4. Модели данных

Система управления базами данных (СУБД) основывается на использовании определенной модели данных. Модель данных отражает взаимосвязи между объектами.

В настоящей главе рассматриваются три модели данных: реляционная, иерархическая и сетевая [2]. В качестве иллюстрации приводятся примеры из упрощенной информационной системы некоторого госпиталя[4].

4.1. Что такое модель данных

Одна из главных функций администрации базы данных состоит в разработке концептуальной модели (или модели предметной области). Компонентами модели являются объекты и их взаимосвязи. Она обеспечивает концептуальное представление данных. Концептуальная модель служит средством общения между различными пользователями и поэтому разрабатывается без учета особенностей физического представления данных. Эта модель используется для выражения, организации, упорядочения и обмена представлениями. Она не зависит от применяемой СУБД.

С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Современные СУБД основываются на иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или на их некотором подмножестве.

Концептуальную модель (называемую также «моделью предметной области») необходимо отобразить в логическую модель, обеспечиваемую конкретной СУБД, а логическую модель в свою очередь – в физическую. (Последнюю называют еще «внутренней моделью» или «физической структурой»). Логическая модель данных может быть либо реляционной, либо иерархической, либо сетевой. Термин «модель данных» мы приводим здесь в обобщенном смысле. В каждом конкретном случае речь может идти о концептуальной, логической или внутренней (физической) модели.

При проектировании концептуальной модели не учитываются особенности используемой СУБД. Проектирование логической модели, напротив, в значительной степени зависит от СУБД. На практике чаще всего СУБД определяется заранее и перед АБД не стоит проблема выбора. Это объясняется тем, что на отдельной вычислительной машине, как правило, может быть установлено не более одной-двух СУБД. В идеальном случае СУБД должна быть определяющим фактором при выборе вычислительной машины, однако на практике это условие выполняется редко. Лучше всего осуществлять выбор СУБД после того, как спроектирована концептуальная модель. При этом необходимо учитывать особенности отображения концептуальной модели в логическую.

Основное различие между указанными выше тремя типами моделей данных состоит в способах представления взаимосвязей между объектами. Нам потребуется различать взаимосвязи между объектами, между атрибутами одного объекта и между атрибутами различных объектов.

4.2. Взаимосвязи в модели данных

Взаимосвязь выражает отображение или связь между двумя множествами данных. Различают взаимосвязи типа «один к одному», «один ко многим» и «многие ко многим». Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие эти взаимосвязи.

В рассматриваемой системе госпиталя определенное число пациентов находится на лечении. Если пациент поступает в госпиталь впервые, осуществляется первичная регистрация его истории болезни. Если же пациент поступает в госпиталь повторно, в его историю болезни вносятся изменения. Вне зависимости от того, сколько раз данный пациент находился на лечении, он имеет уникальный идентификационный номер. Информация о каждом пациенте включает имя, регистрационный номер пациента и его адрес. Таким образом, атрибутами объекта ПАЦИЕНТ являются «номер пациента», «имя пациента» и «адрес пациента».

Следующий представляющий для нас интерес объект – ХИРУРГ. Этот объект имеет атрибуты «номер патента хирурга» и «имя хирурга».

Предположим, что в госпитале есть только хирургическое отделение и выполняются только операции, после которых пациенты остаются под наблюдением хирургов.

Третий рассматриваемый объект – КОЙКА. Его атрибутами являются «номер палаты» и «номер койки».