Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Сетевая и иерархическая модели



Важным этапом жизненного цикла информационной системы и, в частности, проектирования базы данных, является выбор целевой СУБД.

Предлагаемые в разделе методы пригодны и к оценке новых продуктов, поступающих на рынок.

Основная цель при подборе СУБД – выбор системы, удовлетворяющей текущим и прогнозируемым требованиям организации при оптимальном уровне затрат.

В общем виде процесс выбора СУБД включает следующие этапы:

1) определение списка показателей, по которым будут оцениваться СУБД;

2) определение списка сравниваемых СУБД;

3) оценка продуктов по выбранным показателям;

4) принятие обоснованного решения, подготовка отчета.

Для оценки СУБД могут использоваться самые разнообразные параметры, которые могут быть сгруппированы следующим образом:

§ параметры определения данных;

§ физические параметры;

§ параметры доступности;

§ параметры обработки транзакций;

§ утилиты;

§ средства разработки... и т.д.

Даталогические модели данных

Модель данных фиксированная система понятий и правил для представления структуры данных, состояния и динамики проблемной области в базах данных. Как правило, задается языком определения данных и языком манипулирования данными. Примерами модели данных, получившими широкое распространение, являются модели данных сетевая, иерархическая, реляционная и др.

Логическая модель описывает логическую организацию данных предметной области с учетом типа выбранной СУБД, но без относительно физической реализации хранения.

Логическая модель учитывает ограничения, накладываемые видом модели и выбранной СУБД.

 

Модель данных состоит из трех компонент.

1. Структурная - с труктура данных для представления точки зрения пользователя на базу данных.

Описывает допустимые структуры организации данных и способы их связывания.

Пример: практически все СУБД не поддерживают связку многие ко многим.

2. М анипуляционная - д опустимые и необходимые операции, выполняемые на структуре данных. Они составляют основу языка данных рассматриваемой модели данных. Одной лишь хорошей структуры данных недостаточно. Необходимо иметь возможность работать с этой структурой при помощи различных операций языка определения данных и языка манипулирования данными. Богатая структура данных ничего не стоит, если нет возможности оперировать ее содержимым.

3. Ц елостностная - ограничения для контроля целостности. Определяет ограничения, накладываемые структурой, связями и набором операций. Модель данных должна быть обеспечена средствами, позволя ющими сохранять ее целостность и защищать ее.

 

Прежде, чем перейти к детальному и последовательному изучению получивших широкое распространение реляционных систем БД, целесообразно ознакомиться с ранними СУБД. В этом есть смысл по трем причинам: во-первых, эти системы исторически предшествовали реляционным, и для правильного понимания причин повсеместного перехода к реляционным системам нужно знать хотя бы что-нибудь про их предшественников; во-вторых, внутренняя организация реляционных систем во многом основана на использовании методов ранних систем; в-третьих, некоторое знание в области ранних систем будет полезно для понимания путей развития постреляционных СУБД.

 

Сетевая модель данных

Строится по рекомендациям CODASYL (конференция по символьным языкам).

С точки зрения теории графов сетевой модели соответствует произвольный граф (возможно имеющий циклы и петли). В узлах графа помещаются типы записей, а ребра интерпретируются как связи между типами записей.

─ Модель не накладывает ограничения на связи.

─ Узлы сети описывают типы объектов.

─ Дуги – связи между экземплярами разных типов.

В описании базы включается множество описаний типов, множество описаний связей.

Сетевая БД состоит из набора записей и набора связей между этими записями, а если говорить более точно, из набора экземпляров каждого типа из заданного в схеме БД набора типов записи и набора экземпляров каждого типа из заданного набора типов связи.

Тип связи определяется для двух типов записи: предка и потомка. Экземпляр типа связи состоит из одного экземпляра типа записи предка и упорядоченного набора экземпляров типа записи потомка.

Для описания типа о писывается структура записи этого типа.

Структура может быть линейной:

По минимуму надо хранить: имя, тип и размерность.

Описание связок:

Связь описывается набором. Описание набора содержит указание типа владельца набора, указание типа члена набора, описание характеристик связи.

 

Важный элемент описания связи – класс членства. Указывается для подчиненного типа. Для главного типа – указание связи не обязательно.

Три класса членства:

1) Не обязательное членство: подчиненная запись не обязана иметь владельца.

2) Обязательное членство: подчиненная запись обязана иметь владельца, но может его сменить.

3) Фиксированное членство: подчиненная запись обязана иметь владельца и не может его сменить.

По соединениям типов разрешается:

1) множественное владение:

2) множественное членство:

3) множественное связывание двух:

4) рекурсивная (петлевая) связь:

По соединениям типов НЕ разрешается:

1) Отношение " многие ко многим".

2) Включение экземпляра в несколько связей из одного набора.

Связывание реализуется с помощью физических указателей:

Основной вариант – кольцо:

Сетевая модель базы при выборке работает медленнее, чем реляционная.

Пример: Найти сотрудника Иванова и найти его отпуска.

Достоинства сетевой модели:

─ высокое быстродействие

─ компактность

Недостатки:

─ низкая надежность за счет возможности потери указателей.

─ " позаписная" работа, т.е. привыборке последовательно просматриваются все записи.

─ невозможность оперативной работы, т.е. сетевая модель способна отвечать только на заранее запрограммированные запросы

 

Операции сетевой модели

1) операции с данными:

─ удалить

─ добавить

─ изменить

2) операции со связями:

─ подключить

─ отключить

─ переключить

3) навигация по данным:

─ переход на подчиненную

─ возможность перехода на следующую подчиненную

─ переход на владельца

Отличие сетевой структуры от иерархической заключается в том, что каждый элемент в сетевой структуре может быть связан с любым другим элементом (см. рис. 2.3). Пример простой сетевой структуры показан на рис. 2.4.

Достоинствомсетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности.

Недостаткомсетевой модели данных являются высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.

Наиболее известными сетевыми СУБД являются IDMS, db_VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.

Простой пример сетевой схемы БД приведен на рис. 2.22.

 

Рис. 2.22. Пример схемы сетевой БД

 

Примерный набор операций при использовании сетевой модели может быть следующим [8].

§ Найти конкретную запись в наборе однотипных записей (инженера Петрова).

§ Перейти от предка к первому потомку по некою рой связи (к первому сотруднику отдела 42).

§ Перейти к следующему потомку в некоторой связи (от Петрова к Иванову).

§ Перейти от потомка к предку по некоторой связи (найти отдел Петрова).

§ Создать новую запись.

§ Уничтожить запись.

§ Модифицировать запись.

§ Включить в связь.

§ Исключить из связи.

§ Переставить в другую связь и т.д.

 

Иерархическая модель данных

Является частным случаем сетевой модели.

Иерархическая БД состоит из упорядоченного набора деревьев; более точно, из упорядоченного набора нескольких экземпляров одного типа дерева.

Тип дерева состоит из одного «корневого» типа записи и упорядоченного набора из нуля или более типов поддеревьев (каждое из которых является некоторым типом дерева). Тип дерева в целом представляет собой иерархически организованный набор типов записи

Структура – дерево.

.

 

Пример типа дерева (схемы иерархической БД) представлен на рис. 2.19.

 

Рис. 2.19. Пример схемы иерархической БД

 

На рис. 2.19 ОТДЕЛ является предком для НАЧАЛЬНИК и СОТРУДНИКИ, а НАЧАЛЬНИК и СОТРУДНИКИ - потомки ОТДЕЛ. Между типами записи поддерживаются связи.

 

Для учета общих данных выполняется связывание деревьев:

─ в одном дереве храниться оригинал

─ в других – копии, содержащие ссылки на оригинал

При удалении записей подчиненные записи удаляются каскадно, по связкам:

Виды членства:

Класс членства всегда фиксирован. При удалении – каскадирование.

Все экземпляры данного типа потомка с общим экземпляром типа предка называются близнецами. Для БД определен полный порядок обхода - сверху-вниз, слева-направо.

Примерами типичных операторов манипулирования иерархически организованными данными могут быть следующие.

§ Найти указанное дерево БД (например, отдел 42, рис.2.19).

§ Перейти от одного дерева к другому.

§ Перейти от одной записи к другой внутри дерева (например, от отдела – к первому сотруднику).

§ Перейти от одной записи к другой в порядке обхода иерархии.

§ Вставить новую запись в указанную позицию.

§ Удалить текущую запись.

Автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя.

Иерархическая структура реализует отношение ОДИН-КО-МНОГИМ между исходным и порожденным типами записей. Это отображение полностью функционально, т.к. дерево не может содержать порожденный узел без исходного узла (за исключением «корня»). Однако для представления отображения МНОГИЕ-КО-МНОГИМ необходимо дублирование деревьев, а значит, реализация сложных связей требует больших затрат памяти.

Другой проблемой иерархий является невозможность хранения в БД порожденного узла без соответствующего исходного, т.е. в этом случае необходимо ввести пустой исходный узел. Соответственно удаление данного исходного узла влечет удаление всех порожденных узлов (поддеревьев), связанных в ним. Эти ограничения создают проблемы применения иерархической модели для некоторых приложений.

Достоинством иерархической структуры является компактность. Она имеет максимальные характеристики по объёму памяти и быстродействию.

 


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 623; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.045 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь