Базы данных. Модели организации данных

Банк данных – это автоматизированная система, представляющая совокупность информационных, программных, технических средств и персонала, обеспечивающих хранение, накопление, обновление, поиск и выдачу данных. Организационная структура Банка данных включает:

· Базу данных;

· систему управления базой данных;

· архив и система управления архивом;

· языковые средства (языки программирования, языки запросов и отве­тов, языки описания данных);

· методические средства (инструкции и рекомендации по созданию и функционированию Банков данных);

· технические средства, удовлетворяющие определенным требова­ниям;

· обслуживающий персонал, включая программистов, инженеров по техническому обслуживанию, администратора.

Обслуживающий персонал должен решать следующие задачи:

· контроль за работой Банка данных;

· обеспечение совместимости и взаимодействия всех составляющих Банка Данных;

· управление функционированием Банка данных;

· контроль за качеством информации;

· удовлетворение информационных потребностей пользователей.

Системы автоматизации Базы данных манипулируют с конкретной моделью организации данных на машинном носителе. Модель данных определяется способом организации данных, ограничениями целостно­сти и множеством операций, допустимых над объектами организации данных. Соответственно модель данных разделяют на три составляю­щие: структурную, целостную и манипуляционную.

При построении логической модели данных используются ниже пере­численные модели данных, поддерживаемые СУБД. К ранним (дореля­ционным) СУБД относятся системы, основанные на инвертированных списках, иерархические и сетевые. Эти системы исторически предшест­вовали реляционным системам, внутренняя организация которых во многом основана на использовании методов ранних систем.

Системы, основанные на инвертированных списках . К числу наи­более известных и типичных представителей таких систем относятся Datacom/DB компании AppliedDataResearch, Inc. (ADR), ориентирован­ная на использование на машинах основного класса фирмы IBM, и Adabas компании Software AG. Организация доступа к данным на основе инвертированных списков используется практически во всех современ­ных реляционных СУБД, но в этих системах пользователи не имеют не­посредственного доступа к инвертированным спискам (индексам).

Структуры данных. База данных, организованная с помощью инвер­тированных списков, содержит хранимые таблицы, пути доступа к кото­рым видны пользователям. Строки таблиц упорядочены системой в не­которой физической последовательности. Физическая упорядоченность строк всех таблиц может определяться и для всей Базы данных. Для каждой таблицы определяется произвольное число ключей поиска, для которых строятся индексы. Индексы автоматически поддерживаются системой, но явно видны пользователям.

Иерархическая модель , имеет древовидную структуру с выражен­ными вертикальными связями подчинения нижнего уровня высшему уровню, что облегчает доступ к необходимой информации, но при усло­вии, что все запросы имеют древовидную структуру. Иерархическая мо­дель данных исторически была первой, на основе которой в конце 60-х – начале 70-х гг. ХХ в. были разработаны первые профессиональные СУБД: СУБД IMS (InformationManagementSystem) фирмы IBM, СУБД Tota, оте­чественные СУБД «ОКА», «ИНЭС»

Структура данных. База данных с иерархической моделью данных строится из упорядоченного набора экземпляров структуры типа «де­рево». Тип дерева состоит из одного «корневого» типа записи и упоря­доченного набора из нуля или более типов поддеревьев (каждое из ко­торых является некоторым типом дерева). Тип дерева в целом пред­ставляет собой иерархически организованный набор типов записи.

Сетевая модель является расширением иерархической модели путем дополнения горизонтальных связей (рис. 6.4) Направления этих связей не являются однозначными, что усложняет модель и СУБД. Сетевая мо­дель широко применялась в 70-е гг. ХХ в. в первых СУБД, использовав­шихся крупными корпорациями для создания информационных систем: СУБД IDMS – IntegratedDatabaseManagementSystemкомпании CullinetSoftwareInc, СУБД IDS, предназначенная для использования на маши­нах основного класса фирмы IBM под управлением большинства опера­ционных систем и отечественные СУБД «СЕТЬ», «БАНК», «СЕТОР». Архитектура системы IDMS основана на предложениях DataBaseTaskGroup (DBTG) Комитета по языкам программирования ConferenceonDataSystemsLanguages (CODASYL), организации, ответственной за оп­ределение языка программирования Кобол.

В отличие от иерархической модели, в сетевой модели объект-потомок может иметь любое количество объектов-пред­ков, поэтому допускаются любые связи-отношения, в том числе и одно­уровневые. В сетевой модели выделяют следующие определения:

· тип записей – совокупность логически связанных элементов данных;

· набор типов связей между записями – отношение «один ко многим» ме­жду двумя типами записей;

· простая сеть – структура данных, в которой все бинарные отноше­ния имеют отношения «один ко многим»;

· сложная сеть – структура данных, в которой одно или несколько би­нарных отношений имеют отношения «многие ко многим»;

· тип записи связи – формальная запись, созданная для того, чтобы преобразовать сложную сеть в эквивалентную ей простую сеть.

Сетевая СУБД состоит из одного или нескольких типов записей (ти­пов информационных объектов) и набора типов связей между ними. Ка­ждый тип записей представлен в Базе данных набором экземпляров за­писей данного типа. Аналогично каждый тип связи представлен набором экземпляров связей данного типа между конкретными экземплярами ти­пов записей.

Сетевую модель данных поддерживают СУБД dBVista и др. Досто­инства модели: более высокий уровень полноты модели, более высокий уровень равнозначности данных, сравнительно невысокие расходы на реализацию Базы данных. Недостатки: отсутствие математической тео­рии построения мо­дели; представление связей типа 1:1, 1:n, m:n; слож­ность обновления Базы данных.

Реляционная модель представляется в виде совокупности таблиц, над которыми выполняются операции, формулируемые в терминах ре­ляционной алгебры (рис. 6.5). Достоинством модели является сравни­тельная простота инструментальных средств ее поддержки, недостат­ком – жесткость структуры данных и зависимость скорости работы от размера Базы данных.