Сетевые и иерархические модели данных

ТЕМА 2.

ИЕРАРХИЧЕСКИЕ, СЕТЕВЫЕ И РЕЛЯЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ДАННЫХ.

Модель данных определяется совокупностью взаимосвязанных структур данных, которые поддерживает СУБД на машинном носителе, и операций над этими структурами.

Вид модели и используемые в ней типы структур данных отражают концепцию логической организации данных и их обработки, используемую в СУБД. Вид модели данных, поддерживаемой СУБД, является одним из важнейших признаков классификации СУБД – иерархические, сетевые, реляционные.

Элемент данных (атрибут) – это наименьшая поименованная структурная единица данных (аналог поля в файловых системах).

Агрегат данных – поименованное подмножество элементов данных или других агрегатов внутри записи. В агрегатах допускается множественный элемент, который содержит несколько значений элемента в одном экземпляре агрегата.

Записьявляется как правило объектом в сетевой или иерархической модели данных. При этом она является составным агрегатом, который не входит в состав других агрегатов. Записьхарактеризуется структурой взаимосвязей ее агрегатов и элементов. Таким образом, структура записи может иметь иерархический характер (в частном случае – линейный). Все множество экземпляров записи одинаковой структуры образуюттип записи.

Связи объектов в сетевых и иерархических моделях данных

Между объектами модели данных устанавливаются связи. Совокупность взаимосвязанных объектовмодели для некоторой предметной областиобразует базу данных.

Связи между двумя объектами модели определяются групповыми отношениями между их экземплярами.

Групповое отношение (набор) – это строго иерархическое отношение между записями двух типов: главной записью набора и подчиненными записи набора.

Способы организации групповых отношений. Отличия в разных СУБД может иметь и организация связей (групповых отношений) объектов сетевой модели – цепи, логические связи (аналоги набора). При этом могут отличаться и способы реализации групповых отношений, например, с помощью адресных указателей или по ключусвязи (атрибуту связи) – одинаковому в связанных объектах (записях, файлах) модели.

Связи в иерархических и сетевых моделях часто реализуются физически. При большом числе объектов преимущества организации базы данных могут резко снижаться из-за трудностей поддержания связей, которые становятся громоздкими.

Сравнение сетевых и иерархических моделей

В строго иерархических моделях, как правило, любой объект (запись, сегмент) может подчиняться только одному объекту вышестоящего уровня. В сетевых – любой объект (запись, файл) может быть подчинен нескольким объектам.

Графическое представление реализации модели данных - орграф. Схематически особенности топологии иерархической и сетевой модели отображает ориентированный граф (орграф), где вершины – отображают объекты модели, а ориентированные ребра (дуги) отображают связи объектов

Рис.2.2. Иллюстрация особенностей моделей по топологии и доступу.

Доступ к данным. В иерархических моделях непосредственный доступ по ключу, как правило, возможен только к объекту самого высокого уровня, который не подчинен другим объектам. К другим объектам доступ осуществляется по связям от объекта на вершине модели. В сетевых моделях непосредственный доступ по ключу может обеспечиваться к любому объекту независимо от его уровня в модели. Возможен также доступ по связям от любой точки доступа.

Структура объекта (записи, сегмента) в иерархических моделях может быть иерархической или линейной. Структура объекта (записи,файла) в сетевых моделях чаще бывает линейной и реже имеет иерархическую структуру. Объект линейной структуры состоит только из простых и ключевых атрибутов.

Достоинством сетевых моделей Сетевые модели данных по сравнению с иерархическими являются более эффективным средством отображения во внутримашинной сфере структуры информации для разных предметных областей. Сетевые модели позволяют отображать также иерархические взаимосвязи данных.

Основным достоинством сетевых моделей является:

§ отсутствие дублирования данных в различных объектах модели.

§ доступ к данным практически не имеет ограничений и возможен непосредственно к объекту любого уровня.

§ допустимы всевозможные запросы.

Язык описания данных В соответствии с структурами данных, используемыми в модели данных, каждая сетевая или иерархическая СУБД имеет свой язык описания данных – язык декларативных команд.

Язык манипулирования данными также специфичен для каждой СУБД и зависит от типов структур данных модели. Такие отличия в используемых языковых средствах затрудняют освоение СУБД, поддерживающих сетевые и иерархические модели. Генерация описания схемы БД делает программы зависимыми от структуры БД.

Операции обработки данных

По отношению к объектам (записям) сетевой модели осуществляются операции:

запомнить - ввод новой записи в БД и автоматическое ее включение в групповые отношения, где она объявлена подчиненной; (для корневой записи обязательно наличие уникального ключа, для подчиненной записи – наличие в БД исходной записи)

включить - включение уже существующей подчиненной записи в заданное групповое отношение;

извлечь – поиск записи любого типа;

извлечь в иерархической модели – означает найти корневую запись по значению уникального ключа записи или произвести поиск подчиненной записи левосторонним обходом иерархической структуры БД сверху вниз.

удалить – удалить из БД экземпляр записи и все подчиненные ей записи;

исключить из группового отношения – разорвать связь с владельцем, сохранив запись.

обновить – изменить значения элементов в предварительно извлеченной записи (ключевые поля записей не изменяются);

Примеры отображения данных предметной области в иерархическую и сетевую модель

ДОГОВОР №______

Дата

"__"______________, 20_ г.

Заказчик

код____________

наименование __________

АДРЕС

город______почт.индекс__________улица ______ ном. дома ___________

БАНК

наименование_______ расчетный счет_________

Сумма всего __________

Ниже на рис.2.1 приведен пример отображения данных предметной области ДОГОВОРА в иерархическую модель, в которой имеются названные выше типы структур данных. Эти данные можно представить одной иерархической записью или несколькими.

Рис.2.1. Пример отображения данных в иерархическую модель

Следует отметить, что в этом представлении собственно данные (элементарные данные, имеющие значение) представлены лишь в конечных (терминальных) вершинах записи. Остальные типы структур данных, в том числе агрегаты, являются лишь поименованной совокупностью данных (групповыми данными).

Рис.2.1. Пример отображения данных в сетевую модель

Сетевая модель на примере базы данных, содержащей справочные данные о цехах, складах, изделиях, плановые данные выпуска изделий цехами и учетные данные о сдаче выпущенных цехами изделий на склад, приведена на рис.2.3. Объекты в этой модели являются линейными. Описательные справочные данные не дублируются, то есть, представлены однократно.

Рис.2.3. Пример базы данных, реализованной сетевой модель

Задание N1 ( контрольная работа). Отобразить данные предметной области для заданного документа в иерархическую или сетевую модель