародитель всех иерархических БД является 1 модель СУБД Ака.

Структурными единицами в этой БД являлись: поле, сегмент, физическая

связь, логическая связь, физическая БД.

Поле—поименованная наименьшая единица данных. Поле принимает

символические и числовые значения. Сегмент—поименованная совокупность

полей Физическая/логическая связь—понятия групповых отношений.

Главным сегментом группового отношения объявляется исходный,

детальный сегмент—порожденная физическая БД—поименованная совокупнсть

экземпляров сегментов и физических связей , образующих иерархическую

структуру максимум 15 уровня. Количество сегментов в иерархической БД

ограничено числом 255, количество полей 1000. Таблица2.

Сетевая модель данных.

СМД базируется на графовой форме представления данных. Вершина графа

используется для интерпретации типов сущностей., а дуги – типов связей.

При реализации моделей в различных СУБД , можно применять различные

способы представления в памяти системы данных, описывающих связи м/у

сущностями.

Доминирующее влияние на развитие СМД в соответствии со стандартами

СУБД оказала группа Кодасил (стандарт ISO) Модель Кодасил постоянно

развивается , по мере совершенствования вычислительной техники. По мере

появления новой версии , появляется новый стандарт.

Типы структур в модели Кодасил.: элемент данных, агрегат, запись,

набор, БД. Таблица3.

Вершинам графа соответствуют составные единицы информации , которые

называются записями. Экземпляры записей образуют файлы.

Допустим структура записей в различных системах БД различны ( в

одних—это линейная последовательность полей , в других структурах

возможна иерархическая структуризация записей)

Почти во всех СУБД , поддерживающих сетевые модели, м/у парой типов

записей м/б объявлены несколько типов связей. Направление и характер

связей в сетевых моделях не являются очевидными, по сравнению с

иерархическими моделями. Поэтому имена и направления связей должны

указываться как при графическом изображении БД , так и при ее

непосредственном описании на языке обработки данных. В большинстве

современных СУБД беспроблемно реализуется сетевая модель.

М/у каждой парой типов записей поддерживается отношение 1:М.

Структуры сетевых БД строятся на основе следующих правил: БД может

содержать любое количество типов записей и типов наборов; м/у двумя

типами записей м/б определено любое количество типов наборов; тип записи

м/б одновременно и владельцем и составным элементом нескольких различных

типов наборов.

Основные ограничения сетевой модели с т/з реализации ее, является

реализация трех типов отношений : 1:м , 1:1 , М:1. Вводят

вспомогательный тип записи для поддержания отношения М:М и две связи 1:М

и М:1. Таблица 4.

Системы с разнородными файлами.

В принципе в сетевую структуру возможен вход ч/з любую ее вершину ,

однако не все СУБД поддерживают такие сети. Существует ряд систем в

которых файлы несут разную функциональную нагрузку.

В таких системах файлы БД разделяются на 2 типа: основные (главные)

и зависимые. Причем каждый файл может выступать в одном из этих качеств

.

Вход в систему м/б осуществлен только ч/з главные файлы . Различие

м/у фалами оговаривается и указывается как при графическом изображении

БД , так и при написании на ЯОД .

В сетевых системах с разнородными файлами существуют различия на

устранение связей м/у ними. А именно: можно соединить м/у собой файлы

разных типов.Табл5

Ограничения затрудняют прозрачность отображения предметной области в

даталогической модели . При использовании сетевой модели с разнородными

файлами , доступ к записи главного файла возможен как непосредственно ,

так и с зависимого файла. Доступ же к записи зависимого файла возможен

только ч/з главный файл.

Системы на основе инвертированных файлов.—они поддерживают сетевые

модели данных. Особенностью организации данных в этих системах

заключается в том, что собственно хранимые данные и информация о связях

логически и физически отделены друг от друга. Основной тип отношений

м/у файлами—это М:М Вся управленческая информация сосредотачивается в

ассоциаторе—файле генераторе.

Реляционная модель данных.

Рмд широко используется при построении БД . Они выступают не только в

роли даталогических моделей , непосредственно поддерживающих конкретную

СУБД , но и качестве вспомогательных промежуточных моделей при

проектировании БД .

Рмд находят активное применение в качестве виртуальных моделей при

построении мультиагентных – мульимодельных систем (internet –

технологии)

Информационные единицы в реляционной модели : домены, атрибуты,

отношения

Атрибуты—элементарные информационные единицы. Домен представляет собой

ПУЛ (составная единица) значений из которых извлекаются фактические

значения атрибутов. Отношение в рмд – двумерная таблица, граф которой

является наименьшим атрибутом , а значение элементов каждого из столбцов

данной таблицы извлекается из соответствующих доменов.

Т.о. со структурной точки зрения, рмд являются более простыми и

однородными чем сетевые и иерархические модели.

Отношения в реляционной модели д/б нормализованы . Существует 5

нормальных форм. Домены не всегда фиксируются в БД в явном виде.

Характерная особенность реляционной модели: связи м/у отношениями

устанавливаются не явном виде , а динамически , по равенству значений

соответствующих атрибутов.

В реляционной модели каждому объекту предметной области

соответствует одно или несколько отношений.

Если необходимо в явном виде зафиксировать связь м/у объектами , то

она тоже выражается в виде отношения, в котором в качестве атрибутов

Страницы: 1, 2, 3, 4