Постреляционная модель данных

Классическая реляционная модель предлагает неделимость данных хранящихся в полях записей таблиц. Для этого существует процедура нормализации, т.е. представлении информации в таблице в первой нормальной форме. Постреляционная модель данных представляет собой расширенную реляционную модель, снимающая ограничение неделимости данных хранящихся в записях таблицы. Постреляционная модель допускает многозначные поля, т.е. поля значение которых состоит из подзначений. Многозначными значениями полей может быть еще одна таблица, которая встроена в основную. В этой модели в отличие от реляционной данные хранятся более эффективно и не требуется выполнять операции соединения двух таблиц. Помимо обеспечения вложенности таблиц в качестве полей, постреляционная поддерживает ассоциативные многозначные поля. Совокупность ассоциативных полей называется ассоциацией. В ассоциации первое значение одного столбца ассоциации соответствует первым значениям всех других столбцов ассоциации. В постреляционой модели на длину полей не накладывается требования постоянства. Это делает более гибкой структуру базы данных, но очень сильно усложняет факт ее физической реализации. В этой модели принято хранить вместе с определенным полем в структуре базы данных процедуру, позволяющую осуществлять проверку соответствия форматов и типов данных вводимого пользователем. Эти процедуры вызываются автоматически при вводе данных, и они могут содержать код выполнения конверсии (преобразования) данных к нужному типу. Такие процедуры могут быт реализованы и в реляционной модели данных. Достоинства: обеспечивает высокую наглядность представления информации и повышенную эффективность ее обработки. Недостатки: трудоемкий процесс обеспечения целостности и непротиворечивости данных, которые хранятся в базе данных.

Многомерная модель данных

Основные понятия: агрегируемость историчность прогнозируемость данных Достоинства: повышение наглядности и информативности; удобство и эффективность аналитической обработки больших объемов информации Недостатки: громоздкость (что делает ее не пригодной для организации БД небольших объемов) Основные понятия: Измерение – множество однотипных данных, помещенных на одну из граней гиперкуба Ячейка – поле, значение которого однозначно определяется фиксированным набором измерений

Объектно–ориентированная модель

Моделью данных, привлекающей нарастающее внимание с конца 80-х гг., является объектная, или объектно–ориентированная модель. Основными понятиями, с которыми оперирует эта модель, являются следующие: объекты, обладающие внутренней структурой и однозначно идентифицируемые уникальным внутрисистемным ключом; классы, являющиеся по сути типами объектов; операции над объектами одного или разных типов, называемые «методами»; инкапсуляция структурного и функционального описания объектов, позволяющая разделять внутреннее и внешнее описания; наследуемость внешних свойств объектов на основе соотношения «класс-подкласс». Данная модель связана с развитием Интернет–технологий. Эта модель характеризуется следующими свойствами: базовыми примитивами являются объекты и литералы;  каждый объект имеет уникальный идентификатор, а литерал его не имеет; объекты и литералы различаются по типу; объект на который можно установить ссылку называется экземпляром и хранит определенный набор данных; состояние объекта определяется набором значений; поведение объекта определяется набором операций, которые могут быть выполнены над ними. Также к свойствам можно отнести инкапсуляция, полиморфизм, наследование. База данных в объектно–ориентированной модели представляет хранилище объектов, которые можно использовать совместно различными пользователями и приложениями. Достоинства: возможность для пользователя системы определять свои сколь угодно сложные типы данных (используя имеющийся синтаксис и свойства наследуемости и инкапсуляции); наличие наследуемости свойств объектов; повторное использование программного описания типов объектов при обращении к другим типам, на них ссылающимся. Недостатки: эта модель не исследована столь тщательно математически, как реляционная; отсутствие общеупотребимых стандартов, позволяющих связывать конкретные объектно–ориентированные системы с другими системами работы с данными; очень остро стоит проблема идентификации объекта (Существует несколько подходов к идентификации объектов в данной модели. Самый простой – выделение ему уникального номера, который никогда не может повторяться, даже если объект с определенным номером был удален.); невозможно перенести объекты в другую базу данных (Решением этой проблемы предложено с использованием составного идентификатора (1 часть – имя БД, 2 часть – имя объекта: в СУБД Versant).

Инфологическое моделирование данных на основе модели «Cущность–связь». ER–диаграммы

На сегодняшний день не существует единого общепринятого стандарта для модели «Сущность–связь», но существует набор общих конструкций, которые лежат в основе большинства вариантов этой модели. На использовании разновидностей ER-модели основано большинство современных подходов к проектированию баз данных (главным образом, реляционных). Модель была предложена Ченом. Моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, включающих небольшое число разнородных компонентов. В связи с наглядностью представления концептуальных схем баз данных ER-модели получили широкое распространение в системах CASE, поддерживающих автоматизированное проектирование реляционных баз данных. Среди множества разновидностей ER-моделей одна из наиболее развитых применяется в системе CASE фирмы ORACLE. Основными понятиями ER-модели являются сущность, связь и атрибут. Сущность - это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступна. В диаграммах ER-модели сущность представляется в виде прямоугольника, содержащего имя сущности. При этом имя сущности - это имя типа, а не некоторого конкретного экземпляра этого типа. Для большей выразительности и лучшего понимания имя сущности может сопровождаться примерами конкретных объектов этого типа. Связь - это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между двумя сущностями. Эта ассоциация всегда является бинарной и может существовать между двумя разными сущностями или между сущностью и ей же самой (рекурсивная связь). В любой связи выделяются два конца (в соответствии с существующей парой связываемых сущностей), на каждом из которых указывается имя конца связи, степень конца связи (сколько экземпляров данной сущности связывается), обязательность связи (т.е. любой ли экземпляр данной сущности должен участвовать в данной связи). Класс сущностей – это совокупность сущностей, которая описывается структурой, либо форматом сущностей, составляющих этот класс. Экземпляр сущности – представляет собой конкретную сущность. Атрибуты сущности – это свойства сущности, которые описывают характеристики сущности. В данной модели предполагается, что все экземпляры некоторого класса сущностей имеют одинаковые атрибуты (поля объекта). Композитные атрибуты – адрес, страна, район и т.д. Многозначный атрибут – студент имеет базовое образование. Композитный атрибут может быт многозначным. Идентификаторы – это атрибуты, с помощью которых экземпляры именуются или идентифицируются. Идентификатором сущности может быть один или несколько атрибутов. Идентификаторы могут быть уникальными или не уникальными. Если идентификатор указывает на один экземпляр сущности, то его значение называется уникальным. Если идентификатор не является уникальным, то его значение определяется некоторым множеством экземпляров сущности. Связи – это взаимоотношения сущностей выраженная связями. Модель «Сущность-Связь» включает в себя классы связей и экземпляры связей. Классы связей – это взаимоотношения между классами сущностей. Класс связей Студент имеет базовое образование. Экземпляры связей – это взаимоотношения между экземплярами сущностей. Экземпляр связи Сидоров имеет общее среднее образование. Типы связей: 1). Связь один к одному (1:1) – одиночный экземпляр сущности одного типа связан с одиночным экземпляром сущности другого типа. В каждый момент времени каждому представителю (экземпляру) сущности А соответствует 1 или 0 представителей сущности В: Студент может не "заработать" стипендию, получить обычную или одну из повышенных стипендий.

2). Связь один ко многим (1:М) – один экземпляр сущности связан со многими экземплярами другой сущности. Одному представителю сущности А соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности В. Квартира может пустовать, в ней может жить один или несколько жильцов.

3). Связь многие ко многим (М:N) – несколько экземпляров одной сущности связаны с несколькими экземплярами другой сущности. Модель «Сущность-Связь» или ER-диаграммы включают в себя изображения сущностей в виде прямоугольников (или прямоугольников с закругленными углами), а связей в виде ромбиков (или ромбиков с закругленными углами), которые соединяются с сущностями с помощью линий, дуг (знак «/» на дугах (линиях) – означает обязательную связь между объектами). На ER-диаграммах атрибуты обозначаются эллипсами. Если атрибутов у сущности много, то чтобы не загружать ER-диаграмму, атрибуты помещают в прямоугольник, в котором идет перечисление всех атрибутов сущности. Связи между сущностями одного и того же класса называются рекурсивными. Слабые сущности определяют такие сущности, которые могут существовать в базе данных в том случае, если в ней присутствуют сущности некоторого другого типа. Сущности не являющиеся слабой являются сильной. Слабые сущности изображаются в виде прямоугольника с закругленными углами.