Уровни представления информации, понятие МД.

 

Модель данных – совокупность структуры информации и набора операций, определённых над элементами описания.

Представление данных используют 2 уровня в СУБД:

1. Логический уровень – представляет информацию в формате удобном для пользователя и прикладных программ.

2. Физический уровень – информация на конкретном носителе (ЗУ).

Любая модель данных должна содержать три компоненты:

1. структура данных - описывает точку зрения пользователя на представление данных.
2. набор допустимых операций, выполняемых на структуре данных. Модель данных предполагает, как минимум, наличие языка определения данных (ЯОД), описывающего структуру их хранения, и языка манипулирования данными (ЯМД), включающего операции извлечения и модификации данных.
3. ограничения целостности - механизм поддержания соответствия данных предметной области на основе формально описанных правил.

Два варианта классификации моделей данных:

Классификация по способу группировки связей на логическом уровне:

1). Внутренняя модель данных;

2). Внешняя модель данных.

Классификация по отражению структуры данных на логическом уровне:

• иерархическая (граф типа дерева, нет перекрестных связей!),

Достоинства:

Ø Простота организации.

Ø Наиболее быстрый доступ к информации (заранее известны все вершины и все ключи к доступу информациии).

Недостатки:

Ø Избыточность - нельзя ссылаться на одно и то же, необходимо дублировать информацию.

Ø Не любая предметная область может быть представлена такой структурой.

Ø При изменении структуры модели данных требуется изменение программного обеспечения и программных средств или создание нового.

• сетевая, (дополнительные связи между вершинами, практически не развивается, не сравнивать с лок.сетью)

Достоинства:

Ø Более адекватно отражает состав и структуру предметной области за счет дополнительных связей между отдельными компонентами (Более гибкая модель).

Ø Быстрый доступ к информации БД. Всё определяется на этапе проектирования.

Ø Простота реализации.

Недостатки:

Ø При изменении информации требуется изменение программного обеспечения (доработка).

• реляционная, отражает структуру предметной области в виде совокупности взаимосвязанных таблиц (отношения - relation, аналог - декартово произведение в виде картежей, таблиц)

Достоинства:

Ø Простота и наглядность представления информации на логическом уровне.

Ø Возможность изменения структуры модели данных не только на этапе проектирования создания данных, но и на этапе эксплуатации.

Ø Возможность создания и использования непроцедурных языков запроса для доступа к данным.

Ø Возможность манипулирования данными на уровне выходного элемента.

 

Недостатки:

Ø Большой объем программных средств. Трудоемкость разработки.

Ø

В последнее время все большее значение приобретает объектно-ориентированный подход к представлению данных.

 

 

 

сложный тип данных может включать эти структуры в качестве элементов. Например, элементами записи может быть массив, стек, дерево и т.д.

 

3. Основные типы СУБД.

 

Система управления базами данных (СУБД) - система программ, позволяющая создавать БД, обновлять хранимую в ней информацию, обеспечивающая удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска

Современная СУБД должна также обеспечивать возможность работы с БД в глобальных и локальных сетях.

 

Для работы с базой данных СУБД должна обеспечивать:

· возможность внесения и чтения информации;

· работу с большим объемом данных;

· быстроту поиска данных;

· целостность данных (их непротиворечивость);

· защиту от разрушения, уничтожения (не только при случайных ошибках пользователя), от несанкционированного доступа;

· систему дружественных подсказок (в расчете на пользователя без специальной подготовки).

 

СУБД классифицируются:

1.По степени структурированности данных

· Сильно структурированные

Большинство или каждый элемент описания имеют жесткий установленный формат (бухгалтерские СУБД)

· Слабо структурированные

Не используется жесткое форматирование данных (информационно-поисковые системы)

 

2.По степени сосредоточенности информации в узлах вычислительной сети

· Локальные

Содержат информацию, сосредоточенную на отдельном компьютере или в различных узлах локальной вычислительной сети.

· Распределенные

Содержат информацию в различных узлах глобальных вычислительных сетей. В этом случае применяются специальные технологии доступа к данным. Основные технология тиражирования и технология распределения.

 

3.По степени специализации для конкретной предметной области

· Специализированные

Ориентированы на отдельную предметную область и как правило поддерживают специальные структуры данных, характерные для данной предметной области.

· Интегрированные

Представляют собой объединение специализированных БД, для нескольких сходных предметных областей.

· Универсальные

Содержат программные и инструментные средства для создания и ведения БД.

 

4. Реляционная МД, основные понятия.

Реляц-я МД – представляющая и хранящая д-е в таблчн. форме («+» простота и наглядность, хорошо развит мат. аппарат опис-ия проц-р монипул-яи д-ми, «–» наиболее медл-й доступ к инф-ии). Требования для реляц. МД: целостность ссылок и целостность сущностей (см. 26).

Реляционная модель данных включает следующие компоненты:

• Структурный аспект (составляющая) — данные в базе данных представляют собой набор отношений.
• Аспект (составляющая) целостности — отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.
• Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).

 

5. Теоретические основы реляционного исчисления, использование исчисления предикатов первого порядка.

Реляц-е исчисл-е базир-ся на теор-х осн-ах исчисл-я предикатов 1-го порядка, дает возм-ть монипул-ть д-ми на ур-не вых-го док-та и позв-ет созд-ть языки монипул-я д-ми непроцедурного типа. Предикат – некот. ф-ия вида: Р(х₁, х₂, …, х_n) = 0 или 1 в завис-ти от зн-ия оргум-ов. При построении предикатов исп-ся: логич-е связи, сравнения, а т.ж. кванторы общности, существования и единственности. В реляц-м исчисл-ии R(A₁, A₂, …, A_n) ставится в соответствие Р(х₁, х₂, …, х_n), аргументы к-го им-ют т.ж. область определения, что и исходное отношение. Предикат при подстановке конкр-х зн-ий аргум-ов задает принадлежность д-го картежа отношением: Р=0 – входит, Р=1 – не вх. Þ Посредством задания предиката м/б зад. соотв-ее ему отношение.

 

6. Иерархический и сетевой подходы при построении БД, основные понятия, достоинства и недостатки.

Иерархический подход

Организация данных в СУБД иерархического типа определяется в терминах: элемент, агрегат, запись (группа), групповое отношение, база данных.

· Атрибут (элемент данных) - наименьшая единица структуры данных. Обычно каждому элементу при описании базы данных присваивается уникальное имя. По этому имени к нему обращаются при обработке. Элемент данных также часто называют полем.

· Запись - именованная совокупность атрибутов. Использование записей позволяет за одно обращение к базе получить некоторую логически связанную совокупность данных. Именно записи изменяются, добавляются и удаляются. Тип записи определяется составом ее атрибутов. Экземпляр записи - конкретная запись с конкретным значением элементов

· Групповое отношение - иерархическое отношение между записями двух типов. Родительская запись (владелец группового отношения) называется исходной записью, а дочерние записи (члены группового отношения) - подчиненными. Иерархическая база данных может хранить только такие древовидные структуры.

Иерархический подход:

Корневая запись каждого дерева обязательно должна содержать ключ с уникальным значением. Ключи некорневых записей должны иметь уникальное значение только в рамках группового отношения. Каждая запись идентифицируется полным сцепленным ключом, под которым понимается совокупность ключей всех записей от корневой по иерархическому пути. При графическом изображении групповые отношения изображают дугами ориентированного графа, а типы записей - вершинами (диаграмма Бахмана).

Для групповых отношений в иерархической модели обеспечивается автоматический режим включения и фиксированное членство. Это означает, что для запоминания любой некорневой записи в БД должна существовать ее родительская запись. При удалении родительской записи автоматически удаляются все подчиненные.

 

Достоинства:

Ø Простота организации.

Ø Наиболее быстрый доступ к информации (заранее известны все вершины и все ключи к доступу информациии).

 

Недостатки:

Ø Избыточность - нельзя ссылаться на одно и то же, необходимо дублировать информацию.

Ø Не любая предметная область может быть представлена такой структурой.

Ø При изменении структуры модели данных требуется изменение программного обеспечения и программных средств или создание нового.

Сетевой подход:

Сетевая модель данных определяется в тех же терминах, что и иерархическая. Она состоит из множества записей, которые могут быть владельцами или членами групповых отношений. Связь между между записью-владельцем и записью-членом также имеет вид 1:N.

Основное различие этих моделей состоит в том, что в сетевой модели запись может быть членом более чем одного группового отношения. Согласно этой модели каждое групповое отношение именуется и проводится различие между его типом и экземпляром. Тип группового отношения задается его именем и определяет свойства общие для всех экземпляров данного типа. Экземпляр группового отношения представляется записью-владельцем и множеством (возможно пустым) подчиненных записей. При этом имеется следующее ограничение: экземпляр записи не может быть членом двух экземпляров групповых отношений одного типа (т.е. сотрудник из примера в например, не может работать в двух отделах).

Каждый экземпляр группового отношения характеризуется следующими признаками:

· способ упорядочения подчиненных записей:

· режим включения подчиненных записей:

· режим исключения

 

Достоинства:

Ø Более адекватно отражает состав и структуру предметной области за счет дополнительных связей между отдельными компонентами (Более гибкая модель).

Ø Быстрый доступ к информации БД. Всё определяется на этапе проектирования.

Ø Простота реализации.

 

Недостатки:

Ø При изменении информации требуется изменение программного обеспечения (доработка).