Модели данных

Любая СУБД основывается на конкретной модели данных. Модель данных отражает взаимосвязи между объектами, описываемыми в БД. Компонентами в модели данных являются объекты и их взаимосвязи. В настоящее время имеется три основные модели данных:

• иерархическая,

• сетевая,

• реляционная.

Основное различие между указанными выше типами моделей данных состоит в способах представления взаимосвязей:

• между объектами,

• между атрибутами одного и того же объекта,

• между атрибутами различных объектов.

Различают четыре основных типа взаимосвязей:

• "один к одному" (1:1),

• "один к многим" (1:М),

• "многие к одному" (М:1),

• "многие к многим" (М:М).

Связь "один к одному" имеет место тогда, когда значению одного атрибута соответствует одно значение другого атрибута. Связь "один к многим" существует тогда, когда одному значению одного атрибута соответствует множество значений другого атрибута. Связь "многие к одному" устанавливается тогда, когда множество значений одного атрибута однозначно определяет значение другого атрибута. Связь "многие к многим" означает, что множество значений одного атрибута соответствует множеству значений другого атрибута. Все рассмотренные выше взаимосвязи могут использоваться для случая, когда атрибуты не единичные, а представляют собой наборы атрибутов. При установлении взаимосвязи между элементами данных нужно учитывать реальный их смысл.

Иерархическая модель данных (ИМД) имеет аналогичную структуру деревьев и состоит из узлов и ветвей. Узел представляет собой совокупность элементы данных (или элемент данных), описывающих некоторый объект. Вкачестве ветвей выступают взаимосвязи одного из четырех видов. Зависимые узлы располагаются на более низких уровнях и удовлетворяют схеме "исходный порожденный".

Иерархическая модель данных организовывает данные в виде некоторой иерархии, причем каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической структуры БД, т.е. ИМД будет состоять из нескольких деревьев. В ИМД узлы, находящиеся на i+1 -ом уровне называются порожденными узлами на i-ом уровне. А узел, находящийся на i-ом уровне, является исходным для узлов i+1-го уровня.

Иерархическая структура всегда удовлетворяет следующим требованиям:

1 Иерархия начинается с корневого узла.

2 Каждый узел может состоять из одного или нескольких элементов данных, описывающих объект.

3 На низших уровнях всегда располагаются зависимые узлы.

4 Исходный узел может иметь в качестве зависимых один или несколько порожденных узлов.

5 Пути доступа к каждому из узлов являются уникальными.

Описание логической структуры БД называется схемой БД. Она содержит имена объектов, атрибуты и указывает на существующие взаимосвязи между ними. Схема представляет структуру, в которую могут быть помещены значения элементов данных. Если схема содержит значения элементов данных, то ее называют экземпляр схемы.

Если порожденный элемент (узел) имеет более одного исходного элемента, то такое отношение нельзя описать с помощью ИМД, т.к. это противоречит правилу построения ИМД (порожденный узел имеет более одного исходного). Т.е. любой элемент сетевой структуры может быть связан с любым элементом этой же структуры. Сетевая структура допускает наличие циклов между узлами, что усложняет технологию поиска и обработки данных.

СМД, вкоторой связь между элементами в отношении "порожденный -исходный" является однозначной (т.е. отсутствуют сдвоенные стрелки в обоих направлениях) называется простой, впротивном случае СМД называется сложной.

Основу реляционной модели составляет совокупность данных, объединенных в виде отношений (таблиц). Из теории множеств известно, что формальным аналогом любой таблицы является отношение.

Пусть имеется некоторая совокупность множеств D1, D2, … DN. Отношением R на этих множествах называется подмножество их декартового произведения, где N -это степень отношения. Картеж -это совокупность элементов множеств, причем порядок имеет существенное значение, т.к. каждый элемент множества должен принадлежать только своему домену. Запись вида R(A,B,C) называется схемой отношения и наряду с названием отношения содержит имена атрибутов. Совокупность схем отношений составляет схему реляционной БД. Количество картежей называется мощностью отношения.