Сетевые и иерархические модели базы данных

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине

Информационные системы

 

 

 

 

 

 

Сетевые и иерархические  модели базы данных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сетевые модели базы данных

Историческая справка

В 1971 группа DTBG (Database Task Group) представила в американский национальный институт стандартов отчет, который послужил в дальнейшем основой для разработки сетевых систем управления базами данных. Стандарт сетевой модели был создан в 1975 году организацией CODASYL (Conference of Data System Languages), которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания.

Типичным представителем систем, основанных на сетевой модели данных, является СУБД IDMS (Integrated Database Management System), разработанная компанией Cullinet Software, Inc. и изначально ориентированная на использования на мейнфреймах компании IBM. Архитектура системы основана на предложениях DBTG организации CODASYL. В настоящее время IDMS принадлежит компании Computer Associates.

Итак, что же такое сетевая  модель данных и что она представляет?

Сетевая модель данных - это логическая модель данных, представляющая данные сетевыми структурами и связанными отношениями мощности один-к-одному или один-ко-многим.

В отличие от реляционной  модели, связи в ней образуются наборами, которые реализуются с  помощью указателей. Сетевые модели данных являются расширенной версией  иерархической модели, однако основным отличием является то, что в сетевых  моделях данных имеются указатели  в обоих направлениях, которые  соединяют родственную информацию.

Сетевую модель можно представить  узлами, которые являются записью. Сегменты данных в сетевых БД могут иметь  множественные связи с сегментами старшего уровня. При этом направление  и характер связи в сетевых  БД не являются столь очевидными, как  в случае иерархических БД. Поэтому  имена и направление связей должны идентифицироваться при описании БД.

Состоит сетевая модель данных из основных элементов:

• элемент данных
• агрегат данных
• запись
• тип записей
• набор

 

Особенности построения сетевой модели данных:

• База данных может состоять из произвольного количества записей и наборов различных типов.
• Связь между двумя записями может выражаться произвольным количеством наборов.
• В любом наборе может быть только один владелец.
• Тип записи может быть владельцем в одних типах наборов и членом в других типах наборов.
• Тип записи может не входить ни в какой тип наборов.
• Допускается добавление новой записи в качестве экземпляра владельца, если экземпляр-член отсутствует.
• При удалении записи-владельца удаляются соответствующие указатели на экземпляры-члены, но сами записи-члены не уничтожаются (сингулярный набор).

 

Преимущества сетевой  модели данных:

 

1. Стандартизация. Появление стандарта CODASYL, который определил базовые понятия модели и формальный язык описания.
2. Быстродействие. Быстродействие сетевых баз данных сравнимо с быстродействием иерархических баз данных.
3. Гибкость. Множественные отношения предок/потомок позволяют сетевой базе данных хранить данные, структура которых была сложнее простой иерархии.
4. Универсальность. Выразительные возможности сетевой модели данных являются наиболее обширными в сравнении с остальными моделями.
5. Возможность доступа к данным через значения нескольких отношений (например, через любые основные отношения).

 

Недостатки сетевой модели данных:

 

1. Жесткость. Наборы отношений и структуру записей необходимо задавать наперёд. Изменение структуры базы данных ведет за собой перестройку всей базы данных. При появлении новых аспектов использования этих же данных может возникнуть необходимость установления новых связей между ними. Это требует введения в записи новых указателей, т.е. изменения структуры БД, и, соответственно, переформирования всей базы данных.
2. Сложность. Сложная структура памяти.

 

Пример сетевой базы данных:

 

На этом рисунке показаны три типа записи: Отдел, Служащие и Руководитель и три типа связи: Состоит из служащих, Имеет руководителя и Является служащим.

Иерархическая модель данных

Иерархическая модель данных — представление базы данных в  виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов различных уровней.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более  низкого уровня. Такие объекты  находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого  уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда  как у объекта-потомка обязательно  только один предок. Объекты, имеющие  общего предка, называются близнецами (в программировании применительно  к структуре данных дерево устоялось  название братья).

Структурная часть иерархической модели

 

Основными информационными  единицами в иерархической модели данных являются сегмент и поле.

-Поле данных определяется как наименьшая неделимая единица данных, доступная пользователю.

-Для сегмента определяются  тип сегмента и экземпляр сегмента. Экземпляр сегмента образуется  из конкретных значений полей  данных. Тип сегмента — это  поименованная совокупность входящих  в него типов полей данных.

 

Как и сетевая, иерархическая  модель данных базируется на графовой форме построения данных, и на концептуальном уровне она является просто частным случаем сетевой модели данных. В иерархической модели данных вершине графа соответствует тип сегмента или просто сегмент, а дугам — типы связей предок — потомок. В иерархических структуpax сегмент — потомок должен иметь в точности одного предка.

Иерархическая модель представляет собой связный неориентированный  граф древовидной структуры, объединяющий сегменты. Иерархическая БД состоит  из упорядоченного набора деревьев.

Пример

Например, если иерархическая  база данных содержала информацию о  покупателях и их заказах, то будет  существовать объект «покупатель» (родитель) и объект «заказ» (дочерний). Объект «покупатель» будет иметь указатели  от каждого заказчика к физическому  расположению заказов покупателя в  объект «заказ».

В этой модели запрос, направленный вниз по иерархии, прост (например: какие  заказы принадлежат этому покупателю); однако запрос, направленный вверх  по иерархии, более сложен (например, какой покупатель поместил этот заказ). Также, трудно представить не-иерархические данные при использовании этой модели.

Иерархической базой данных является файловая система, состоящая  из корневого каталога, в котором  имеется иерархия подкаталогов и  файлов.

Заключение

Современные БД основываются на использовании моделей данных, позволяющих описывать объекты  предметных областей и взаимосвязи  между ними. Модели данных используются для логического и физического  представления данных.

 

Основное различие между  моделями данных состоит в способах описания взаимодействий между объектами и атрибутами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. С. Кузнецов. Базы данных. Вводный курс
2. Чертовской В.Д. Базы и банки данных: Учебное пособие СПб: Изд-во МГУП, 2001. 220 с. 300 экз.