Организация данных. Сетевые и иерархические модели данных

Организация данных во внутримашинной сфере характеризуется на двух уровнях – логическом и физическом. Физическая организация данных определяет способ размещения данных непосредственно на машинном носителе. В современных прикладных программных средствах этот уровень организации обеспечивается автоматически без вмешательства пользователя. Пользователь, как правило, оперирует в прикладных программах и универсальных программных средствах представлениями о логической организации данных.

Организация данных

Логическая организация данных. Логическая организация данных на машинном носителе зависит от используемых программных средств организации и ведения данных во внутримашинной сфере. Метод логической организации данных определяется используемым типом структур данных и видом модели, которая поддерживается программным средством.

Модель данных – это совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими структурами. Вид модели и используемые в ней типы структур данных отражают концепцию организации и обработки данных, используемую в СУБД, поддерживающей модель, или в языке системы программирования, на котором создается прикладная программа обработки данных.

Важно отметить, что для размещения одной и той же информации во внутримашинной сфере могут быть использованы различные структуры и модели данных. Их выбор возлагается на пользователя, создающую информационную базу, и зависит от многих факторов, в том числе от имеющегося технического и программного обеспечения, определяется сложностью автоматизируемых задач и объемом информации.

Файловая модель. В файловых системах реализуется модель типа плоский файл. При такой модели внутримашинная ИБ представляет собой совокупность не связанных между собой (независимых) файлов из однотипных записей с линейной (одноуровневой) структурой.

Основные типы структур данных файловой модели – поле, запись, файл. Запись является основной структурной единицей обработки данных и единицей обмена между оперативной и внешней памятью.

Поле – это элементарная единица логической информации данных, которая соответствует отдельной, неделимой единице информации – реквизиту.

Запись – это совокупность полей, соответствующих логически связанным реквизитам. Структура записи определяется составом и последовательностью входящих в нее полей, каждое из которых содержит элементарное данное.

Файл – это множество одинаковых по структуре экземпляров записей со значениями в отдельных полях. Экземпляр записи представляет собой реализацию записи, содержащую конкретные значения полей. Структура записи файла – линейная, то есть поля имеют единственное значение и отсутствуют групповые данные. Каждый экземпляр записи однозначно идентифицируется уникальным ключом записи. В общем случае ключи записи бывают двух видов: первичный (уникальный) и вторичный ключ.

Первичный ключ (ПК) – это одно или несколько полей, однозначно идентифицирующих запись. Если первичный ключ состоит из одного поля, он называется простым, если из нескольких полей – составным ключом.

Вторичный ключ (ВК), в отличие от первичного, - это такое поле, значение которого может повторяться в нескольких записях файла, то есть он не является уникальным. Если по значению первичного ключа может быть найден один-единственный экземпляр записи, то по вторичному – несколько.

Названные структуры данных используются и в ряде СУБД, что делает эти понятия в определенном смысле универсальными.

Индексирование. Средством эффективного доступа по ключу к записям файла является индексирование. При индексировании создается дополнительный индексный файл, который содержит в упорядоченном виде все значения ключа файла данных. Для каждого значения ключа в индексном файле содержится указатель на соответствующую запись файла данных. При наличии индексного файла, размеры которого меньше основного файла, по заданному ключу быстро отыскивается запись. С помощью указателя на запись в файле данных осуществляется прямой доступ к этой записи. Индексирование может производиться не только по первичному, но и по вторичному ключу.

Описание логической организации данных файловой модели. При описании логической организации данных каждому файлу присваивается уникальное имя и дается описание структуры его записей. Описание структуры записей включает перечень входящих в нее полей и их порядок внутри записи.

Для каждого поля задается сокращенное обозначение – имя поля (идентификатор поля внутри записи), формат поля – тип хранимого данного, длина поля и точность числовых данных. Для полей, выполняющих роль уникального (первичного) ключа записи, указывается признак ключа.

Структуру файла при описании внутримашинной ИБ можно представить в виде таблицы, где отмечаются первичные и вторичные ключи. В табл. 6 приведен пример описания структуры записи файла «Поставка». Здесь первичный ключ записи является составным, так как только совокупность реквизитов-признаков – NPS, KTOV, DATP – определяет конкретную поставку. Количественная характеристика поставки определяется реквизитами-основаниями – KOLT, ST.