Иерархическая модель. Преимущества и недостатки иерархических структур.

В отличие от реляционной модели в основе кот. лежит математика иерарх м-ль возникла из практики. не существует исходного док-та описывающего иерарх м-ль, для ее изучения рассматривают конкретные СУБД. Типичной иерарх м-лью была так называемая информационно-управляющая система созданная IBM и назыв. IMS.

Иерарх м-ль является наиболее простой среди всех датfлогических моделей, имеет естественные связи м/д классами объектов.

Граф-дерево состоит из узлов и стрелок. Узлы – это типы записей, а стрелки это отношения 1:1 или 1ко многим. Узел на конце стрелки назыв. предком, а узел на острие стрелки назыв. потомком. В иерарх м-ли потомок может принадлежать только одному предку. Любая часть дерева исходящая из одного узла назыв поддеревом. При работе с обобщенной древовидной структурой использ. 2 подхода к узлам:

1)Начинаются с доступа к корню с последующей обработкой всего дерева с доступом к поддеревьям в порядке слева на право (нисходящей) прямой порядок доступа.

2)Начинается с доступа к самым нижним узлам с восходящим переходом от одного поддерева к другому в порядке слева на право назыв. обратный порядок обхода (восходящий).

Основными информ-ми единицами иерарх м-ли являются: БД, сегмент, поле.

Поле данных это минимально неделимая единица данных доступная пользователю.

Сегмент определяет 2 понятия: тип сегмента (тип записи) и экземпляр сегмента (экземпляр записи). Тип сегмента это поименованная совокупность типов эл-тов данных в него входящих. Каждый тип сегмента образует некоторый набор однородных записей. Экземпляр сегмента – конкретное значение поля или эл-та данных. Важно понимать разницу м/д сегментом и типом сегмента, она такая же как м/д переменной и типом переменной. Сегмент является экземпляром типа сегментом

Иерарх. м-ль должна удовлетворять правилам: 1)Существует единственный корневой сегмент. Он не входит в качестве потомка ни в один тип отношений предок-потомок (ОПП); 2)За исключением корневого каждый сегмент входит в качестве потомка ровно в один тип ОПП; 3)Сегмент может участвовать в качестве предка много раз; 4)Вхождение сегмента предка может обладать произвольным кол-вом вхождений сегмента потомков, но каждый сегмент потомок обладает только одним сегментом предком => отношение м/д предком и потомком имеет мощность 1 ко многим, а отношение потомка к предкам имеет мощность1:1.

Сегмент у кот нет потомков назыв листовым сегментом. Вхождение одного и того же типа сегмента, имеющая одного и того же предка назыв сегментами близницами.

Преимущества и недостатки иерархических структур.

1)Требование того чтобы все записи были деревьями приводит к повторению сегментов, а это приводит к перерасходу объема памяти и к возникновению противоречивости БД.

2)Ограничением иерарх м-ли явл, то что дерево для некоторых структур не приемлемо.

3)Невозможно хранить экземпляры кот не имеют родительских записей.

4)Трудно представлять связи многий ко многим.

5)При удалении корневого экземпляра удаляется все дерево. в этом есть: + и -.

+ целостность БД обеспечивается автоматически;

- сложные структуры из реального мира не должны разрываться удалением корневого экземпляра.

Сетевая модель данных.

В 1971-75гг был создан образец сетевой модели представляющей СУБД обслуживающей нескольких производителей. Сети могут быть представлены математисеской структурой – направляющим графом. граф состоит из узлов и ребер.

Сетевая м-ль данных представляет собой сетевую структуру типов записей связанных отношением мощности 1:1 или 1:n. Иерархическая мо-ль – частный случай сетевой.

С сетевой использ те же 3 уровня данных (внутренний, концептуальный, внешний).

Базовыми понятиями являются:

Элемент данных – минимальная информационная единица доступная пользователю.

Агрегат данных – Соответствует следующему уровню обобщения в модели. Существуют 2 типа агрегатов: агрегат типа вектор и агрегат типа повторяющаяся группа. агрегат данных имеет имя. Агрегат типа вектор соответствует линейному набору элементов данных. Агрегат типа повторяющаяся группа имеет вид: зарплата, месяц, сумма.

Запись – совокупность агрегатов или элементов данных отображающих реальный мир.

Набор данных – это 2-х уровневый граф связанный отношением 1:n.

Существует два типа набора данных: 1) Владелец набора (родительский тип); 2) Член набора (дочерний тип).

Для любых 2-х типов записи может быть создано любое кол-во наборов которые их связывает. Это дает возможность моделировать отношение n:n (это преимущество сетевых м-лей).

Реляционная модель данных.

В 1970 амер. ученый Кодд впервые сформулировал основные понятия реляционной модели. В данной модели он использ 7 основных и 1 дополнительную операцию. Кодд определил 5 основных правил при работе с БД. Все современные СУБД ориентированны на реляционную модель.

Реляционную модель можно представить как особый метод рассмотрения данных, содержащих данные и способы работы с ними, методы манипулирования с ними и представимые в виде 3-х основных элементов: структура, целостность, обработка данных.

Кодд ввел 2 основных понятия реляционная алгебра и реляционные исчисления. Первое правило Кодда говорит о том, что данные в реляц. м-ли представляются в виде табл.

Отношение – плоская табл. состоящая из столбцов и строк. Другого способа предсавл данных, кроме табл не существует.

Столбец – атрибут. Столбцы могут располагаться в любом порядке. Кол-во атрибутов в табл назыв степенью ариляции. Ни какие 2 атрибута не имеют одинаковых названий.

Строки реляции назыв картежами. Определенного порядка в расположении картежей не существует. Предполагается, что нет картежей с одинаковыми значениями.

Набор всех возможных значений атрибутов назыв. областью атрибутов. Набор связанных таблиц (отношений) образуют БД. Таблицы в БД могут быть связаны, но полностью равноправных нет, ни какой иерархии таблиц. Каждая строка опиывает отдельный объект.

Кардинальность – это кол-во картежей, которое содержит отношения. Степенью отношения назыв кол-во атрибутов, которое содержит отношения.

Домен – набор допустимых значений для 1-го или нескольких атрибутов. Каждый атрибут определяется на некотором домене. 1 домен может быть у нескольких атрибутов или у каждого свой.

Отношение содержит 2 части: заголовок и содержательная часть. Заголовок состоит из конечного множества атрибутов. Содержательная часть состоит из конкретных значений и множества картежей.

Пустое значение – это значение приписываемое атрибуту в картеже если атрибут не применим или его значение не известно. Это не пробел и не ноль.

Реляционные ключи. Для идентификации каждого отдельного картежа, по значению его атрибутов используется понятие ключи.

Ключ реляции – минимальный набор атрибутов.

Супер ключ – это атрибут или множество атрибутов, который единственным образом идентифицируют картеж данного отношения. В каждой таблице может быть несколько ключей, они назыв. потенциальными ключами(ПК). ПК – это атрибут или набор атрибутов, который может быть выбран в качестве ключа табл.

Составной ключ – ключ состоящий из нескольких атрибутов.

Первичный ключ – ПК выбранный в качестве уникального определения строк табл.

Альтернативные ключи – ПК невыбранные в качестве первичного.

Внешний ключ – набор атрибутов одной табл. являющейся ключом другой табл.

Наличие атрибута в разных табл. отражает связь м/д ними.

Связи между табл. Рассмотрим БД состоящую из 4-х табл.: автор, книга, изд-во, редактор. Существует связь 1:n по данному примеру каждая книга имеет одно изд-во, но в каждом изд-ве может быть выпущено множество книг. Для реализации данной связи надо атрибут № изд-ва добавить в табл. книги.

Реляционная модель требует отношение 1:многим было реализовано парой первичный ключ – внешний ключ.

Отношение n:n. Некоторые книги написаны несколькими авторами и некоторые авторы написали по несколько книг. Данный вид связи требует создания новой табл. – табл. связи м/д ними. В табл. автор, книга используется внешний ключ код книги, кот. явл. первичным в табл. книги, и использ. внешний ключ код автора, кот. явл. первичный в табл. автора. Первичным ключом в табл.автор - книга явл. составной ключ состоящий из кода автора и кода книги.

Связь 1:1. Если существует данная связь, то связывать объединенную табл. составлять не надо.