2.3. Сетевая модель данных

Сетевая модель данных является развитием иерархической модеи (впрочем, некоторые авторы считают, что иерархическая модель есть частный случай сетевой). В любом случае, по своим базовым концепциям они очень похожи. В сетевой модели, так же как и в иерархической модели, есть понятие элемента данных и связи, которая может быть именована. Главное отличие сетевой модели от иерархической заключается в том, что к каждому элементу может идти связь не от одного элемента (“родителя”), а от нескольких.

Например, генеалогическое дерево, построенное только по мужской линии (или, что не существенно, только по материнской), является древовидной, иерархической структурой - у каждого человека (элемента, по нашей терминологии для баз данных), есть только один родитель. Если же включать в генеалогическое дерево всех родителей, то такое дерево с точки зрения структур данных будет уже не деревом, а сетью:

Рис. 2.3. Представление фрагмента генеалогического дерева на основе сетевой модели данных.

На данном рисунке представлены элементы только одно класса - описание людей, и на этом множестве для некоторых конкретных пар людей существуют связи, именуемые “муж”, “жена”, “отец”, “мать”, “ребенок”. Поэтому с точки зрения графического представления схемы этой базы данных (а не конкретных данных о семье Петровых), можно использовать следующий рисунок:

Рис. 2.4. Представление схемы базы данных генеалогического дерева на основе сетевой модели данных.

Итак, сетевая модель данных основывается на понятии элемента данных и связей, задающих логику взаимоотношениями между данными. Связи от каждого элемента могут быть направлены на произвольное колическтво других элементов. На каждый элемент могут быть направлены связи от произвольного числа других элементов. Каждый элемент данных описывает некоторое понятие из предметной области и характеризуется некоторыми атрибутами. Для каждого элемента данных (напомним, что элемент - это часть схемы) в реальной базе данных может существовать несколько экземпляров этого элемента. Соответственно, с каждым конкретным экземпляром по конкретной связи может быть связано разное число экземпляров другого элемента (например, у каждого человека разное число детей), но число видов связи одинаково для всех экземпляров одного элемента.

Если мы вернемся к нашему примеру про издательства тематических сборников (этот пример рассматривался в разделе про иерархические СУБД) и попытаемся расширить его, для того чтобы он более полно соответствовал реальным взаимоотношениям, то схема базы данных будет выглядеть следующим образом:

Рис. 2.5. Представление расширенной схемы базы данных для описания издательств на основе сетевой модели.

Существует большое число удачных реализаций сетевой модели данных. В каждой из реализации, как правило, используется свой собственный язык для описания схемы базы данных и доступа к данным. Рассморим в качестве примера язык CODASYL. Этот язык⁴⁾ был разработан специальной ассоциацией и являлся попыткой стандартизировать язык для работы с сетевой моделью данных. Данный язык является классическим примером работы с сетевыми моделями данных. Описание схемы для представления нашего примера со сборниками будект выглядеть примерно так:

RECORD NAME IS ИЗДАТЕЛЬСТВО 01 НАЗВАНИЕ TYPE IS CHARACTER 20 01 АДРЕС TYPE IS CHARACTER 30 01 СЧЕТ IS PICTURE “9999999” RECORD IS СБОРНИК 01 НАЗВАНИЕ TYPE IS CHARACTER 20 01 FIELD NAME = ПЕРИОДИЧНОСТЬ 01 FIELD NAME = ЦЕНА 01 ОТВЕТСТВЕННЫЙ_РЕДАКТОР TYPE IS CHARACTER 20 RECORD IS СТАТЬЯ 01 НАЗВАНИЕ TYPE IS CHARACTER 20 RECORD IS АВТОР 01 ФИО TYPE IS CHARACTER 20 01 ГОНОРАР IS FIXED

SET NAME IS ВЫПУСКАЕТ OWNER IS ИЗДАТЕЛЬСТВО MEMBER IS СБОРНИК

SET NAME IS СОДЕРЖИТ OWNER IS СБОРНИК MEMBER IS СТАТЬЯ . . . . . . . . . . . . . . .

К достоинствам сетевой модели относится очень высокая скорость поиска и возможность адекватно представлять многие задачи в самых разных предметных областях. Высокая скорость поиска основывается на классическом способе физической реализации сетевой модели - на основе списков. Более подробно о способах физической реализации сетевых СУБД можно почитать в монографиях Дж.Мартина и Дж.Ульмана. Можно обрнатиться и к технической документации доступных сетевых СУБД.

Главным недостатком сетевой модели, как, впрочем, и иерархичесокй, является ее жесткость. Поиск данных, доступ к ним, возможен только по тем связям, которые реально существуют в данной конкретной модели. В нашем примере с издательствами очень легко и быстро можно найти список всех статей, выпущенных издательством “Бухгалтерия и спорт”, но задача поиска издательств, в которых была опубликована статья “Влияние колец Сатурна на своевременную сдачу норм ГТО” будет требовать гораздо больших усилий. Причиной для подобных проблем, по мнению Е.Кодда⁵), является “навигационный” характер сетевых СУБД. Другими словами, при поиске данных сетевая СУБД требует перемещаться только по существующим, заранее предусмотренным связям.