Модели данных: иерархическая, сетевая и реляционная модели данных. Достоинства и недостатки перечисленных моделей данных

Иерархическая структура имеет место при описании нескольких разнотипных взаимосвязанных объектов,находящиеся в строгой иерархии. Такая структура состоит из узлов (элементов, сегментов) - совокупности атрибутных данных, описывающих объект, и ветвей – связей между типами объектов.

Наивысший узел называется корнем. Зависимые узлы располагаются на более низких уровнях дерева. Узел, каждому экземпляру которого можно поставить в соответствии несколько экземпляров другого узла называется старшим узлом или родителем, следующий за ним в структуре называется подчиненным элементом или потомком, который в свою очередь может иметь несколько типов подчиненных элементов и быть старшим по отношению к ним. Тип связи в древовидной структуре определяется как 1:М один–ко–многим.

Сетевая модель данныхв ней объекты предметной области объединяются в сеть. Элементами таковой сетевой структуры является линейные структуры. Иерархическая структура является частным случаем сетевой. Связи в сетевой структуре определяются так же как и в иерархической. Но однако, при определение связей в сетевой структуре допустимы следующие положения: - в сет. структуре м б неск/ко главных элементов (корней) либо главный элемент вообще м отсутствовать; - допускается наличие более одной связи между двумя элементами структуры; - подчиненный элемент м иметь более одного старшего; - Допускаются циклические связи; - возможно наличие связей между экземплярами одного и того же элемента структуры.

Реляционная модель данных.Важными характеристиками реляционной модели является: - реляционная модель описывает данные с их естественной структурой, не добавляя каких – либо дополнительных структур, необходимых для машинного представления или для целей реализации; - модель обеспечивает математическую основу для интеграции видимости, избыточности и непротиворечивости отношений; - РМ позволяет добиться реальной независимости данных от физического представления, связей между данными и способов реализации, связанных с эффективностью и подобными заботами. В РМ данные представляют в виде плоских таблиц, называемых отношениями. Столбец таблицы называется атрибутом или полем, строка кортежем отношения.

	Достоинство	Недостаток
Иерархическая модель	Представление структур данных в виде дерева практически не ограничивает сложность логических связей между порциями данных	Чрезмерная громоздкость при описании данных со сложными логическими связями
Сетевая модель	Представление данных в виде произвольного графа позволяет представлять структуру данных любой сложности	Сложность реализации
Реляционная модель	Представление структур данных в виде совокупности связанных отношениями таблиц весьма наглядно и удобно для реализации обработки данных	Представление сложных структур требует большого количества связанных таблиц

6 Схема отношения. Какие различают типы связей между типами сущностей? Как они отображаются? Приведите примеры из любых предметных областей связей типа 1:1, 1:М, М:1, М:N.

Установление связей между таблицами необязательно, но это экономит время, гарантирует получение правильных результатов при разработке сложных форм и отчетов, поддерживает целостность базы данных (защита данных от изменений и удалений, которые могут нарушить связи между записями в таблицах). Тип связи Реляционные связи между таблицами могут быть разного типа:

· Одно-однозначные (1:1)

· Одно-многозначные (1:М)

· Много-многозначные (М:N)

Отношение один к одному имеет место, когда одной записи в родительской таблице соответствует одной записи в дочерней таблице. Данное отношение встречается редко. Его используют если не хотят, чтобы таблица БД «распухла» от второстепенной информации. Эта связь приводит к тому, что для чтения связанной информации в нескольких таблицах приходится производить несколько операций чтения, что замедляет процесс получения нужной информации. БД в которых входит данная связь не могут считаться нормализованными. Так же данная связь м в жесткой и нежесткой.

Один –ко- многим одной записи родительской таблицы может соответствовать несколько записей в дочерней таблице. Различаются две разновидности данной связи: жесткая и нежесткая. Жесткая это когда выдвигается жесткое требование, согласно которому всякой записи в родительской таблице должны соответствовать записи в дочерней таблице. Во- втором случае подобной требование не носит жесткого характера и подразумевается, что некоторые записи в род. Таб. могут не иметь связанных с ними записей в дочерней таблице. 1:М позволяет моделировать иерархические структуры данных. Отношение многие ко многим. С помощью этого отображения определяется тип связи между типами сущностей А и В, при котором каждому экземпляру сущности А может соответствовать 0, 1 или несколько экземпляров сущности В и наоборот.

Что называется реляционной базой данных? Дайте определение основных терминов реляционной модели. Перечислите основные свойства реляционной модели данных. Назовите достоинства и недостатки реляционной модели данных.

Реляционная база данных (РБД) представ­ляет собой хранилище данных, содержащее набор двумерных таблиц. Набор средств для управления подобным хранилищем наз. Реляционной системой управления базами данных (РСУБД). Любая таблица РБД состоит из строк (на­зываемых записями) и столбцов (называе­мых полями). Строки таблицы содержат сведения о пред­ставленных в ней фактах или документах, или людях, - об однотипных объектах. Данные в таблицах удовлетворяют сле­дующим принципам:1. Каждое значение, содержащееся на пересечении строки и колонки, должно быть атомарным (т.е. не расчленяемым на несколько значе­ний).2. Значения данных одной колонки должны принадлежать одному типу.3. Каждая запись в таблице уни­кальна.4. Каждое поле имеет уникальное имя.5. Последовательность полей в таблице несущественна. 6.Последовательность записей в таблице несущественна. Любая СУБД позволяет сортировать строки и колонки в выборках. Ключи и связи.Колонка (или набор колонок), служащая для уникальной идентификации каждой строки, наз. первичным ключом (ПК). ПК обязан содержать уникальные непустые значения для каждой строки. Типичная БД состоит из нескольких связанных таблиц. Колонка, указывающая на запись в другой таблице, связанную с данной записью, наз. внешним ключом (ВК). Иначе говоря, ВК – это колонка или набор колонок, чьи значе­ния совпадают с имеющимися значениями ПК другой таблицы. Группа связанных таблиц называется схемой данных. Ин­формация о таблицах, их колонках, пер­вичных и внешних ключах, а также иных объектах БД называется метаданными.

А так же смотри выше про связи.

Достоинства модели

1.Простота. Пользователь работает с простой моделью данных. Он формулирует запросы в терминах информационного содержания и не должен принимать во внимание сложные аспекты системной реализации. Реляционная модель легко ассоциируется с различными документами, привычными и удобными для восприятия.

2.Непроцедурность запросов. Поскольку в реляционной схеме понятие навигации отсутствует, запросы не строятся на основе заранее определенной структуры. Благодаря этому они могут быть сформулированы на непроцедурном языке.

3.Независимость данных. Это свойство является одним из важнейших для любой СУБД. При использовании реляционной модели данных интерфейс пользователя не связан с деталями физической структуры памяти ЭВМ и стратегией доступа к памяти.

4.Теоретическое обоснование. Реляционная МД основана на хорошо проработанной теории отношений (реляционной алгебре) или теории реляционного исчисления. При проектировании БД применяются строгие методы, построенные на нормализации отношений.

Недостатки модели

Хотя в настоящее время уже существует большой ряд коммерческих СУБД, базирующихся на реляционной МД, их производительность подчас значительно ниже, чем у систем, основанных на иерархической или сетевой МД. Это то, чем приходится платить за непроцедурность языка запросов и независимость данных. Низкая производительность особенно заметна для больших БД, с которыми работает множество пользователей.