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.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. F. МОДЕЛИ ОБУСЛАВЛИВАНИЯ АДДИКЦИИ
2. IDEF1X - методология моделирования данных, основанная на семантике, т.е. на трактовке данных в контексте их взаимосвязи с другими данными.
3. OLAP-технология и многомерные модели данных
4. VI Моделирование рынка и составление прогноза выпуска автомобилей
5. АВТОРСКИЕ МОДЕЛИ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ
6. АВТОРСКИЕ МОДЕЛИ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ, ИЛИ КАК ОБРЕСТИ СВОЕ ЛИЦО
7. Алгоритм построения математической модели.
8. Анализ объекта моделирования
9. Анализ результатов моделирования
10. Базовые модели оценки эффективности управления организацией
11. Базовые модели политической коммуникации
12. Введение. Понятие, роль и этапы математического моделирования в экономике и финансах