8. Типы моделей данных. Сетевая и иерархическая модели данных. Представление данных, операции над данными, ограничение целостности.

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных - совокупность структур данных и операций их обработки. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве

 Иерархическая МД строится по принципу иерархии типов объектов, т.е. один тип объекта является главным, а остальные, находясь на низших уровнях иерархии — подчиненными

Между главным и подчиненными типами объекта устанавливается взаимосвязь "Один ко многим". Иными словами, для данного главного типа объекта существует несколько подчиненных типов объекта. Для каждого подчиненного типа объекта может быть только один исходный (главный) тип объекта.

Иерархическая древовидная структура строится из узлов и ветвей. Узел представляет собой совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Наивысший узел в иерархической древовидной структуре называется корнем. Каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической БД, т.е. Иерархическая БД состоит из нескольких деревьев.

Основные достоинства ИМД

Простота построения и использования, обеспечение определенного уровня независимости данных, простота оценки операционных характеристик.

Недостатки ИМД

Отношение "многие ко многим" реализуются очень сложно, дает громоздкую структуру и требует хранения избыточных данных, иерархическая упорядоченность усложняет операции включения и удаления. Доступ к любой вершине возможен только через корневую, что увеличивает время доступа.

В сетевой модели данных (СМД) элементарные данные и отношения между ними представляются в виде ориентированной сети (вершины — данные, дуги — отношения). БД, описываемая сетевой моделью состоит из нескольких областей. Существенное отличие СМД от ИМД состоит в том, что в СМД запись может быть в любом числе наборов и может находиться как на верхнем, так и на нижнем иерархическом уровне, т.е. играет роль как владельца, так и члена набора.

 Основные достоинства

Наличие реализованных СУБД, обеспечивающих эту модель, простота реализации связи "многие ко многим".

 Основные недостатки

Основной недостаток — сложность реализации. Кроме того, при реорганизации БД возможна потеря независимости данных. В СМД представление, используемое прикладными программами, сложнее, чем в ИМД. Поэтому и соответствующее программное обеспечение оказывается сложнее.

Большое значение в каждой модели данных имеют ограничения целостности данных. Так называют те логические ограничения, которые позволяют отражать в базе данных семантику предметной области.

Различают два типа ограничений целостности — явные и неявные (внутренние). Неявные ограничения поддерживаются самой структурой данных. Явные ограничения приводятся в описании базы данных — ее схеме. Ограничения целостности могут играть две функции в системах баз данных. Они могут определять допустимые состояния базы данных (статические ограничения) и допустимые переходы базы данных из одного состояния в другое (динамические ограничения). Целостность данных подразделяется на следующие категории.

• Сущностная целостность определяет строку как уникальную сущность в конкретной таблице. Она обеспечивает целостность столбцов идентификаторов или первичного ключа таблицы с помощью индексов и ограничений UNIQUE или PRIMARY KEY.

• Доменная целостность это достоверность записей в конкретном столбце. Она включает ограничения типа данных, ограничения формата при помощи ограничений CHECK и правил, а также ограничения диапазона возможных значений при помощи ограничений FOREIGN KEY, CHECK, DEFAULT, определений NOT NULL и правил.

• Ссылочная целостность сохраняет определенные связи между таблицами при добавлении или удалении строк. В SQL Server ссылочная целостность основана на связи первичных и внешних ключей (либо внешних и уникальных ключей)

• Пользовательская целостность позволяет определять бизнес-правила, не входящие ни в одну из категорий целостности.