Бази даних

Поняття про моделі даних. Види моделей даних Бази даних

Модель даних має три складові: Модель даних Структура даних

Визначає: спосіб організації даних, множину можливих типів даних (цілі числа, дійсні числа, текстові дані, мультимедійні дані, масиви чисел або текстів та ін.) набір операцій, які можна виконати над даними конкретного типу.

Засоби опрацювання даних Визначають: набір команд (аналогічно до системи команд виконавця алгоритму), які забезпечують опрацювання даних залежно від способу їх організації.

Обмеження цілісності Визначає: вимоги для забезпечення правильності даних у будь-який момент часу. Розрізняють вимоги, що накладаються відповідним видом моделі даних, і вимоги, що встановлює користувач.

Види моделей даних: ієрархічна, мережна, реляційна обєктно-реляційна.

Ієрархічна модель даних Визначає організацію даних про обєкти у вигляді дерева. В ієрархічній моделі структура даних передбачає, що у кожного обєкта є тільки один обєкт вищого рівня, якому він підпорядкований (батьківський), і може бути кілька підпорядкованих (нащадків). Виключення складає тільки найвищий за ієрархією обєкт – у нього немає батьківського обєкта.

Для опрацювання даних в ієрархічній моделі даних Використовується такий набір команд: знайти вказане дерево, наприклад дерево 8 клас; перейти від одного дерева до іншого, наприклад від дерева Молодша школа до дерева Старша школа; перейти від батьківського обєкта до обєкта-нащадка всередині дерева, наприклад від обєкта 6-А до обєкта Семенець Богдан; перейти від одного обєкта до іншого в порядку, передбаченому ієрархічною структурою, наприклад від обєкта 7-Б до обєкта 1-А; вставити новий обєкт в указаному місці; видалити поточний обєкт та ін.

Обмеження цілісності в ієрархічній моделі даних Передбачає збереження звязків між батьківськими обєктами і нащадками. Основне правило обмеження цілісності – жоден підпорядкований обєкт (нащадок) не може існувати без батьківського обєкта, за виключенням одного основного батьківського обєкта. Тобто, обєкт 9-Б не може існувати без батьківського обєкта 9 клас, бо якщо немає девятих класів у школі, то не може існувати список учнів одного з девятих класів. Ієрархічну модель даних зручно використовувати, коли потрібно створити базу даних предметної області, обєкти якої також мають між собою ієрархічну залежність.

Мережна модель даних передбачає, що у кожного обєкта може бути як кілька батьківських обєктів, так і кілька обєктів-нащадків.

Для опрацювання даних у мережній моделі даних використовується такий набір команд: знайти вказаний обєкт серед однотипних обєктів, наприклад обєкт з даними про учня Степаненка; перейти від батьківського обєкта до першого нащадка, використовуючи певний звязок; вставити новий обєкт у вказаному місці; видалити поточний обєкт; змінити обєкт; включити обєкт до певного звязку;

Обмеження цілісності в мережній моделі даних передбачає збереження звязків між обєктами. Разом з тим використання мережної моделі даних ускладнюється при значному збільшенні кількості обєктів предметної області й ускладненні звязків між цими обєктами. Проблеми виникають і під час модифікації бази даних: додаванні нових звязків, заміні обєктів, що звязані між собою, тощо.

Реляційна модель даних Основою структури даних цієї моделі є таблиця. У таблицях кожний рядок містить набір значень властивостей одного з обєктів предметної області. Кожний стовпець таблиці містить набір значень певної властивості обєктів предметної області. Така таблиця з набором стовпців, кожний з яких містить значення з певної скінченної множини, з точки зору математики задає відношення між множинами. Тому для опису структури даних було використано термін «relation» (англ. relation – відношення), а модель даних стали називати реляційною.

Враховуючи, що таблиця реляційної бази даних складається з елементів певних множин, то для опрацювання даних цієї таблиці використовуються операції над множинами.

Обмеження цілісності в реляційній моделі бази даних передбачає дотримання двох принципів: обовязкова можливість ідентифікації обєкта бази даних за рахунок унікальності набору значень його властивостей, указаних у рядку реляційної таблиці обовязкова коректність звязків між таблицями бази даних.

В останні роки ряд учених почали вказувати на недосконалість реляційної моделі даних, її обмеженість під час роботи з мультимедійними даними та даними про складені обєкти. Для розширення можливостей реляційної моделі даних з кінця 90-х років ХХ ст. почала використовуватися обєктно-реляційна модель даних.