Мәліметтердің типтері және моделдері

Қорда сақталған мәліметтер анықталған логикалық құрылымда болады, басқаша айтқанда мәліметтер қорын басқару жүйелерін (МҚБЖ) қолдайтын кейбір мәліметтердің берілуінің моделі (мәліметтердің моделі) сипатталады.

Классикалық түрге келесі мәліметтер моделі жатады:

• иерархиялық,

• желілік,

• реляциялық.

Мұнымен қатар, соңғы жылдары келесі мәліметтер модельдері пайда болды және практикаға белсенді түрде ене бастады:

• постреляциялық,

• көпөлшемді,

• объектіге-бағытталған.

Басқа мәліметтер моделіне негізделген, белгілі моделдерді кеңейтетін барлық мүмкін болатын жүйелер жасалынуда. Бұлардың қатарына объектілі-реляциялық, дедуктивт–объектілі-бағытталған, семантикалық, концептуаль-дық және бағытталған моделдерді жатқызуға болады. Бұл модельдердің кейбірі мәліметтер қорын, білім қорын және программалау тілдерін интеграциялау үшін қызмет етеді.

Кейбір МҚБЖ бір уақытта бірнеше моделдерді қолдай алады. Мысалы, ИНТЕРБАЗА жүйесінде қосымшалар үшін мәліметтерді манипуляциялауға желілік тіл қолданылады, ал пайдаланушы интерфейсінде SQL және QBE тілдері қолданылады.

Иерархиялық модель

Иерархиялық модельде мәліметтер арасындағы байланысты реттелген

граф (немесе тармақ) көмегімен сипаттауға болады. Иерархиялық моделде мәліметтердің арасындағы байланыс төмендегі суретте көрсетілген.

3-сурет. Иерархиялық моделдегі байланыс

Қандай да бір программалау тілінде иерархиялық МҚ-ның құрылымын

сипаттауға мәліметттердің «тармақ» типі қолданылады.

Мәліметтердің «тармақ» типі ПЛ/1 және Си программалау тілдеріндегі

«құрылым»-ға, және Паскаль тіліндегі «жазу»-ға ұқсас. «Тармақ» типі құрама

болып табылады.

«Тармақ» типі өзіне ішкі типтерді (ішкі тармақты) қамтиды, оладың

өздері де өз кезегінде «тармақ» типті болып табылады. Әрбір «тармақ» типтері «түбірлік» типтен және реттелген бағыныңқы (бос болуы да мүмкін) типтерден тұрады. «Тармақ» типіне кіретін элементарлық типтердің әрқайсысы қарапайым немесе құрама «жазу» типі болып табылады. Қарапайым жазу типі бір ғана типтен, ал құрама «жазу» типі қандай да бір типтердің жиынтығынан тұруы мүмкін. «Тармақ» типінің мысалы 4-суретте көрсетілген.

4-сурет. «Тармақ» типінің мысалы

Түбірлік тип дегеіміз ішкі типтері бар және өзі ішкі тип болып табылмайтын тип. Бағыныңқы тип (ішкі тип) аталық рольді атқаратын типке қатысты ұрпақ болып табылады. Бір типтің ұрпақтары бір-біріне қатысты егіздер болып есептеледі. Жалпы алғанда, «тармақ» типі иерархиялық ұйымдастырылған «жазу» типін береді.

Иерархиялық мәліметтер қоры «жазу» типті экземплярдан тұратын «тармақ» типті мәліметтердің экземплярының реттелген жиыны болып табылады. Типтердің арасындағы туыстық қатынас жазулардың арасындағы қатынасқа ауысады. Жазулар өрісі мәліметтер қорының негізгі мазмұнын құрайтын сандық немесе символдық мәндерді сақтайды. Иерархиялық мәліметтер қорындағы барлық элементтерді тексеру әдетте жоғарыдан төмен немесе солдан оңға қарай жүргізіледі.

Иерархиялық мәліметтер қорында келтірілген терминологиядан басқа да терминология қолданылуы мүмкін. Мысалы, IMS жүйесінде «жазу» ұғымын «сегмент», «МҚ-ның жазуы» ұғымын «тармақ» типінің бір экземплярына қатысты барлық жазулар жиынтығын түсінеміз.

Компьютер жадында иерархиялық мәліметтердің физикалық орналасуын ұйымдастыру үшін төмендегідей әдістер тобы қолданылады:

• жадының тізбектеле үлестірілуі бойынша сызықтық тізіммен берілуі (адрестік арифметика, сол тізімдік құрылым);

• байланысқан сызықтық тізіммен берілуі (көрсеткіштер мен анықтамалықтарды пайдаланатын әдіс).

Иерархиялық ұйымдастырылған мәліметтерді манипуляциялаудың негізгі операциялары:

• МҚ-ның көрсетілген экземплярын іздеу;

• бір тармақтан басқа тармаққа көшу;

• тармақ ішінде бір жазудан басқа жазуға ауысу;

• көрсетілген орынға жаңа жазуды қою;

• ағымдағы жазуды өшіру және т.б.

Алдыңғы суретте келтірілген қордағы мәліметтерге мысал ретінде келесі 5-суретте көрсетіледі.

5-сурет. Иерархиялық қордағы мәліметтер

«Тармақ» типін анықтау сәйкестілігінен ұрпақ пен аталық арасында автоматты түрде тұтастылық байланысын бақылау орындалатынын тұжырымдауға болады. Тұтастылықты бақылаудың негізгі ережесі төмендегідей тұжырымдалады: ұрпақ аталықсыз болуы мүмкін емес, ал кейбір аталықтың ұрпағы болмауы мүмкін. Тұтастылық байланысын сүйемелдеу механизмі әртүрлі тармақтағы жазулардың арасында болмайды.

Мәліметтердің иерархиялық моделінің жетістігіне компьютер жадының тиімді пайдаланылуы мен мәліметтермен жасалатын негізгі операциялардың орындалу уақытының көрсеткіштері жатады.

Мәліметтердің иерархиялық моделі иерархиялық реттелген ақпараттармен жұмыс істеуге ыңғайлы болады.

Күрделі логикалық байланыстармен ақпаратты өңдеудің қиындығы иерархиялық модельдің кемшілігі болып табылады.

Мәліметтердің иерархиялық моделіне МҚБЖ-ң салыстырмалы түрде шектеулі ғана саны негізделген, олардың ішінен шетелдік IMS, PC/Focus, Team-Up және Data Edge және Ресейлік Ока, МИРИС және ИНЭС жатқызуға болады.

Желілік модель

Мәліметтердің желілік моделінде элементтерінің әртүрлі өзара байланысын еркін бұтақ түрінде бейнелеуге болады, сонымен бірге мәліметтердің иерархиялық моделін жалпылайды. Желілік МҚ-ң тұжырымдамасы алғаш рет толық КОДАСИЛ тобының ұсыныстарында баяндалған.

6-сурет. Желілік моделдегі байланыстар.

Желілік мәліметтер қорының схемасын сипаттау үшін типтердің екі тобы қолданылады: «жазу» және «байланыс». «Байланыс» типі келесі екі «жазу» типі үшін анықталады: ұрпақ және аталық. «Байланыс» типі айнымалысы байланыс экземпрляры болып табылады. Желілік мәліметтер қоры жазулар жиынтығынан және жиындардың сәйкес байланыстарынан тұрады. Байланысты қалыптастыру үшін ерекше шектеулер қажет емес. Егер иерархиялық құрылымда жазу-ұрпақтың тек бір ғана жазу-аталығы болса, мәліметтердің желілік моделінде жазу-ұрпақтың жазу-аталықтар саны еркін алынады (өгей аталық). Қарапайм желілік мәліметтер қорының схемасы 7-суретте көрсетілген.

Бөлімде жұмыс істейді

Бөлім бастығы бар

7-сурет. Желілік МҚ мысалының схемасы

Желілік типті қордағы мәліметтердің физикалық орналасуы, иерархиялық МҚ-дағыдай әдіспен ұйымдастырылуы мүмкін.

Желілік типті МҚ-н манипуляциялаудың негізгі операциялары:

• МҚ-да іздеу;

• аталықтан бірінші ұрпаққа көшу;

• ұрпақтан аталыққа көшу;

• жаңа жазу құру;

• ағымдағы жазуды өшіру;

• ағымдағы жазуды жаңарту;

• жазуларды байланысқа қосу;

• жазуларды байланыстан шығару;

• байланыстарды өзгерту және т.б.

Мәліметтердің желілік моделінің жетістігі – жадының пайдалану көрсеткішінің тиімді жүзеге асырылуы мен жеделдігінде болып табылады.

Иерархиялық модельмен салыстырғанда желілік модельдің еркін байланыстар құруда мүмкіндіктері көп.

Мәліметтердің желілік моделінің кемшілігі МҚ схемасының аса жоғары күрделілігі мен қатаңдығы, сондай-ақ, МҚ-дағы ақпаратты өңдеуді әдеттегі пайдаланушының түсініп, орындауындағы қиындықта болып табылады.

Мұнымен қатар, желілік мәліметтер моделінде байланыстың тұтастылығын бақылаудың әлсіздігінде және жазулардың арасындағы еркін байланыстарды орнату мүмкіндігінің шығуы.

Практикада желілік модель негізіндегі жүйелер кеңінен таралмаған. Танымал желілік МҚБЖ-не: IMDS, DB_VISTA III, СЕТОР, КОМПАС жатады.

Реляциялық модель

Мәліметтердің реляциялық моделін Эдгар Кодд ұсынған, ол қатынас ұғымына негізделеді. Қатынас кортеж деп аталатын жиын элементтерін білдіреді. Қатынастың көрнекі түрде бейнеленуі екі өлшемді кесте болып табылады. Кестенің жолдары (жазбалары) мен бағандары (өрістері) болады. Кестенің әрбір жолының құрылымдары бірдей және олар өрістерден тұрады. Кестенің жолдарына кортеждер, ал бағандарына қатынас атрибуттары сәйкес келеді.

Бір кестенің көмегімен мәліметтердің арасындағы қарпайым байланысты сипаттауға болады, атап айтқанда, бір объектінің бөлінуі (құбылыс, маңыздылық, жүйелер және т.б.) кестеде сақталатын ақпараттың ішкі объектілер жиынына бөлінуі, олардың әрқайсысына кестенің жолдары немесе жазуы сәйкес келеді. Бұдан әрбір ішкі объектінің өріс жазуларының мәндеріне сәйкес сипатталатын бірдей құрылымы немесе қасиеттері бар. Мысалы, кесте топтағы студенттер туралы мәліметтерден құрылады, яғни олардың арқайсысына мынадай сипаттамалар тән: фамилиясы, аты, әкесінің аты, жынысы, жасы, білімі. Бір ғана кестенің шеңберінде пән саласы бойынша мәліметтердің өте күрделі логикалық құрылымын сипаттау мүмкін емес, мұндай жағдайда кестелерді байланыстыру қолданылады.

Сыртқы тасымалдаушыларда реляциялық қорда мәліметтерді физикалық орналастыру әдеттегі файлдардың көмегімен жүзеге асырылады.

Мәліметтердің реляциялық моделінің жетістігі – оның қарапайымдылығы мен түсініктілігінде және оның компьютерде физикалық жүзеге асырылуының қолайлығында. Осындай типті мәліметтерді өңдеу тиімділігінің проблемасы техникалық тұрғыдан толық шешілген.

Реляциялық модельдердің кемшіліктері төмендегідей: жеке жазуларды

идентификациялаудың стандартты құралдарының жоқтығы мен иерархиялық

және желілік байланыстарды сипаттаудың күрделілігі.

Дербес компьютерлерге арналған шетелдік реляциялық МҚБЖ-нің мысалдарына, dBase III Plus және dBase IV (Ashton-Tate фирмасының), FoxPro және FoxBase (Fox Software фирмасының), Paradox және dBASE for Windows (Borland), Visaul FoxPro және Access (Microsoft), Clarion (Clarion Software), Oracle (Oracle) және т.б. жатады.

Реляциялық МҚБЖ-дың соңғы версиялары объектіге-бағытталған жүйелердің кейбір қасиеттерінен тұрады. Мұндай МҚБЖ-н объектілі- реляциялық деп атайды. Бұл жүйелерге мысал ретінде Oracle 8.х өнімін жатқызуға болады. Алдыңғы версиялары, яғни Oracle 7.х-ге дейінгі версиялары «таза» реляциялық МҚБЖ-не жатады.