Виды моделей данных

Ядром любой базы данных является модель данных. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки.

Рассмотрим 3 основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.

а) иерархическая модель данных

Иерархическая модель базы данных представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево (граф).

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь.

Узел – это информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа.

Уровень 1

В1

С3

С1

Рис. 3 Графическое изображение иерархической структуры БД

Пример. Иерархическая модель «ВУЗ».

Уровень 1

Уровень 2

факультет

специальность

группы

Отд.студенты

Свойства иерархической модели:

- несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня;

- иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненный никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях.

- каждый узел имеет свое имя (идентификатор).

- количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей;

б) сетевая модель данных:

Сетевая модель имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь). Однако в ней принята свободная связь между элементами разных уровней, т.е. каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.

Рис. 4 Графическое изображение сетевой структуры БД

Пример. Сетевая модель «Профессорско-преподавательский состав»

в) реляционная модель данных (табличная)

Термин «реляционный» произошел от англ. слова relation – отношение.

Отношение – математическое понятие, но в терминологии моделей данных отношения удобно изображать в виде таблицы.

Теоретической основой этой модели стала теория отношений американца Чарльза Пирса и немца Эрнеста Шредера. Ими было показано, что множество отношений замкнуто относительно некоторых специальных операций и образует вместе с ними абстрактную алгебру. Американский математик Э.Ф. Кодд в 1970 г. впервые сформулировал основные понятия и ограничения реляционной модели, ограничив набор операций в ней семью основными и одной дополнительной.

Реляционная модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей. В простейшем случае она представляет собой двухмерный массив или двухмерную таблицу, а при создании сложных информационных моделей составляет совокупность взаимосвязанных таблиц.

Пример реляционной таблицы:

Реляционная модель базы данных имеет следующие свойства:

1) каждый элемент таблицы – один элемент данных;

2) все столбцы в таблице являются однородными, т.е. имеют один тип (числа, текст, дата и т.д.)

3) каждый столбец (поле) имеет уникальное имя;

4) одинаковые строки в столбце отсутствуют;

5) порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы – атрибутам отношений, доменам, полям.

Если реляционная модель данных состоит из нескольких таблиц, то они связываются между собой ключами.

Ключ – поле, которое однозначно определяет соответствующую запись (ключевое поле).

В данном примере в качестве ключа может служить номер личного дела студента.