Классификация моделей баз данных по способу организации

База данных (БД) – это определенным образом организованное хранилище информации, относящейся к некоторой предметной области и позволяющее выполнять операции по обработке информации с помощью специальных средств.

По технологии обработки данных БД подразделяются на централизованные и распределенные. По способу доступа к данным БД делятся на: БД с локальным доступом и БД с удаленным (сетевым) доступом.

В теории систем управления базами данных выделяют модели баз данных четырех основных типов: иерархическую, сетевую, реляционную и объектно-реляционную.

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты такой структуры образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), В иерархической модели все элементы связаны отношениями подчиненности, и при этом любой элемент может подчиняться только одному какому-нибудь другому элементу.

Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Пример: файловая структура, отображаемая в Проводнике.

В сетевой модели при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. Пример: Web-паутина, где каждая страница может содержать ссылки на множество других страниц.

В реляционной модели объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц. Основными понятиями реляционных баз данных являются тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный ключ и отношение.

Домен определяет множество значений, допустимых для данных, и допустимые операции над данными.

Кортеж - это множество пар {имя атрибута, значение}, которое содержит одно вхождение каждого имени атрибута. Схема отношения соответствует структуре полей таблицы, Атрибут – заголовку столбца таблицы, кортеж – одной строке таблицы, а домен – типу данных поля в таблице.

Нормальные формы баз данных

Нормализация таблиц базы данных - первый шаг на пути проектирования структуры реляционной базы данных. Существует несколько нормальных форм. Каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей нормальной формы, при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных форм сохраняются. База данных считается нормализованной, если ее таблицы представлены как минимум в третьей нормальной форме.

Отношение находится в первой нормальной форме, если:1) отсутствуют одинаковые кортежи(записи);2) каждый атрибут является атомарным (то есть не содержит значений типа списка и т.д.).

Для последующих нормальных форм необходимо определить понятие зависимости между атрибутами. Атрибут В функционально зависит от атрибута А, если каждому значению А соответствует одно и только одно значение В. Атрибут С зависит от атрибута А транзитивно, если для атрибутов А, В, С выполняются условия А→В и В→С, но обратная зависимость отсутствует.

Отношение находится во второй нормальной форме тогда и только тогда, когда оно находится в первой нормальной форме и, кроме того, каждый неключевой атрибут полностью функционально зависит от ключа. Другими словами, вторая нормальная форма требует уникальности записей в таблице.

Отношение находится в третьей нормальной форме тогда и только тогда, когда все неключевые атрибуты взаимно независимы и полностью зависят от первичного ключа. Чтобы таблица находилась в третьей нормальной форме, необходимо, чтобы неключевые столбцы в ней не зависели от других неключевых столбцов, а зависели только от первичного ключа. Например, таблица не должна содержать полей, вычисляемых на основе значений других полей.

Нормальные формы более высокого порядка используются редко.