Ранние подходы к организации БД. Рассмотреть сетевую систему.

Ранние системы исторически предшествовали реляционным. Выделяют три типа ранних систем, а именно, систем, основанных на инвертированных списках, иерархических и сетевых систем управления базами данных.

Эти системы активно использовались в течение многих лет, дольше, чем используется какая-либо из реляционных СУБД. Некоторые из ранних систем используются даже в наше время, накоплены громадные базы данных, и одной из актуальных проблем информационных систем является использование этих систем совместно с современными системами.

Они не были основаны на какой-либо абстрактной модели. Абстрактные представления ранних систем появились позже на основе анализа и выявления общих признаков у различных конкретных систем.

В ранних системах доступ к БД производился на уровне записей. Пользователи этих систем осуществляли явную навигацию в БД, используя языки программирования, расширенные функциями СУБД. Интерактивный доступ к БД поддерживался только путем создания соответствующих прикладных программ с собственным интерфейсом.

Навигационная природа ранних систем и доступ к данным на уровне записей заставляли пользователя самого производить всю оптимизацию доступа к БД, без какой-либо поддержки системы.

После появления реляционных систем большинство ранних систем было оснащено "реляционными" интерфейсами. Однако в большинстве случаев это не сделало их по-настоящему реляционными системами, поскольку оставалась возможность манипулировать данными в естественном для них режиме.

Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков.

Сетевая БД состоит из набора экземпляров каждого типа из заданного в схеме БД набора типов записи и набора экземпляров каждого типа из заданного набора типов связи.
Тип связи определяется для двух типов записи: предка и потомка. Экземпляр типа связи состоит из одного экземпляра типа записи предка и упорядоченного набора экземпляров типа записи потомка. Для данного типа связи L с типом записи предка P и типом записи потомка C должны выполняться следующие два условия:
Каждый экземпляр типа P является предком только в одном экземпляре L;
Каждый экземпляр C является потомком не более, чем в одном экземпляре L.
На формирование типов связи не накладываются особые ограничения.

Простой пример сетевой схемы БД:

Примерный набор операций может быть следующим:

· Найти конкретную запись в наборе однотипных записей;

· Перейти от предка к первому потомку по некоторой связи;

· Перейти к следующему потомку в некоторой связи;

· Перейти от потомка к предку по некоторой связи;

· Создать новую запись;

· Уничтожить запись;

· Модифицировать запись;

· Включить в связь;

· Исключить из связи;

· Переставить в другую связь и т.д.

 

Типичным представителем является Integrated Database Management System
(IDMS) компании Cullinet Software, Inc., предназначенная для использования на машинах основного класса фирмы IBM под управлением большинства операционных систем.

 

Иерархическая модель.

В иерархической модели связи между данными можно описать с помощью упорядоченного графа (или дерева).

Для описания структуры (схемы) иерархической БД на некотором языке программирования используется тип данных «дерево».

Тип «дерево» является составным. Он включает в себя подтипы («подде­ревья»), каждый из которых, в свою очередь, является типом «дерево». Каж­дый из типов «дерево» состоит из одного «корневого» типа и упорядоченного набора (возможно, пустого) подчиненных типов. Каждый из элементарных типов, включенных в тип «дерево», является простым или составным типом «запись». Простая «запись» состоит из одного типа, например числового, а составная «запись» объединяет некоторую совокупность типов, например, целое, строку символов и указатель (ссылку).

Корневым называется тип, который имеет подчиненные типы и сам не яв­ляется подтипом. Подчиненный тип (подтип) является потомком по отноше­нию к типу, который выступает для него в роли предка (родителя). Потомки одного и того же типа являются близнецами по отношению друг к другу.

В целом тип «дерево» представляет собой иерархически организованный набор типов «запись».

Иерархическая БД представляет собой упорядоченную совокупность экземпляров данных типа «дерево» (деревьев), содержащих экземпляры типа «запись» (записи).

Для организации физического размещения иерархических данных в памя­ти ЭВМ могут использоваться следующие группы методов:

• представление линейным списком с последовательным распределением памяти;

• представление связными линейными списками;

К основным операциям манипулирования иерархически организованны­ми данными относятся следующие:

• поиск указанного экземпляра БД;

• переход от одного дерева к другому;

• переход от одной записи к другой внутри дерева;

• вставка новой записи в указанную позицию;

• удаление текущей записи и т. д.

Между предками и потомками автоматически поддерживается контроль целостности связей. Основное правило контроля целостности формули­руется следующим образом: потомок не может существовать без родите­ля, а у некоторых родителей может не быть потомков.

К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией.

Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обра­ботки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.

Зарубежные СУБД на основе иерархической модели: IMS, PC/Focus, Team-Up и Data Edge; отечественные СУБД: Ока, ИНЭС и МИРИС.