База данных и модель представления данных

База данных – совокупность взаимосвязанных данных, организованная по определенным правилам. Для организации данных в БД необходимо построение информационно-логической модели представления данных в некоторой предметной области. Предметная (прикладная) область — совокупность связанных между собой функций, задач управления, с помощью которых достигается выполнение поставленной цели. Модель данных— это некоторая абстракция, которая позволяет систематизировать информацию и отражает ее свойства по содержанию, структуре, объему, связям, динамике. Инфологическая модель предметной области представляет эту область в виде набора информационных объектов и их структурных связей. Информационный объект- это модель некоторого реального объекта, процесса или явления, представленная в виде совокупности логически связанных реквизитов.

Наиболее распространены иерархическая, сетевая и реляционная модели представления данных.

Иерархическая модель отображает объекты-сущности и их связи в виде ориентированного графа или дерева (рис.1). Отношения между данными строятся по типу «родитель — потомки» и изображают в виде дерева. У каждого объекта только один родитель, но может быть несколько потомков. У корневого объекта нет родителя. Ребра между объектами отображают наличие отношений.

Рис.1. Структура иерархической модели

Сетевая модель организации данных (рис.2) является расширением иерархической модели. В сетевой модели потомок может иметь любое число предков. Модель предоставляет бóльшие возможности по сравнению с иерархической, однако сложнее в реализации и использовании.

Рис.2.Структура сетевой модели

При разработке БД наиболее распространена реляционная модель данных (от англ. relation — отношение). Для нее характерны простота структуры данных, отношения представлены в виде таблиц, использование формального аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления для обработки данных.

Свойства реляционной таблицы:

• каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя;

• каждый элемент таблицы — это один элемент данных;

• строки соответствуют записям, отличаются друг от друга хотя бы одним значением, что позволяет однозначно идентифицировать каждую из них (одинаковые строки в таблице отсутствуют);

• столбцы соответствуют полям, имеют уникальное имя, в каждом поле размещаются однородные значения данных, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный или другой) и длину;

• порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

На рис.3 представлена реляционная организация БД в виде таблицы СОТРУДНИКИ.

Рис.3.Содержимое файла (таблицы) СОТРУДНИКИ базы данных

Структурные элементы реляционной БД:

Поле – элементарная единица логической организации данных, которая соответствует отдельной, неделимой единице информации — реквизиту. Для описания поля используются характеристики: имя (например, Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата); тип (например, символьный, числовой, дата); длина (например, 20 байт); точность для числовых данных.

Запись – совокупность логически связанных полей. Соответствует составной единице информации – документу. Структура записи определяется составом и последовательностью входящих в нее полей, каждое из которых содержит элементарное данное.

Файл (таблица) - именованная совокупность одинаковых по структуре экземпляров записей. Соответствует составной единице информации — информационному массиву.

Каждый экземпляр записи однозначно идентифицируется уникальным ключом записи, т.е. полем, которое в структуре таблицы указывается как ключевое. Ключи бывают первичными (они идентифицируют экземпляр записи) и вторичными (они выполняют роль поисковых или группировочных признаков).

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом.

Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то их совокупность называется составным ключом.