Иерархическая модель

Иерархическая модель позволяет строить базы данных с древовидной структурой.

К основным понятиям иерархической модели относятся:

ü узел – набор атрибутов данных, описывающих объект;

ü связь – линия, связывающая узлы нижнего уровня с одним узлом вышележащего уровня.

ü Уровень – номер слоя узлов, отсчитанный от корня.

Узел вышележащего уровня называется предком для соответствующих ему узлов нижнего уровня. Узлы нижнего уровня называют потомками связанного с ними вышележащего узла.

В иерархической БД один элемент считается главным, остальные — подчиненными. На верхнем уровне дерева в этой модели имеется один узел – “корень”, на следующем уровне располагаются узлы, связанные с этим корнем, затем узлы, связанные с узлами предыдущего уровня и т.д., причем каждый узел может иметь только одного предка.

Рис.1 Иерархическая модель данных

Иерархическая структура может поддерживать только отношение типа "один-ко-многим". К каждому узлу существует единственный путь от корня.

Поиск данных в иерархической системе всегда начинается с корня. Затем производится спуск с одного уровня на другой пока не будет достигнут искомый уровень. Перемещения по системе от одной записи к другой осуществляются с помощью ссылок.

Рис.2 Иерархическая древовидная структура модели БД

Основные достоинства иерархической модели ‑ простота описания иерархических структур реального мира, однако, они часто содержат избыточные данные и плохо приспособлены для представления взаимосвязей типа "многие-ко-многим". Кроме того, не всегда удобно каждый раз начинать поиск нужных данных с корня, а другого способа перемещения по базе в иерархических структурах не имеется. Иерархические системы - старейшее поколение систем баз данных. Они разрабатывались для больших ЭВМ. Иерархическую БД образуют, например, каталоги файлов, хранящихся на диске. Такой же БД является родовое генеалогическое дерево.

К СУБД иерархического типа можно отнести многие системы управления файлами, в частности Total Commander, и пр. Некоторые СУБД, предназначенных для создания и ведения библиотечных баз данных, также имеют иерархический тип.

Сетевая модель

Сетевая модель, стандарт которой был разработан в начале 70-х годов, в отличие от иерархической модели поддерживает взаимосвязь типа "многие-ко-многим". Каждый порожденный элемент в них может иметь более одного предка.

Имеет те же составляющие, что и иерархическая, но каждый узел может быть связан с любым другим узлом.

В сетевых структурах потомок может иметь любое число предков.

Рис. 3 Сетевая модель

Рис.4 Сетевая структура модели БД

Однако обычно эти системы довольно сложны и требуют солидного программного обеспечения. В них, также как и в иерархических системах, переход от записи к записи производится по вставленным в каждую запись ссылкам. В свое время они были достаточно популярны и стали применяться для миникомпьютеров и для больших ЭВМ

Пример сетевой БД — глобальная компьютерная сеть Интернет. СУБД сетевого типа используются преимущественно в автоматизированных системах управления корпоративными бизнес-процессами.

Реляционная модель

Реляционными БД (от англ. слова relation — "отношение") называются БД, содержащие информацию, организованную в виде двумерных таблиц. Согласно этому подходу, такая таблица называется отношением.

В 1970 г. доктор Э.Ф. Кодд, математик и научный сотрудник фирмы IBM, предложил реляционную модель, основанную на представлении данных в виде таблиц. Одним из основных преимуществ реляционной модели является ее однородность. Все данные хранятся в плоских таблицах и только в них. В настоящее время практически все производственные СУБД различных масштабов используют реляционную модель.

В 1981 г. “за продолжительный фундаментальный вклад в теорию и практику развития СУБД” Кодду была вручена премия Тьюринга — самая престижная международная награда в области информационных технологий.

Сразу отметим, что теория реляционных баз данных изначально была сформулирована на строгом математическом языке, и именно строгие, формально определенные математические понятия наилучшим образом описывают суть вещей. Вместе с тем в большинстве случаев можно без особого ущерба пожертвовать строгостью терминологии в пользу прозрачности изложения, что мы и будем делать.

Основная идея реляционной модели заключается в следующем. База данных состоит из ряда неупорядоченных таблиц (в простейшем случае — из одной таблицы). Таблицами можно манипулировать посредством непроцедурных (декларативных) операций — запросов, результатами которых также являются таблицы.

На современных персональных компьютерах наибольшее распространение получили реляционные СУБД.

Существует немало различных СУБД реляционного типа — dBase, Clipper, Paradox, FoxPro, Clarion, Access.