Τροποποιήσεις βασικών μοντέλων βάσεων δεδομένων. Μοντέλα Δεδομένων

Chercher ΗλεκτρονικήΗ πτυχή της δομής καθορίζει Τιβάσεις δεδομένων (δηλαδή μέθοδοι τροποποιήσειςδεδομένα) και μεθόδους εξαγωγήδεδομένα από τη βάση δεδομένων, η πτυχή της ακεραιότητας καθορίζει τα μέσα των περιγραφών σωστές καταστάσειςβάσεις δεδομένων.

Ένα μοντέλο δεδομένων είναι ένας αφηρημένος, αυτοτελής, λογικός ορισμός αντικειμένων, τελεστών και άλλων στοιχείων που μαζί αποτελούν τη μηχανή πρόσβασης αφηρημένων δεδομένων με την οποία αλληλεπιδρά ο χρήστης. Αυτά τα αντικείμενα σάς επιτρέπουν να μοντελοποιήσετε τη δομή των δεδομένων και τους τελεστές - τη συμπεριφορά των δεδομένων.

Στη βιβλιογραφία, στα άρθρα και στην καθημερινή ομιλία, ο όρος «μοντέλο δεδομένων» χρησιμοποιείται μερικές φορές με την έννοια του «σχήματος βάσης δεδομένων» («μοντέλο βάσης δεδομένων»). Αυτή η χρήση είναι εσφαλμένη, όπως επισημαίνεται από πολλούς έγκυρους ειδικούς, συμπεριλαμβανομένων των K. J. Date, M. R. Kogalovsky, S. D. Kuznetsov. Υπάρχει ένα μοντέλο δεδομένων θεωρία, ή εργαλείο μοντελοποίησης, ενώ το μοντέλο βάσης δεδομένων (σχήμα βάσης δεδομένων) είναι αποτέλεσμα προσομοίωσης. Σύμφωνα με τον K. Data, η σχέση μεταξύ αυτών των εννοιών είναι παρόμοια με τη σχέση μεταξύ μιας γλώσσας προγραμματισμού και ενός συγκεκριμένου προγράμματος σε αυτή τη γλώσσα.

Ο M. R. Kogalovsky εξηγεί την εξέλιξη της έννοιας του όρου ως εξής. Αρχικά το concept μοντέλα δεδομένωνχρησιμοποιείται ως συνώνυμο δομές δεδομένων σε μια συγκεκριμένη βάση δεδομένων. Στη διαδικασία ανάπτυξης της θεωρίας των συστημάτων βάσεων δεδομένων, ο όρος «μοντέλο δεδομένων» απέκτησε νέο νόημα. Υπήρχε η ανάγκη για έναν όρο που θα υποδηλώνει ένα εργαλείο, και όχι το αποτέλεσμα της μοντελοποίησης, και επομένως θα ενσωματώνει μια ποικιλία διαφορετικών βάσεων δεδομένων μιας συγκεκριμένης κατηγορίας. Στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1970, πολλές δημοσιεύσεις αφιερώθηκαν σε αναφέρθηκαν προβλήματα, για τους σκοπούς αυτούς άρχισε να χρησιμοποιείται ο ίδιος όρος «μοντέλο δεδομένων». Επί του παρόντος, στην επιστημονική βιβλιογραφία, ο όρος «μοντέλο δεδομένων» ερμηνεύεται στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων με εργαλειακή έννοια (ως εργαλείο μοντελοποίησης).

Ωστόσο, πολύ καιρόΟ όρος "μοντέλο δεδομένων" χρησιμοποιήθηκε χωρίς επίσημο ορισμό. Ένας από τους πρώτους ειδικούς που όρισε επίσημα αυτή την έννοια ήταν ο E. Codd. Στο άρθρο «Μοντέλα δεδομένων στη διαχείριση βάσεων δεδομένων», όρισε ένα μοντέλο δεδομένων ως συνδυασμό τριών στοιχείων:

Δείτε επίσης

• Μεταμοντελοποίηση
• Μεταμοντελοποίηση άρθρου στα Wikibooks

Σημειώσεις

Λογοτεχνία

• Ημερομηνία K.J.Εισαγωγή στα Συστήματα Βάσεων Δεδομένων. - 8η έκδ. - M.: “Williams”, 2006. - 1328 p. - ISBN 0-321-19784-4
• Kogalovsky M. R. Υποσχόμενες τεχνολογίες πληροφοριακά συστήματα. - M.: DMK Press; Εταιρεία Πληροφορικής, 2003. - 288 σελ. - ISBN 5-279-02276-4
• Kogalovsky M. R.Εγκυκλοπαίδεια Τεχνολογιών Βάσεων Δεδομένων. - Μ.: Οικονομικά και Στατιστική, 2002. - 800 σελ. - ISBN 5-279-02276-4
• Τσικριτζής Δ., Λοχόφσκι Φ.Μοντέλα δεδομένων = Δ. Τσιχριτζής, Φ. Λοχόφσκι. Μοντέλα Δεδομένων. Prentice Hall, 1982. - M.: Finance and Statistics, 1985. - 344 p.

Ίδρυμα Wikimedia.

2010.

Δείτε τι είναι το "Μοντέλο δεδομένων" σε άλλα λεξικά:μοντέλο δεδομένων

- Ένα σύνολο κανόνων για τη δημιουργία δομών δεδομένων σε μια βάση δεδομένων, λειτουργίες σε αυτές, καθώς και περιορισμούς ακεραιότητας που καθορίζουν τις επιτρεπόμενες συνδέσεις και τιμές δεδομένων και τη σειρά των αλλαγών τους. Σημείωση Για να καθορίσετε το μοντέλο δεδομένων, χρησιμοποιήστε... ...Μοντέλο δεδομένων - – μέθοδος παρουσίασης δεδομένωνμοντέλο πληροφοριών σε ένα υπολογιστικό περιβάλλον. [GOST 2.053 2006] Επικεφαλίδα όρου: Τεχνολογίες Επικεφαλίδες εγκυκλοπαίδειας: Λειαντικός εξοπλισμός, Λειαντικά, Αυτοκινητόδρομοι, Εξοπλισμός αυτοκινήτου...

Δείτε τι είναι το "Μοντέλο δεδομένων" σε άλλα λεξικά:Εγκυκλοπαίδεια όρων, ορισμών και επεξηγήσεων δομικών υλικών

- 3.1.7 μοντέλο δεδομένων (DM): Γραφική ή/και λεξιλογική αναπαράσταση δεδομένων που καθορίζει τις ιδιότητες, τις δομές και τις σχέσεις τους. [ISO/IEC TR 11404 3:1996, ορισμός 3.2.11] Πηγή...ΜΟΝΤΕΛΟ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ - σύμφωνα με το GOST 2.053–2006 ESKD "Ηλεκτρονική δομή ενός προϊόντος", - μια μέθοδος παρουσίασης δεδομένων μοντέλου πληροφοριών σε ένα υπολογιστικό περιβάλλον...

Διαχείριση αρχείων και αρχειοθέτηση με όρους και ορισμούςπολυδιάστατο μοντέλο δεδομένων - Λειτουργία μοντέλου δεδομένωνπολυδιάστατες αναπαραστάσεις δεδομένα με τη μορφή κύβων δεδομένων. Τέτοια μοντέλα δεδομένων άρχισαν να χρησιμοποιούνται ευρέως στα μέσα της δεκαετίας του '90 λόγω της ανάπτυξης. Τεχνολογίες OLAPΛειτουργικές δυνατότητες πολυδιάστατα μοντέλα δεδομένων... ...

Οδηγός Τεχνικού ΜεταφραστήΜοντέλο δεδομένων του Παγκόσμιου Τελωνειακού Οργανισμού πολυδιάστατα μοντέλα δεδομένων... ...

- Μοντέλο δεδομένων και σύνολο δεδομένων που αναπτύχθηκαν στον Παγκόσμιο Οργανισμό Τελωνείων με βάση τον Κατάλογο Στοιχείων Εμπορικών Δεδομένων των Ηνωμένων Εθνών (UNTDED) [Διευκόλυνση Εμπορίου: Αγγλο-Ρωσικό Γλωσσάρι Όρων (Αναθεωρημένη Δεύτερη Έκδοση)… …

Το μοντέλο ιεραρχικών δεδομένων είναι μια αναπαράσταση μιας βάσης δεδομένων με τη μορφή μιας δενδρικής (ιεραρχικής) δομής που αποτελείται από αντικείμενα (δεδομένα) διαφόρων επιπέδων. Υπάρχουν συνδέσεις μεταξύ αντικειμένων, κάθε αντικείμενο μπορεί να περιλαμβάνει πολλά αντικείμενα... ... Wikipedia

Αυτός ο όρος έχει άλλες έννοιες, βλέπε ER. Το μοντέλο σχέσεων οντοτήτων (ERM) είναι ένα μοντέλο δεδομένων που σας επιτρέπει να περιγράφετε εννοιολογικά διαγράμματα θεματική περιοχή. Το μοντέλο ER χρησιμοποιείται όταν... ... Wikipedia

GOST R ISO/IEC 19778-1-2011: Πληροφορική. Κατάρτιση, εκπαίδευση και κατάρτιση. Τεχνολογία συνεργασίας. Κοινόχρηστος χώρος εργασίας. Μέρος 1: Μοντέλο δεδομένων κοινόχρηστου χώρου εργασίας- Ορολογία GOST R ISO/IEC 19778 1 2011: Πληροφορική. Κατάρτιση, εκπαίδευση και κατάρτιση. Τεχνολογία συνεργασίας. Κοινόχρηστος χώρος εργασίας. Μέρος 1: Κοινόχρηστα δεδομένα χώρου εργασίας Μοντέλο αρχικού εγγράφου: 5.4.9 AE CE ID... Λεξικό-βιβλίο αναφοράς όρων κανονιστικής και τεχνικής τεκμηρίωσης

Βιβλία

• Μοντέλο αερίου ηλεκτρονίων και θεωρία γενικευμένων φορτίων για την περιγραφή διατομικών δυνάμεων και προσρόφησης, A. M. Dolgonosov. Αυτό το βιβλίο εξετάζει τέσσερα βασικά θέματα της ατομικής και μοριακής φυσικής, της κβαντικής και της φυσικής χημείας: μια περιγραφή του αερίου ατομικού ηλεκτρονίου και το ακόλουθο συμπέρασμα του κύριου...

Όπως σημειώθηκε, εμφανίζεται το μοντέλο πληροφοριών πραγματικό κόσμοσε ορισμένες αναγνώσιμες από τον άνθρωπο έννοιες που είναι εντελώς ανεξάρτητες από τις παραμέτρους του περιβάλλοντος αποθήκευσης δεδομένων. Υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις για τη δημιουργία τέτοιων μοντέλων: μοντέλα γραφημάτων, σημασιολογικά δίκτυα, μοντέλο σχέσεων οντοτήτων κ.λπ. Το πιο δημοφιλές από αυτά έχει αποδειχθεί ότι είναι το μοντέλο σχέσης οντοτήτων, το οποίο θα συζητηθεί στο Κεφάλαιο 2.

Το μοντέλο πληροφοριών πρέπει να αντιστοιχιστεί σε ένα προσανατολισμένο στον υπολογιστή datalogical μοντέλο που είναι «κατανοητό» από το DBMS. Στη διαδικασία ανάπτυξης της θεωρίας και πρακτική χρήσηβάσεις δεδομένων, καθώς και εργαλεία τεχνολογία υπολογιστώνΔημιουργήθηκαν DBMS που υποστήριζαν διάφορα datalogical μοντέλα.

Αρχικά, άρχισαν να χρησιμοποιούνται ιεραρχικά δεδομέναλογικά μοντέλα. Ευκολία οργάνωσης, διαθεσιμότητα εκ των προτέρων δεδομένες συνδέσειςμεταξύ οντοτήτων, η ομοιότητα με τα φυσικά μοντέλα δεδομένων κατέστησε δυνατή την επίτευξη αποδεκτών επιδόσεων ιεραρχικών DBMS σε αργούς υπολογιστές με πολύ περιορισμένους όγκουςμνήμη. Αλλά, εάν τα δεδομένα δεν είχαν δομή δέντρου, τότε προέκυψαν πολλές δυσκολίες κατά την κατασκευή ενός ιεραρχικού μοντέλου και η επιθυμία να επιτευχθεί η επιθυμητή απόδοση.

Τα μοντέλα δικτύου δημιουργήθηκαν επίσης για υπολογιστές χαμηλών πόρων. Αυτό είναι αρκετό πολύπλοκες δομές, που αποτελείται από «σύνολα» - με όνομα δέντρα δύο επιπέδων. Τα "σετ" συνδέονται χρησιμοποιώντας "εγγραφές συνδέσμων", σχηματίζοντας αλυσίδες κ.λπ. Κατά την ανάπτυξη μοντέλων δικτύου, επινοήθηκαν πολλά «μικρά κόλπα» που επέτρεψαν την αύξηση της απόδοσης του DBMS, αλλά περιέπλεξαν σημαντικά το τελευταίο. Ένας προγραμματιστής εφαρμογών πρέπει να γνωρίζει πολλούς όρους, να μελετά πολλές εσωτερικές γλώσσες DBMS και να παρουσιάζει λεπτομερώς λογική δομήβάσεις δεδομένων για πλοήγηση μεταξύ διαφορετικών περιπτώσεων, συνόλων, εγγραφών κ.λπ. Ένας από τους προγραμματιστές λειτουργικό σύστημαΤο UNIX είπε " Βάση δικτύου- αυτό είναι το πιο τον σωστό τρόποχάνουν δεδομένα."

Η πολυπλοκότητα της πρακτικής χρήσης των ιεραρχικών και δικτυακών DBMS μας ανάγκασε να αναζητήσουμε άλλους τρόπους παρουσίασης δεδομένων. Στα τέλη της δεκαετίας του '60, εμφανίστηκαν DBMS που βασίζονται σε ανεστραμμένα αρχεία, που χαρακτηρίζονται από ευκολία οργάνωσης και παρουσία πολύ βολικών γλωσσών χειρισμού δεδομένων. Ωστόσο, τέτοια DBMS έχουν ορισμένους περιορισμούς ως προς τον αριθμό των αρχείων για την αποθήκευση δεδομένων, τον αριθμό των συνδέσεων μεταξύ τους, το μήκος της εγγραφής και τον αριθμό των πεδίων της.

Τα πιο κοινά μοντέλα σήμερα είναι τα σχεσιακά μοντέλα, τα οποία θα συζητηθούν λεπτομερώς στο Κεφάλαιο 3.

Η φυσική οργάνωση των δεδομένων έχει σημαντικό αντίκτυπο χαρακτηριστικά απόδοσης DB. Οι προγραμματιστές DBMS προσπαθούν να δημιουργήσουν τα πιο παραγωγικά μοντέλα φυσικών δεδομένων, προσφέροντας στους χρήστες ένα ή άλλο εργαλείο για την προσαρμογή του μοντέλου για μια συγκεκριμένη βάση δεδομένων. Η ποικιλία των τρόπων προσαρμογής των φυσικών μοντέλων των σύγχρονων βιομηχανικών DBMS δεν μας επιτρέπει να τα εξετάσουμε σε αυτήν την ενότητα.

Μοντέλα οργάνωσης βάσεων δεδομένων

1. Ιεραρχική προσέγγιση στην οργάνωση βάσεων δεδομένων.Οι ιεραρχικές βάσεις δεδομένων έχουν τη μορφή δέντρων με συνδέσμους τόξου και κόμβους-στοιχεία δεδομένων. Η ιεραρχική δομή υποδηλώνει ανισότητα μεταξύ των δεδομένων - ορισμένα ήταν αυστηρά υποδεέστερα από άλλα. Τέτοιες δομές, φυσικά, ικανοποιούν σαφώς τις απαιτήσεις πολλών, αλλά όχι όλων, προβλημάτων της πραγματικής ζωής.

2. Μοντέλο δεδομένων δικτύου.Σε βάσεις δεδομένων δικτύου, μαζί με κάθετες συνδέσεις, υλοποιούνται και οριζόντιες συνδέσεις. Ωστόσο, πολλές ιεραρχικές ελλείψεις έχουν κληρονομηθεί, και η κύρια είναι η ανάγκη σαφούς καθορισμού σωματικό επίπεδοσυνδέσεις δεδομένων και ακολουθήστε εξίσου καθαρά αυτή τη δομή σύνδεσης κατά την υποβολή ερωτημάτων στη βάση δεδομένων.

3. Σχεσιακό μοντέλο.Το σχεσιακό μοντέλο προέκυψε από την επιθυμία να γίνει η βάση δεδομένων όσο το δυνατόν πιο ευέλικτη. Αυτό το μοντέλοπαρείχε ένα απλό και αποτελεσματικός μηχανισμόςδιατήρηση συνδέσμων δεδομένων.

Πρώτα, όλα τα δεδομένα στο μοντέλο παρουσιάζονται με τη μορφή πινάκων και μόνο πινάκων. Το σχεσιακό μοντέλο είναι το μόνο που εξασφαλίζει ομοιομορφία παρουσίασης δεδομένων. Και οι δύο οντότητες και οι συνδέσεις αυτών των οντοτήτων αναπαρίστανται στο μοντέλο με τον ίδιο ακριβώς τρόπο - τραπέζια . Είναι αλήθεια ότι αυτή η προσέγγιση περιπλέκει την κατανόηση της σημασίας των πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στη βάση δεδομένων και, ως εκ τούτου, τον χειρισμό αυτών των πληροφοριών.

Σας επιτρέπει να αποφύγετε τις δυσκολίες χειραγώγησης δεύτερο στοιχείομοντέλα – μια σχετικά πλήρης γλώσσα (σημειώστε ότι η γλώσσα είναι αναπόσπαστο μέρος οποιουδήποτε μοντέλου δεδομένων, χωρίς αυτήν το μοντέλο δεν υπάρχει). Η πληρότητα μιας γλώσσας όταν εφαρμόζεται σε ένα σχεσιακό μοντέλο σημαίνει ότι πρέπει να εκτελέσει οποιαδήποτε πράξη της σχεσιακής άλγεβρας ή του σχεσιακού λογισμού (η πληρότητα του τελευταίου έχει αποδειχθεί μαθηματικά από τον E.F. Codd). Επιπλέον, η γλώσσα πρέπει να περιγράφει οποιοδήποτε ερώτημα με όρους πράξεων σε πίνακες, όχι στις σειρές τους. Μια τέτοια γλώσσα είναι η SQL.

Τρίτο στοιχείοΤο σχεσιακό μοντέλο απαιτεί από το σχεσιακό μοντέλο να διατηρεί ορισμένους περιορισμούς ακεραιότητας. Ένας τέτοιος περιορισμός δηλώνει ότι κάθε γραμμή σε έναν πίνακα πρέπει να έχει ένα ορισμένο μοναδικό αναγνωριστικό, κάλεσε πρωτεύον κλειδί . Ο δεύτερος περιορισμός επιβάλλεται στην ακεραιότητα των συνδέσεων μεταξύ πινάκων. Δηλώνει ότι τα χαρακτηριστικά του πίνακα που αναφέρονται στα πρωτεύοντα κλειδιά άλλων πινάκων πρέπει να έχουν μία από αυτές τις τιμές πρωτεύοντος κλειδιού.

4. Αντικειμενοστρεφές μοντέλο.Νέοι τομείς χρήσης υπολογιστών όπως π.χ επιστημονική έρευνα, σχεδιασμός με τη βοήθεια υπολογιστήκαι αυτοματοποίηση ιδρυμάτων, απαιτούμενες βάσεις δεδομένων για να μπορούν να αποθηκεύουν και να επεξεργάζονται νέα αντικείμενα - πληροφορίες κειμένου, ήχου και βίντεο, καθώς και έγγραφα. Οι κύριες δυσκολίες της αντικειμενοστραφής μοντελοποίησης δεδομένων πηγάζουν από το γεγονός ότι δεν υπάρχει μια τέτοια ανεπτυγμένη μαθηματική συσκευή στην οποία θα μπορούσε να βασιστεί ένα γενικό αντικειμενοστραφή μοντέλο δεδομένων. Αυτός είναι σε μεγάλο βαθμό ο λόγος που δεν υπάρχει ακόμα βασικό αντικειμενοστραφή μοντέλο. Από την άλλη πλευρά, ορισμένοι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι ένα γενικό αντικειμενοστρεφές μοντέλο δεδομένων με την κλασική έννοια δεν μπορεί να οριστεί επειδή η κλασική έννοια ενός μοντέλου δεδομένων είναι ακατάλληλη για το αντικειμενοστραφή πρότυπο. Παρά τα πλεονεκτήματα των αντικειμενοστρεφών συστημάτων - υλοποίηση σύνθετων τύπων δεδομένων, επικοινωνία με γλώσσες προγραμματισμού κ.λπ. - υπεροχή στο εγγύς μέλλον σχεσιακό DBMSεγγυημένη.

5.3.3 Μοντέλα δεδομένων και εννοιολογική μοντελοποίηση

Αναφέρθηκε ήδη παραπάνω ότι ένα σχήμα δημιουργείται χρησιμοποιώντας κάποια γλώσσα ορισμού δεδομένων. Στην πραγματικότητα, δημιουργείται με βάση τη γλώσσα ορισμού δεδομένων ενός συγκεκριμένου DBMS στόχου, που είναι σχετικά χαμηλό επίπεδο; με τη βοήθειά του, είναι δύσκολο να περιγραφούν οι απαιτήσεις δεδομένων έτσι ώστε το δημιουργημένο διάγραμμα να είναι κατανοητό σε χρήστες διαφόρων κατηγοριών. Για να επιτευχθεί μια τέτοια κατανόηση, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια περιγραφή του κυκλώματος σε μερικά, περισσότερα υψηλό επίπεδο, το οποίο θα ονομάσουμε μοντέλο δεδομένων. Σε αυτή την περίπτωση, με ένα μοντέλο δεδομένων θα κατανοήσουμε ένα ολοκληρωμένο σύνολο εννοιών για την περιγραφή των δεδομένων, τις συνδέσεις μεταξύ τους και τους περιορισμούς που επιβάλλονται σε δεδομένα σε μια συγκεκριμένη θεματική περιοχή.

Ένα μοντέλο είναι μια αναπαράσταση αντικειμένων και γεγονότων σε μια θεματική περιοχή, καθώς και οι σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ τους. Ένα μοντέλο δεδομένων μπορεί να θεωρηθεί ως ένας συνδυασμός των παρακάτω τριών στοιχείων.

· Δομικό μέρος, δηλ. ένα σύνολο κανόνων βάσει των οποίων μπορεί να κατασκευαστεί μια βάση δεδομένων.

· Το τμήμα ελέγχου, το οποίο καθορίζει τους τύπους των επιτρεπόμενων λειτουργιών με δεδομένα (αυτό περιλαμβάνει λειτουργίες ενημέρωσης και ανάκτησης δεδομένων, καθώς και λειτουργίες αλλαγής της δομής της βάσης δεδομένων).

· Ένα σύνολο περιορισμών ακεραιότητας δεδομένων που εγγυώνται την ορθότητα των δεδομένων που χρησιμοποιούνται.

Ο σκοπός της δημιουργίας ενός μοντέλου δεδομένων είναι η παρουσίαση δεδομένων με κατανοητό τρόπο. Εάν μια τέτοια αναπαράσταση είναι δυνατή, τότε το μοντέλο δεδομένων μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί κατά το σχεδιασμό μιας βάσης δεδομένων. Για εμφάνιση Αρχιτεκτονικές ANSI-SPARCΜπορούν να οριστούν τα ακόλουθα τρία σχετικά μοντέλα δεδομένων:

· εξωτερικό μοντέλοδεδομένα που εμφανίζουν τις προβολές κάθε τύπου χρήστη που υπάρχει στον οργανισμό·

· εννοιολογικό μοντέλοδεδομένα, εμφανίζοντας μια λογική (ή γενικευμένη) προβολή των δεδομένων, ανεξάρτητα από τον τύπο του επιλεγμένου DBMS.

· ένα εσωτερικό μοντέλο δεδομένων που εμφανίζει το εννοιολογικό σχήμα με συγκεκριμένο τρόπο που είναι κατανοητός από το επιλεγμένο ΣΔΒΔ-στόχου.

Αρκετός αριθμός μοντέλων δεδομένων έχει προταθεί και δημοσιευτεί στη βιβλιογραφία. Χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: μοντέλα δεδομένων που βασίζονται σε αντικείμενα, μοντέλα δεδομένων που βασίζονται σε εγγραφές και μοντέλα φυσικών δεδομένων. Τα δύο πρώτα χρησιμοποιούνται για την περιγραφή δεδομένων σε εννοιολογικό και εξωτερικό επίπεδο και το τελευταίο σε εσωτερικό επίπεδο.

Μοντέλα δεδομένων αντικειμένων.Κατά την κατασκευή μοντέλα αντικειμένωνΤα δεδομένα χρησιμοποιούν έννοιες όπως οντότητες, χαρακτηριστικά και σχέσεις. Η ουσία είναι ξεχωριστό στοιχείο(υπάλληλος, προϊόν, ιδέα ή εκδήλωση) της θεματικής περιοχής που θα πρέπει να αντιπροσωπεύεται στη βάση δεδομένων. Ένα χαρακτηριστικό είναι μια ιδιότητα που περιγράφει κάποια πτυχή ενός αντικειμένου και του οποίου η τιμή πρέπει να συλληφθεί, και μια σχέση είναι μια συσχετιστική σχέση μεταξύ οντοτήτων. Παρακάτω αναφέρονται μερικά από τα περισσότερα κοινούς τύπουςμοντέλα δεδομένων αντικειμένων.

• Μοντέλο οντότητας-σχέσης ή μοντέλο ER.
• Σημασιολογικό μοντέλο.
• Λειτουργικό μοντέλο.
• Αντικειμενοστρεφές μοντέλο.

Επί του παρόντος, το μοντέλο ER έχει γίνει μια από τις κύριες μεθόδους εννοιολογικός σχεδιασμόςβάσεις δεδομένων. Το αντικειμενοστραφή μοντέλο επεκτείνει τον ορισμό μιας οντότητας ώστε να περιλαμβάνει όχι μόνο τα χαρακτηριστικά που περιγράφουν την κατάσταση του αντικειμένου, αλλά και τις ενέργειες που σχετίζονται με αυτό, π.χ. τη συμπεριφορά του. Σε αυτήν την περίπτωση, το αντικείμενο λέγεται ότι ενθυλακώνει την κατάσταση και τη συμπεριφορά.

Μοντέλα δεδομένων που βασίζονται σε αρχεία. Σε ένα μοντέλο που βασίζεται σε εγγραφές, η βάση δεδομένων αποτελείται από πολλές εγγραφές σταθερής μορφής που μπορεί να είναι διαφορετικών τύπων. Κάθε τύπος εγγραφής ορίζει έναν σταθερό αριθμό πεδίων, καθένα από τα οποία έχει ένα σταθερό μήκος. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι λογικά μοντέλαδεδομένα που βασίζονται σε αρχεία: σχεσιακό μοντέλομοντέλο σχεσιακών δεδομένων, μοντέλο δεδομένων δικτύου και μοντέλο ιεραρχικών δεδομένων.

Ο πυρήνας κάθε βάσης δεδομένων είναι το μοντέλο δεδομένων. - Ένα σύνολο κανόνων για τη δημιουργία δομών δεδομένων σε μια βάση δεδομένων, λειτουργίες σε αυτές, καθώς και περιορισμούς ακεραιότητας που καθορίζουν τις επιτρεπόμενες συνδέσεις και τιμές δεδομένων και τη σειρά των αλλαγών τους. Σημείωση Για να καθορίσετε το μοντέλο δεδομένων, χρησιμοποιήστε... ... - ένα σύνολο δομών δεδομένων και πράξεων επεξεργασίας .

Ένα DBMS βασίζεται στη χρήση ενός ιεραρχικού, δικτυακού ή σχεσιακού μοντέλου, ενός συνδυασμού αυτών των μοντέλων ή κάποιου υποσυνόλου αυτών.

Ιεραρχικό μοντέλο δεδομένων.

Οι βασικές έννοιες μιας ιεραρχικής δομής περιλαμβάνουν: επίπεδο, στοιχείο, σύνδεση. Κόμποςείναι μια συλλογή ιδιοτήτων δεδομένων που περιγράφουν ένα αντικείμενο. Σε ένα ιεραρχικό δενδρικό διάγραμμα, οι κόμβοι αναπαρίστανται ως κορυφές στο γράφημα. Κάθε κόμβος σε χαμηλότερο επίπεδο συνδέεται μόνο με έναν κόμβο σε υψηλότερο επίπεδο. Ένα ιεραρχικό δέντρο έχει μόνο μία κορυφή (τη ρίζα του δέντρου), η οποία δεν είναι δευτερεύουσα σε καμία άλλη κορυφή και βρίσκεται στο ανώτερο (πρώτο) επίπεδο (βλ. Εικ. 5).

Ρύζι. 5. Ιεραρχικό μοντέλο δεδομένων

Κάθε εγγραφή βάσης δεδομένων έχει μόνο μία (ιεραρχική) διαδρομή από την εγγραφή ρίζας. Για παράδειγμα, για την εγγραφή C4 η διαδρομή περνά από τις εγγραφές A και B3.

Ένα παράδειγμα ιεραρχικής δομής. Κάθε φοιτητής σπουδάζει σε μια συγκεκριμένη (μόνο μία) ομάδα, η οποία ανήκει σε μια συγκεκριμένη (μόνο μία) σχολή (βλ. Εικ. 6).

Ρύζι. 6. Παράδειγμα ιεραρχικής οργάνωσης δεδομένων

Μοντέλο δεδομένων δικτύου

Σε μια δομή δικτύου, κάθε στοιχείο μπορεί να συνδεθεί με οποιοδήποτε άλλο στοιχείο (βλ. Εικόνα 7).

Ρύζι. 7. Μοντέλο δεδομένων δικτύου

Ένα παράδειγμα δομής δικτύου. Μια βάση δεδομένων που περιέχει πληροφορίες για φοιτητές που συμμετέχουν σε ερευνητικά προγράμματα (SRW). Είναι δυνατόν ένας μαθητής να συμμετάσχει σε πολλά ερευνητικά έργα, καθώς και πολλοί μαθητές να συμμετάσχουν στην ανάπτυξη ενός ερευνητικού έργου (βλ. Εικ. 8).

Ρύζι. 8. Παράδειγμα οργάνωση δικτύουδεδομένα

Μοντέλο σχεσιακών δεδομένων

Αυτά τα μοντέλα χαρακτηρίζονται από μια απλή δομή δεδομένων, φιλική προς το χρήστη παρουσίαση και την ικανότητα χρήσης της επίσημης συσκευής της σχεσιακής άλγεβρας.

Το σχεσιακό μοντέλο εστιάζει στην οργάνωση δεδομένων με τη μορφή δισδιάστατων πινάκων. Κάθε σχεσιακός πίνακας (σχέση) αντιπροσωπεύει δισδιάστατος πίνακαςκαι έχει τις ακόλουθες ιδιότητες:

· Κάθε στοιχείο πίνακα είναι ένα στοιχείο δεδομένων.

· όλες οι στήλες του πίνακα είναι ομοιογενείς, δηλ. όλα τα στοιχεία μιας στήλης έχουν τον ίδιο τύπο (αριθμητικό, χαρακτήρα, κ.λπ.) και το ίδιο μήκος.

Κάθε στήλη έχει μοναδικό όνομα;

· πανομοιότυπες γραμμέςόχι στον πίνακα?

· Η σειρά των γραμμών και των στηλών μπορεί να είναι αυθαίρετη.

Παράδειγμα.Ένας σχεσιακός πίνακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρουσίαση πληροφοριών σχετικά με φοιτητές που σπουδάζουν σε ένα πανεπιστήμιο.

Καλείται ένα πεδίο του οποίου κάθε τιμή προσδιορίζει μοναδικά την αντίστοιχη εγγραφή με ένα απλό κλειδί (πεδίο κλειδιού). Εάν οι εγγραφές προσδιορίζονται μοναδικά από τις τιμές πολλών πεδίων, τότε ένας τέτοιος πίνακας βάσης δεδομένων έχει σύνθετο κλειδί.

Για να συνδέσετε δύο σχεσιακούς πίνακες, πρέπει να συμπεριλάβετε το κλειδί του πρώτου πίνακα ως μέρος του κλειδιού του δεύτερου πίνακα (τα κλειδιά μπορεί να συμπίπτουν). Διαφορετικά θα πρέπει να μπείτε στη δομή του πρώτου πίνακα ξένο κλειδί- το κλειδί του δεύτερου τραπεζιού.

Τα ίδια δεδομένα μπορούν να ομαδοποιηθούν σε πίνακες με διάφορους τρόπους. Η ομαδοποίηση των χαρακτηριστικών σε πίνακες θα πρέπει να είναι ορθολογική, δηλ. ελαχιστοποίηση της αλληλεπικάλυψης δεδομένων και απλοποίηση της διαδικασίας επεξεργασίας τους.

Ομαλοποίηση των σχέσεων -μια επίσημη συσκευή περιορισμών στο σχηματισμό σχέσεων (πίνακες), που εξαλείφει την επικάλυψη, διασφαλίζει τη συνοχή αυτών που αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων και μειώνει το κόστος εργασίας για τη διατήρηση (εισαγωγή, προσαρμογή) της βάσης δεδομένων.

Υπάρχουν πέντε φυσιολογικές μορφές σχέσεων. Αυτές οι φόρμες προορίζονται να μειώσουν τον πλεονασμό των πληροφοριών από την πρώτη έως την πέμπτη κανονική μορφή. Επομένως, κάθε επόμενο κανονική μορφήπρέπει να ικανοποιεί τις απαιτήσεις του προηγούμενου εντύπου και ορισμένες πρόσθετες προϋποθέσεις. Στον πρακτικό σχεδιασμό της βάσης δεδομένων, η τέταρτη και η πέμπτη μορφή, κατά κανόνα, δεν χρησιμοποιούνται.

Ας εξετάσουμε τη διαδικασία κανονικοποίησης χρησιμοποιώντας το παράδειγμα σχεδιασμού μιας βάσης δεδομένων πολλών πινάκων. Εμπορικόςπου περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:

· Πληροφορίες για αγοραστές.

· Ημερομηνία παραγγελίας και ποσότητα παραγγελθέντων αγαθών.

· Ημερομηνία ολοκλήρωσης παραγγελίας και ποσότητα πωληθέντων εμπορευμάτων.

· Χαρακτηριστικά του πωλούμενου προϊόντος (όνομα, κόστος, μάρκα).

Πίνακας 2. Δομή πίνακα Εμπορικός

Τραπέζι Εμπορικόςμπορεί να θεωρηθεί ως βάση δεδομένων ενός πίνακα. Το κύριο πρόβλημα είναι ότι περιέχει σημαντική ποσότητα επαναλαμβανόμενων πληροφοριών. Αυτή η δομή δεδομένων είναι ο λόγος τα ακόλουθα προβλήματαπροβλήματα που προκύπτουν κατά την εργασία με τη βάση δεδομένων:

· Πρέπει να αφιερώσετε σημαντικό χρόνο για την εισαγωγή επαναλαμβανόμενων δεδομένων. Για παράδειγμα, για όλες τις παραγγελίες που γίνονται από έναν αγοραστή, θα πρέπει να εισάγετε τα ίδια στοιχεία αγοραστή κάθε φορά.

· Όταν η διεύθυνση ή ο αριθμός τηλεφώνου ενός πελάτη αλλάζει, όλα τα αρχεία που περιέχουν πληροφορίες σχετικά με τις παραγγελίες του πελάτη πρέπει να προσαρμοστούν.

· Η παρουσία διπλών πληροφοριών θα οδηγήσει σε αδικαιολόγητη αύξηση του μεγέθους της βάσης δεδομένων. Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα εκτέλεσης ερωτήματος θα μειωθεί. Επιπλέον, τα επαναλαμβανόμενα δεδομένα χρησιμοποιούνται παράλογα χώρο στο δίσκοηλεκτρονικός υπολογιστής.

· Οποιεσδήποτε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης θα απαιτήσουν σημαντικό χρόνο για τη λήψη των απαιτούμενων πληροφοριών.

Ο πυρήνας κάθε βάσης δεδομένων είναι το μοντέλο δεδομένων. Μοντέλο δεδομένων αντιπροσωπεύει μια μεγάλη ποικιλία από δομές δεδομένων, περιορισμούς ακεραιότητας και λειτουργίες χειρισμού δεδομένων. Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο δεδομένων, μπορούν να αναπαρασταθούν αντικείμενα της θεματικής περιοχής και οι σχέσεις μεταξύ τους. Μοντέλο δεδομένων είναι ένα σύνολο δομών δεδομένων και των λειτουργιών επεξεργασίας τους. Το σύγχρονο DBMS βασίζεται στη χρήση ιεραρχική, δικτυακή, σχεσιακή και αντικειμενοστραφής μοντέλα δεδομένων, συνδυασμούς αυτών των μοντέλων ή κάποιο υποσύνολο αυτών.

Ας δούμε τρεις κύριους τύπους μοντέλων δεδομένων : ιεραρχική, δικτυακή, σχετικός Και αντικειμενοστραφής.

Ιεραρχικό μοντέλο δεδομένων. Μια ιεραρχική δομή αντιπροσωπεύει ένα σύνολο στοιχείων που συνδέονται μεταξύ τους σύμφωνα με ορισμένους κανόνες. Τα αντικείμενα που συνδέονται με ιεραρχικές σχέσεις σχηματίζουν ένα κατευθυνόμενο γράφημα (ανεστραμμένο δέντρο). Οι βασικές έννοιες μιας ιεραρχικής δομής περιλαμβάνουν: επίπεδο, στοιχείο (κόμβος), σύνδεση. Το ιεραρχικό μοντέλο οργανώνει τα δεδομένα σε μια δομή δέντρου. Κόμπος είναι μια συλλογή ιδιοτήτων δεδομένων που περιγράφουν ένα αντικείμενο. Σε ένα ιεραρχικό δενδρικό διάγραμμα, οι κόμβοι μοιάζουν με κορυφές ενός γραφήματος. Κάθε κόμβος σε χαμηλότερο επίπεδο συνδέεται μόνο με έναν κόμβο, ο οποίος βρίσκεται σε υψηλότερο επίπεδο. Ένα ιεραρχικό δέντρο έχει μόνο μία κορυφή (τη ρίζα του δέντρου), η οποία δεν είναι δευτερεύουσα σε καμία άλλη κορυφή. Οι εξαρτημένοι (υποτελείς) κόμβοι βρίσκονται στο δεύτερο, τρίτο και σε άλλα επίπεδα. Ο αριθμός των δέντρων στη βάση δεδομένων καθορίζεται από τον αριθμό των ριζικών εγγραφών.

Μοντέλο δεδομένων δικτύου.

Δίκτυο μοντέλο σημαίνει αναπαράσταση δεδομένων με τη μορφή αυθαίρετου γραφήματος. Το πλεονέκτημα του δικτύου και ιεραρχικά μοντέλαδεδομένα είναι η δυνατότητα αποτελεσματικής υλοποίησής τους από άποψη κόστους μνήμης και απόδοσης. Το μειονέκτημα του μοντέλου δεδομένων δικτύου είναι η υψηλή πολυπλοκότητα και η ακαμψία του σχήματος της βάσης δεδομένων που χτίστηκε στη βάση του.

Σχετικός μοντέλο δεδομένων. Η έννοια του σχεσιακού συνδέεται με τις εξελίξεις του διάσημου Αμερικανού ειδικού στον τομέα των συστημάτων βάσεων δεδομένων E.F. Codda. Αυτά τα μοντέλα χαρακτηρίζονται από την απλότητα της δομής δεδομένων, τη φιλική προς το χρήστη μορφή παρουσίασης με τη μορφή πινάκων και τη δυνατότητα χρήσης της συσκευής σχεσιακής άλγεβρας και σχεσιακού υπολογισμού για την επεξεργασία δεδομένων.

Στη γλώσσα των μαθηματικών, μια σχέση ορίζεται έτσι. Ας δοθεί nσύνολα D1,D2, ...,Dn. Τότε το R είναι μια σχέση πάνω σε αυτά τα σύνολα, αν το R είναι ένα σύνολο διατεταγμένων συνόλων της φόρμας , όπου d1 είναι στοιχείο με D1, d2 είναι στοιχείο με D2, ..., dn είναι στοιχείο με Dn. Σε αυτή την περίπτωση, σύνολα της φόρμας ονομάζονται πλειάδες και τα σύνολα D1,D2, ...Dn ονομάζονται τομείς. Κάθε πλειάδα αποτελείται από στοιχεία που επιλέγονται από τους τομείς τους. Αυτά τα στοιχεία ονομάζονται χαρακτηριστικά και οι τιμές τους ονομάζονται τιμές χαρακτηριστικών.

Έτσι, το σχεσιακό μοντέλο επικεντρώνεται στην οργάνωση δεδομένων με τη μορφή δισδιάστατων πινάκων, οποιοσδήποτε από τους οποίους έχει τα ακόλουθα σκηνικά θέατρου:

Κάθε στοιχείο πίνακα είναι ένα στοιχείο δεδομένων.

Όλες οι στήλες στους πίνακες είναι ομοιογενείς, δηλαδή όλα τα στοιχεία της στήλης έχουν τον ίδιο τύπο (χαρακτήρας, αριθμητικός κ.λπ.).

Κάθε στήλη έχει ένα μοναδικό όνομα.

Δεν υπάρχουν πανομοιότυπες σειρές στους πίνακες.

Οι πίνακες έχουν σειρές που αντιστοιχούν σε εγγραφές (ή πλειάδες) και στήλες που αντιστοιχούν σε χαρακτηριστικά σχέσης (τομείς, πεδία).

Οι παρακάτω όροι είναι ισοδύναμοι:

στάση, πίνακας, αρχείο (για τοπικόDB);

παράλαση αυτοκινήτων,γραμμή, εγγραφή;

χαρακτηριστικό, στήλη, πεδίο.

Αντικειμενοστρεφείς βάσεις δεδομένων συνδυάζουν δύο μοντέλα δεδομένων, το σχεσιακό και το δίκτυο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μεγάλων βάσεων δεδομένων με πολύπλοκες δομές δεδομένων.

Μια σχεσιακή βάση δεδομένων είναι ένα σύνολο σχέσεων που περιέχουν όλα απαραίτητες πληροφορίεςκαι ενώνονται με διάφορες συνδέσεις.

Το DB θεωρείται κανονικοποιημένη , εάν πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις:

Κάθε τραπέζι έχει ένα κύριο κλειδί.

Όλα τα πεδία σε κάθε πίνακα εξαρτώνται μόνο από το κύριο κλειδί.

Δεν υπάρχουν ομάδες διπλών τιμών στους πίνακες.

Για την επιτυχή εργασία με βάσεις δεδομένων πολλών πινάκων, κατά κανόνα, είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν συνδέσεις μεταξύ τους. Στην περίπτωση αυτή, χρησιμοποιούνται οι όροι «βασικός πίνακας» (κύριος) και «δευτερεύων πίνακας». Η σχέση μεταξύ των πινάκων προκύπτει μέσω δύο πεδίων, το ένα από τα οποία βρίσκεται στον βασικό πίνακα και το δεύτερο στον δευτερεύοντα πίνακα. Αυτά τα πεδία μπορεί να έχουν μια τιμή που επαναλαμβάνεται. Εάν η τιμή στο σχετικό πεδίο μιας εγγραφής πίνακα βάσης και στο πεδίο του δευτερεύοντος πίνακα είναι η ίδια, τότε αυτές οι εγγραφές ονομάζονται συσχετισμένες.

Υπάρχουν τέσσερις τύποι σχέσεων μεταξύ των πινάκων : ένα προς ένα , ένας σε πολλούς, πολλοί σε έναν, πολλοί σε πολλούς .

Στάση ένα προς ένα σημαίνει ότι κάθε καταχώρηση σε έναςαντιστοιχεί στον πίνακα μόνο έναεγγραφές σε άλλο πίνακα.

Σχέση ένα προς πολλά σημαίνει ότι έναςμπορεί να συνδεθεί μια εγγραφή από τον πρώτο πίνακα με περισσότερα από έναμια εγγραφή από άλλο τραπέζι.

Κύριο τραπέζι είναι ένας πίνακας που περιέχει πρωτεύον κλειδί και αποτελεί μέρος έναςόσο αφορά ένα προς πολλά.

Ξένο κλειδί είναι ένα πεδίο που περιέχει τον ίδιο τύπο πληροφοριών στον πίνακα από το πλάι πολοί.

Πρακτική εργασία

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για την υλοποίηση στοιχειωδών μονάδων δεδομένων, και επομένως είναι γνωστά μια ποικιλία μοντέλων δεδομένων. Το μοντέλο δεδομένων παρέχει κανόνες για τη δόμησή του. Κατά κανόνα, οι πράξεις σε δεδομένα σχετίζονται με τη δομή τους. ποικιλίες υπάρχοντα μοντέλατα δεδομένα αντιστοιχούν σε μια ποικιλία εφαρμογών και προτιμήσεων χρηστών.

Για την αναπαράσταση δεδομένων, χρησιμοποιούνται μοντέλα που βασίζονται σε μορφές αναπαράστασης πληροφοριών. Τέτοια μοντέλα ονομάζονται συντακτικός.

Στην εξειδικευμένη βιβλιογραφία υπάρχει περιγραφή αρκετά μεγάλη ποσότηταμοντέλα δεδομένων. Οι ιεραρχικές, δικτυακές και σχεσιακές μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρέως. Εκτός από αυτά, τα πιο διάσημα περιλαμβάνουν το δυαδικό μοντέλο και το σημασιολογικό δίκτυο.

Το κλασικό μοντέλο δεδομένων με τη μεγαλύτερη διάρκεια χρήσης θεωρείται ότι βασίζεται ιεραρχική δομή τύπου δέντρου(ένα θραύσμα φαίνεται στο Σχ. 10). Συχνά χρησιμοποιείται επίσης το μοντέλο «διατεταγμένο δέντρο», στο οποίο η σχετική σειρά των υποδέντρων είναι σημαντική. Σε ένα τέτοιο μοντέλο, κάθε επόμενη μονάδα πληροφοριών συσχετίζεται μόνο με μία προηγούμενη και οι προηγούμενες μπορούν να συσχετιστούν με αρκετές επόμενες.

Μοντέλο δεδομένων δικτύουβασίζεται σε μια τέτοια αναπαράσταση πληροφοριών στην οποία μια μονάδα πληροφοριών μπορεί να συσχετιστεί με έναν αυθαίρετο αριθμό άλλων (Εικ. 11).

Μοντέλο σχεσιακών δεδομένωνμε βάση πινακοποιημένες μεθόδουςκαι μέσα παρουσίασης και χειρισμού δεδομένων. Σε ένα τέτοιο μοντέλο, οι πληροφορίες σχετικά με τη θεματική περιοχή εμφανίζονται σε έναν πίνακα που ονομάζεται «σχέση» (Εικ. 12). Μια γραμμή σε έναν τέτοιο πίνακα ονομάζεται πλειάδα και μια στήλη ονομάζεται χαρακτηριστικό. Κάθε χαρακτηριστικό μπορεί να πάρει ένα συγκεκριμένο υποσύνολο τιμών από μια συγκεκριμένη περιοχή - τομέα.

Η συντριπτική πλειονότητα των DBMS εστίασε σε προσωπικούς υπολογιστές, είναι συστήματα που χτίζονται με βάση ένα μοντέλο σχεσιακών δεδομένων - σχεσιακό DBMS.

Μοντέλο δυαδικών δεδομένωνείναι ένα μοντέλο γραφήματος στο οποίο οι κορυφές αντικατοπτρίζουν αναπαραστάσεις απλών, μονοσήμαντων χαρακτηριστικών, και τα τόξα αντιπροσωπεύουν αναπαραστάσεις δυαδικών σχέσεων μεταξύ των χαρακτηριστικών (Εικ. 13).

Το δυαδικό μοντέλο δεν χρησιμοποιείται ευρέως, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις βρίσκει πρακτική εφαρμογή. Ναι, στην περιοχή τεχνητή νοημοσύνηΗ έρευνα έχει διεξαχθεί από καιρό για την αναπαράσταση πληροφοριών με τη μορφή δυαδικών σχέσεων.

Σημασιολογικά δίκτυαπροτάθηκαν ως μοντέλα δεδομένων από ερευνητές που εργάζονται πάνω σε αυτά διάφορα προβλήματατεχνητή νοημοσύνη. Ακριβώς όπως στο δίκτυο και στα δυαδικά μοντέλα, βασικές δομέςΈνα σημασιολογικό δίκτυο μπορεί να αναπαρασταθεί με ένα γράφημα, το σύνολο των κορυφών και των τόξων του οποίου σχηματίζει το δίκτυο. Ωστόσο, τα σημασιολογικά δίκτυα έχουν σχεδιαστεί για να αντιπροσωπεύουν και να συστηματοποιούν τη γνώση πολύ γενικής φύσης.

Έτσι, οποιοδήποτε μοντέλο γραφήματος (για παράδειγμα, ένα δυαδικό γράφημα με ετικέτα) μπορεί να θεωρηθεί σημασιολογικό δίκτυο εάν αρχικά αναφέρεται ξεκάθαρα τι σημαίνουν οι κορυφές και τα τόξα και πώς χρησιμοποιούνται.

Τα σημασιολογικά δίκτυα είναι μια πλούσια πηγή ιδεών μοντελοποίησης δεδομένων που είναι εξαιρετικά χρήσιμες για την επίλυση του προβλήματος αναπαράστασης δύσκολες καταστάσεις. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ανεξάρτητα ή σε συνδυασμό με ιδέες που βασίζονται σε άλλα μοντέλα δεδομένων. Τους ενδιαφέρον χαρακτηριστικόεξυπηρετεί ότι παίζει η απόσταση που μετράται στο δίκτυο (σημασιολογική απόσταση ή μετρική). σημαντικό ρόλο, προσδιορίζοντας την εγγύτητα των αλληλένδετων εννοιών. Ταυτόχρονα, είναι δυνατό να τονιστεί ρητά ότι η σημασιολογική απόσταση είναι μεγάλη. Όπως φαίνεται στο Σχ. 14, το ΚΑΤΑΣΤΗΜΑ συσχετίζεται με την προσωπικότητα του ΠΩΛΗΤΗ και ταυτόχρονα ο ΠΩΛΗΤΗΣ έχει ΒΑΡΟΣ. Η σχέση προσωπικότητας και ειδικότητας είναι προφανής, αλλά αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα τη σχέση ΚΑΤΑΣΤΗΜΑΤΟΣ και ΒΑΡΟΥΣ.

Πρέπει να ειπωθεί ότι μοντέλα δεδομένων όπως το σημασιολογικό δίκτυο, παρά τον πλούτο των δυνατοτήτων τους στη μοντελοποίηση περίπλοκων καταστάσεων, χαρακτηρίζονται από πολυπλοκότητα και κάποια αναποτελεσματικότητα σε εννοιολογικούς όρους.

Ας σταθούμε αναλυτικότερα στα σχεσιακά, ιεραρχικά και μοντέλα δικτύουδεδομένα.

Σχεσιακό μοντέλοτα δεδομένα χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα στοιχεία:

– κατασκευή πληροφοριών: σχέση με δομή δύο επιπέδων.

– έγκυρες λειτουργίες: προβολή, επιλογή, σύνδεση και κάποιες άλλες.

– περιορισμοί: λειτουργικές εξαρτήσειςανάμεσα στα χαρακτηριστικά μιας σχέσης.

Κάθε κατηγορία αντικειμένων Rο υλικός κόσμος τίθεται σε αντιστοιχία με ένα συγκεκριμένο σύνολο χαρακτηριστικών, για παράδειγμα ΕΝΑ 1 , ΕΝΑ 2 , ..., A n. Αντικείμενο μιας κλάσης Rπεριγράφεται από μια σειρά τιμών ( α 1, α 2, ..., α ν), Πού ένα i– τιμή χαρακτηριστικού A i.

Γραμμή ( α 1, α 2, ..., a n) ονομάζεται πλειάδα. Μια ολόκληρη κλάση αντικειμένου έχει ένα αντίστοιχο σύνολο πλειάδων που ονομάζεται σχέση. Ας υποδηλώσουμε τη σχέση που περιγράφει την κατηγορία των αντικειμένων R, επίσης μέσω R.

Εκφραση R(Α 1, Α 2, ..., A n) ονομάζεται σχήμα σχέσης R.

Για κάθε στοιχείο πλειάδας, πρέπει να καθοριστεί η σχέση του με το αντίστοιχο χαρακτηριστικό. Στο μοντέλο σχεσιακών δεδομένων, για να εξασφαλιστεί αυτή η σύνδεση, η σειρά των στοιχείων της πλειάδας συμπίπτει με τη σειρά των χαρακτηριστικών στο σχήμα σχέσεων.

Κάθε σχέση αντικατοπτρίζει την κατάσταση μιας κατηγορίας αντικειμένων σε κάποια χρονική στιγμή. Επομένως, ένα σχήμα σχέσεων σε διαφορετικές στιγμέςδιαφορετικές σχέσεις μπορεί να αντιστοιχούν στο χρόνο.

Το σύνολο των τιμών των σχέσεων μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή πίνακα στον οποίο παρατηρούνται οι ακόλουθες αντιστοιχίες:

– το όνομα του πίνακα και η λίστα με τα ονόματα των στηλών αντιστοιχούν στο διάγραμμα σχέσης.

– μια σειρά πίνακα αντιστοιχεί σε μια πλειάδα σχέσης.

– όλες οι σειρές του πίνακα (και επομένως όλες οι πλειάδες) είναι διαφορετικές.

– η σειρά των γραμμών και των στηλών είναι αυθαίρετη (ιδίως, το μοντέλο σχεσιακών δεδομένων δεν απαιτεί ειδική ταξινόμηση σειρών).

Η περιγραφή των διαδικασιών επεξεργασίας σχέσεων μπορεί να γίνει με δύο τρόπους:

– αναφέροντας έναν κατάλογο πράξεων, η υλοποίηση των οποίων οδηγεί στο απαιτούμενο αποτέλεσμα ( διαδικαστική προσέγγιση),

– περιγραφή των ιδιοτήτων που πρέπει να ικανοποιεί η προκύπτουσα σχέση (δηλωτική προσέγγιση).

Ας αναλογιστούμε διαδικαστική προσέγγιση. Σχηματίζεται ένα σύνολο σχέσεων και λειτουργιών πάνω τους σχεσιακή άλγεβρα. Συνήθως, η λίστα πράξεων περιέχει προβολή, επιλογή, ένωση, τομή, αφαίρεση και ένωση.

Μια προβολή είναι μια πράξη που μεταφέρει τις στήλες της αρχικής σχέσης που καθορίζεται στη συνθήκη λειτουργίας στη σχέση που προκύπτει. Η αλγεβρική παράσταση της προβολής έχει τη μορφή

Τ = R[Χ],

Οπου R– αρχική στάση· Τ– προκύπτουσα σχέση. Χ– λίστα χαρακτηριστικών στη δομή της σχέσης Τ(συνθήκη προβολής).

Σκεφτείτε τη σχέση Ο 1, που περιέχει πληροφορίες για τις πωλήσεις προϊόντων το 2010 (Πίνακας 1).

Πίνακας 1

Στάση Τ 1, που περιέχει πληροφορίες μόνο για την πραγματική παραγωγή προϊόντων, λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της εκτέλεσης της προβολής

Τ 1 = Ο 1[Κατάστημα, Προϊόντα, Γεγονός]

και μοιάζει με τραπέζι. 2.

Πίνακας 2

Οι στήλες μπορούν να καθοριστούν με οποιαδήποτε σειρά:

Τ 1 = ΓΙΑ 1 [Προϊόντα, Κατάστημα, Γεγονός].

Μια επιλογή είναι μια πράξη που μεταφέρει στη σχέση που προκύπτει εκείνες τις σειρές από την αρχική σχέση που ικανοποιούν τη συνθήκη επιλογής. Η συνθήκη επιλογής ελέγχεται σε κάθε γραμμή της σχέσης ξεχωριστά και δεν μπορεί να επεκτείνει τις πληροφορίες σε πολλές σειρές. Υπάρχουν δύο απλούστεροι τύποι συνθηκών δειγματοληψίας:

1) Όνομα χαρακτηριστικού 1<знак сравнения>Τιμή όπου επιτρέπονται τα σύμβολα σύγκρισης =, #, >, ≥<, ≤. Например: Цена > 100.

Τα ονόματα των χαρακτηριστικών πρέπει να περιέχονται στη δομή της σχέσης πηγής. Η αλγεβρική σημειογραφία για το δείγμα έχει τη μορφή

Τ = R[σελ],

Οπου R– αρχική στάση· Τ– προκύπτουσα σχέση. r– συνθήκη δειγματοληψίας.

Για παράδειγμα, παίρνουμε τις τιμές Τ 2 = ΓΙΑ 1 [Προϊόντα = “P 1”] (Πίνακας 3).

Πίνακας 3

Οι πράξεις ένωσης, τομής και αφαίρεσης εκτελούνται σε δύο αρχικές σχέσεις με την ίδια δομή.

Ας υποδηλώσουμε τις αρχικές σχέσεις με R 1 και R 2 , το προκύπτον – διαμπερές Τ.

Σχέση Τ = U(R 1 , R 2) περιέχει σειρές που υπάρχουν είτε σε σχέση R 1, ή μέσα R 2 .

Διατομή Τ = εγώ(R 1 , R 2) περιέχει τις σειρές που υπάρχουν στις σχέσεις R 1 και R 2 ταυτόχρονα.

Αφαίρεση Τ = Μ(R 1 , R 2) περιέχει αυτές τις γραμμές από R 1 που λείπουν R 2 .

Μια πράξη σύνδεσης σχέσης εκτελείται σε δύο σχέσεις πηγής και δημιουργεί μια προκύπτουσα σχέση. Κάθε γραμμή της πρώτης σχέσης πηγής συγκρίνεται με τη σειρά με όλες τις σειρές της δεύτερης σχέσης και εάν η συνθήκη σύνδεσης πληρούται για αυτό το ζεύγος σειρών, τότε αυτές συνδέονται και σχηματίζουν την επόμενη σειρά στη σχέση που προκύπτει. Η συνθήκη σύνδεσης έχει τη μορφή

Όνομα χαρακτηριστικού 1<знак сравнения>Όνομα χαρακτηριστικού 2,

όπου το Attribute Name 1 βρίσκεται σε μια σχέση πηγής και το Attribute Name 2 σε μια άλλη. Θα χρησιμοποιήσουμε τον ακόλουθο συμβολισμό για τη λειτουργία ένωσης:

Τ = R l [ σελ] R 2 ,

Οπου R 1 και R 2 – αρχικές σχέσεις. Τ– προκύπτουσα σχέση. r– κατάσταση σύνδεσης.

Μια από τις πιο σημαντικές ειδικές περιπτώσεις μιας ένωσης ονομάζεται φυσική ένωση και έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

– το σύμβολο σύγκρισης στη συνθήκη σύνδεσης είναι "=".

– Το όνομα του χαρακτηριστικού 1 και το όνομα του χαρακτηριστικού 2 πρέπει να ταιριάζουν ή μάλλον να περιέχουν την τομή των λιστών χαρακτηριστικών των σχέσεων πηγής.

– η λίστα των χαρακτηριστικών της σχέσης που προκύπτει σχηματίζεται ως αποτέλεσμα του συνδυασμού των καταλόγων χαρακτηριστικών των αρχικών σχέσεων.

Η ονομασία για μια φυσική ένωση δεν περιέχει συνθήκη σύνδεσης και έχει τη μορφή Τ = Rμεγάλο* R 2 .

Δηλωτική προσέγγισηγια επεξεργασία σχεσιακές βάσεις δεδομένωντα δεδομένα βασίζονται στην ερμηνεία των εννοιών και των μεθόδων μαθηματική λογική. Συγκεκριμένα, ο σχεσιακός λογισμός βασίζεται στον λογισμό κατηγορήματος. Ας ονομάσουμε τις έννοιες της μαθηματικής λογικής που είναι απαραίτητες για τον σχεσιακό λογισμό.

1. Σύμβολα μεταβλητών και σταθερών. Στις γλωσσικές κατασκευές του σχεσιακού λογισμού, αντιστοιχούν στα ονόματα των ιδιοτήτων και των μεταβλητών, καθώς και στις σταθερές.

2. Λογικές συνδέσεις "και", "ή", "όχι" και σήματα σύγκρισης =, # (όχι ίσο), >,<, ≥, ≤.

3. Όροι, δηλαδή οποιεσδήποτε σταθερές και μεταβλητές, καθώς και συναρτήσεις των οποίων τα ορίσματα είναι όροι.

4. Οι στοιχειώδεις τύποι είναι κατηγορήματα των οποίων τα ορίσματα είναι όροι. Τα κατηγορήματα που συνδέονται με τις πράξεις "και", "ή", "όχι" είναι επίσης στοιχειώδεις τύποι. Οι στοιχειώδεις τύποι είναι, για παράδειγμα, οι εκφράσεις Επώνυμο = "Petrov" και Ποσό ≤ Σύνολο.

5. Τύποι, δηλ. το αποτέλεσμα της εφαρμογής ποσοτικών δεικτών γενικότητας ή ύπαρξης σε στοιχειώδεις τύπους. Ο τύπος αντιστοιχεί σε ένα ερώτημα σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων, που εκφράζεται με όρους σχεσιακού λογισμού.

Το κύριο καθήκον του σχεδιασμού μιας βάσης δεδομένων EIS είναι ο προσδιορισμός του αριθμού των σχέσεων (ή άλλων συστατικών μονάδων πληροφοριών) και της σύνθεσης των χαρακτηριστικών τους.

Το πρόβλημα της ομαδοποίησης των χαρακτηριστικών σε σχέσεις, το σύνολο των οποίων δεν έχει καθοριστεί εκ των προτέρων, επιτρέπει πολλές διαφορετικές λύσεις. Οι επιλογές ορθολογικής ομαδοποίησης θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τις ακόλουθες απαιτήσεις:

– το σύνολο των σχέσεων πρέπει να εξασφαλίζει ελάχιστο πλεονασμό στην παρουσίαση πληροφοριών·

– η προσαρμογή των σχέσεων δεν πρέπει να οδηγεί σε ασάφεια ή απώλεια πληροφοριών·

– η αναδιάρθρωση του συνόλου των σχέσεων κατά την προσθήκη νέων χαρακτηριστικών στη βάση δεδομένων πρέπει να είναι ελάχιστη.

Ομαλοποίησηαντιπροσωπεύει μια από τις πιο μελετημένες μεθόδους μετασχηματισμού σχέσεων, επιτρέποντας τη βελτίωση των χαρακτηριστικών της βάσης δεδομένων σύμφωνα με τα αναφερόμενα κριτήρια.

Υπάρχουν πολλοί περιορισμοί στις τιμές που είναι αποθηκευμένες σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων. Η συμμόρφωση με αυτούς τους περιορισμούς από συγκεκριμένες απόψεις συνδέεται με την παρουσία των λεγόμενων κανονικών μορφών. Η διαδικασία μετατροπής των σχέσεων της βάσης δεδομένων σε μια ή την άλλη κανονική μορφή ονομάζεται κανονικοποίηση σχέσεων . Οι κανονικές φόρμες αριθμούνται διαδοχικά από το 1 σε αύξουσα σειρά. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός της κανονικής φόρμας, τόσο περισσότεροι περιορισμοί στις αποθηκευμένες τιμές πρέπει να τηρούνται σχετικά.

Οι τυπικοί περιορισμοί του μοντέλου σχεσιακών δεδομένων είναι οι λειτουργικές και πολυτιμές εξαρτήσεις, καθώς και οι γενικεύσεις τους. Κατ' αρχήν, το σύνολο των πρόσθετων περιορισμών μπορεί να αυξηθεί και, ως εκ τούτου, ο αριθμός των κανονικών μορφών θα αυξηθεί. Οι εφαρμοζόμενοι περιορισμοί στοχεύουν στη μείωση των περιττών πληροφοριών στη σχεσιακή βάση δεδομένων.

Μια σχέση σε πρώτη κανονική μορφή (1NF) είναι μια συνηθισμένη σχέση με δομή δύο επιπέδων. Οι επόμενες κανονικές μορφές (δεύτερη και τρίτη) χρησιμοποιούν περιορισμούς που σχετίζονται με την έννοια της λειτουργικής εξάρτησης. Οι λειτουργικές εξαρτήσεις ορίζονται για χαρακτηριστικά που βρίσκονται στην ίδια σχέση που ικανοποιεί το 1NF.

Η απλούστερη περίπτωση λειτουργικής εξάρτησης περιλαμβάνει δύο χαρακτηριστικά. Οσο αφορά R(ΕΝΑ, σι, ..., J) χαρακτηριστικό ΕΝΑορίζει λειτουργικά ένα χαρακτηριστικό ΣΕ, εάν οποιαδήποτε στιγμή κάθε τιμή ΕΝΑ ΣΕ(σημειώνεται ΕΝΑ → ΣΕ).

Με άλλα λόγια, ΣΕλειτουργικά εξαρτάται από ΕΝΑ (ΣΕ = φά(ΕΝΑ)). Ο πρώτος προσδιορισμός αποδεικνύεται πιο βολικός όταν ο αριθμός των λειτουργικών εξαρτήσεων αυξάνεται και οι σχέσεις τους γίνονται δύσκολο να διακριθούν. θα χρησιμοποιηθεί στο μέλλον. Η απουσία λειτουργικής εξάρτησης συμβολίζεται ως ΕΝΑ → ΣΕ.

Για ιδιότητες ΕΝΑΚαι ΣΕκάποια σχέση, είναι πιθανές οι ακόλουθες καταστάσεις:

– έλλειψη λειτουργικής εξάρτησης.

– διαθεσιμότητα ΕΝΑ → ΣΕ(ή ΣΕ → ΕΝΑ), αλλά όχι και οι δύο εξαρτήσεις μαζί.

– παρουσία αλληλογραφίας ένας προς έναν ΕΝΑ ↔ ΣΕ.

Η έννοια της λειτουργικής εξάρτησης επεκτείνεται σε καταστάσεις με τρία ή περισσότερα χαρακτηριστικά στην παρακάτω μορφή. Ομάδα χαρακτηριστικών ( ΕΝΑ, ΣΕ, ΜΕ) ορίζει λειτουργικά το χαρακτηριστικό ρεόσο αφορά Τ(ΕΝΑ, σι, ντο, ρε, ..., J), εάν κάθε συνδυασμός τιμών<α, β, Με> αντιστοιχεί σε μια μεμονωμένη τιμή ρε (ΕΝΑ- νόημα ΕΝΑ; σι- νόημα ΣΕ; Με- νόημα ΜΕ; ρε- νόημα ρε). Η παρουσία μιας τέτοιας λειτουργικής εξάρτησης θα συμβολίζεται με ΕΝΑ, ΣΕ, ΜΕ → ρε.

Η ύπαρξη λειτουργικών εξαρτήσεων σχετίζεται με τις μεθόδους κωδικοποίησης χαρακτηριστικών που χρησιμοποιούνται. Έτσι, για πολλά ιδρύματα, μπορεί να υποστηριχθεί ότι κάθε τμήμα (ως αντικείμενο της θεματικής περιοχής) ανήκει σε ένα μόνο ίδρυμα. Ωστόσο, αυτό δεν αρκεί για να αποδείξει τη λειτουργική εξάρτηση Τμήματος → Ιδρύματος. Εάν σε κάθε ίδρυμα τα τμήματα αριθμούνται διαδοχικά, ξεκινώντας από το 1, τότε η λειτουργική σχέση είναι εσφαλμένη. Εάν ο κωδικός τμήματος, εκτός από τον αριθμό, περιέχει και τον κωδικό φορέα (ή διασφαλίζεται με άλλο τρόπο η μοναδικότητα των κωδικών), τότε ισχύει η λειτουργική σχέση Τμήμα → Φορέας.

Για έναν δείκτη με πολλά χαρακτηριστικά γνωρίσματα R = (R 1 , R 2 , ..., P n) και το χαρακτηριστικό βάσης Qισχύει η λειτουργική εξάρτηση R → Q, αν και δεν μπορεί να ειπωθεί ότι αυτή είναι η μόνη εξάρτηση από τα καθορισμένα χαρακτηριστικά.

Πιθανή ένδειξησχέση είναι ένα τέτοιο σύνολο χαρακτηριστικών, κάθε συνδυασμός τιμών των οποίων εμφανίζεται μόνο σε μία σειρά της σχέσης και κανένα υποσύνολο χαρακτηριστικών δεν έχει αυτήν την ιδιότητα. Μπορεί να υπάρχουν πολλά πιθανά κλειδιά σε μια σχέση. Η σημασία τους στην επεξεργασία δεδομένων καθορίζεται από το γεγονός ότι η δειγματοληψία με μια γνωστή τιμή ενός πιθανού κλειδιού οδηγεί σε μία γραμμή σχέσης ή σε καμία.

Στην πράξη, τα χαρακτηριστικά του πιθανού κλειδιού μιας σχέσης συνδέονται με τις ιδιότητες εκείνων των αντικειμένων και γεγονότων για τα οποία αποθηκεύονται πληροφορίες στη σχέση. Εάν, ως αποτέλεσμα της προσαρμογής της σχέσης, τα ονόματα των χαρακτηριστικών που αποτελούν το κλειδί έχουν αλλάξει, τότε οι πληροφορίες θα παραμορφωθούν σοβαρά. Επομένως, ο συστηματικός έλεγχος των ιδιοτήτων ενός πιθανού κλειδιού καθιστά δυνατό τον έλεγχο της αξιοπιστίας των πληροφοριών σε μια σχέση.

Όταν υπάρχουν πολλά υποψήφια κλειδιά σε μια σχέση, η παρατήρησή τους ταυτόχρονα είναι πολύ δύσκολη. Συνιστάται να επιλέξετε ένα από αυτά ως κύριο (κύριο). Πρωτεύον κλειδίΜια σχέση ονομάζεται πιθανό κλειδί, οι τιμές του οποίου χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των πληροφοριών στη σχέση.

Όσον αφορά τις οικονομικές πληροφορίες, στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, οι σχέσεις που προέρχονται από υπάρχοντα οικονομικά έγγραφα περιέχουν ένα μόνο πιθανό κλειδί, το οποίο είναι επίσης το πρωτεύον κλειδί. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το περιεχόμενο των οικονομικών εγγράφων είναι κατανοητό εξίσου από όλους τους χρήστες. Σε όσα ακολουθούν θα έχουμε υπόψη μας μόνο τέτοιες σχέσεις. Η παρουσία δύο ή περισσότερων πιθανών ενδείξεων σε σχέση με σημαντικές πληροφορίες μπορεί να εξηγηθεί από την παρουσία αρκετών πιθανών τρόπων ερμηνείας των ίδιων δεδομένων. Το πρωτεύον κλειδί συχνά ονομάζεται απλώς κλειδί.

Σε σχέσεις με μεγάλο αριθμό σειρών, η εύρεση του πρωτεύοντος κλειδιού εφαρμόζοντας απευθείας τον ορισμό είναι αρκετά δύσκολη. Επιπλέον, στο στάδιο του σχεδιασμού EIS, οι τιμές πολλών σχέσεων είναι απλώς άγνωστες, επομένως πρακτικά το πρωτεύον κλειδί μιας σχέσης υπολογίζεται με βάση τις υπάρχουσες λειτουργικές εξαρτήσεις.

Κάθε τιμή πρωτεύοντος κλειδιού εμφανίζεται μόνο σε μία σειρά της σχέσης. Η τιμή οποιουδήποτε χαρακτηριστικού σε αυτή τη γραμμή είναι επίσης μοναδική. Αν μέσω ΝΑδηλώνουν τα χαρακτηριστικά του πρωτεύοντος κλειδιού στη σχέση R(ΕΝΑ, σι, ντο, ..., J), τότε ισχύουν οι ακόλουθες λειτουργικές εξαρτήσεις: ΝΑ → ΕΝΑ, ΝΑ → ΣΕ, ΝΑ → ΜΕ, ..., ΝΑ → J. Ένα σύνολο χαρακτηριστικών πρωτεύοντος κλειδιού ορίζει λειτουργικά οποιοδήποτε χαρακτηριστικό μιας σχέσης. Το αντίστροφο ισχύει επίσης: εάν βρεθεί μια ομάδα χαρακτηριστικών που ορίζει λειτουργικά όλα τα χαρακτηριστικά μιας σχέσης μεμονωμένα, και αυτή η ομάδα δεν μπορεί να μειωθεί, τότε βρίσκεται το πρωτεύον κλειδί της σχέσης.

Για το αρχικό σύνολο λειτουργικών εξαρτήσεων, υπάρχει ένας αριθμός μοτίβων, η γνώση των οποίων επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει παράγωγες εξαρτήσεις. Ας σημειώσουμε μερικά από αυτά:

- Αν ΕΝΑ, ΣΕ → ΕΝΑ, τότε ΕΝΑ, ΣΕ → ΣΕ;

- Α → ΣΕΚαι ΕΝΑ → ΜΕτότε και μόνο όταν ΕΝΑ → Ήλιος;

- Αν ΕΝΑ → ΣΕΚαι ΣΕ → ΜΕ, Αυτό ΕΝΑ →ΜΕ;

- Αν ΕΝΑ → ΣΕ, Αυτό AC → ΣΕ (ΜΕαυθαιρετώς);

- Αν ΕΝΑ → ΣΕ, Αυτό AC → Ήλιος (ΜΕαυθαιρετώς);

- Αν ΕΝΑ → ΣΕΚαι Ήλιος → ρε, Αυτό AC → ρε.

Εάν είναι γνωστό εκ των προτέρων ότι υπάρχει μόνο ένα πιθανό κλειδί σε μια σχέση, τότε μπορεί να βρεθεί με απλό τρόπο. Ένα πιθανό κλειδί (αν είναι μοναδικό, δηλ. ταιριάζει με το πρωτεύον κλειδί) είναι ένα σύνολο χαρακτηριστικών που δεν εμφανίζονται στις δεξιές πλευρές όλων των λειτουργικών εξαρτήσεων. Με άλλα λόγια, από την πλήρη λίστα των χαρακτηριστικών σχέσεων, είναι απαραίτητο να διαγραφούν τα χαρακτηριστικά που βρίσκονται στις δεξιές πλευρές όλων των λειτουργικών εξαρτήσεων. Τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά αποτελούν το πρωτεύον κλειδί.

Μια σχέση είναι σε δεύτερη κανονική μορφή (2NF) εάν αντιστοιχεί σε 1NF και δεν περιέχει ημιτελείς συναρτησιακές εξαρτήσεις.

Μια ημιτελής λειτουργική εξάρτηση αποτελείται από δύο εξαρτήσεις:

– ένα κλειδί πιθανής σχέσης ορίζει λειτουργικά κάποιο μη κλειδί χαρακτηριστικό,

– μέρος του πιθανού κλειδιού ορίζει λειτουργικά το ίδιο μη κλειδί χαρακτηριστικό.

Μια σχέση που δεν συμμορφώνεται με το 2NF χαρακτηρίζεται από πλεονασμό αποθηκευμένων δεδομένων. Μια βάση δεδομένων είναι σε 2NF εάν όλες οι σχέσεις της είναι σε 2NF.

Μια σχέση αντιστοιχεί σε 3NF εάν αντιστοιχεί σε 2NF και δεν υπάρχουν μεταβατικές συναρτησιακές εξαρτήσεις (FD) μεταξύ των ιδιοτήτων της.

Ο μεταβατικός ομοσπονδιακός νόμος περιλαμβάνει δύο ομοσπονδιακούς νόμους:

– ένα κλειδί πιθανής σχέσης ορίζει λειτουργικά ένα χαρακτηριστικό μη κλειδί.

– Αυτό το χαρακτηριστικό ορίζει λειτουργικά ένα άλλο χαρακτηριστικό μη κλειδί.

Αν ΝΑ– το κλειδί της σχέσης, ΕΝΑ, ΣΕ– μη βασικά χαρακτηριστικά και ΝΑ → ΕΝΑ, ΕΝΑ → ΣΕείναι δίκαιοι ομοσπονδιακοί νόμοι, τότε είναι μεταβατικοί. Μια ειδική περίπτωση μεταβατικού ομοσπονδιακού νόμου είναι ένας ελλιπής ομοσπονδιακός νόμος, όταν ΝΑ = ΜΕ, μιΚαι ΝΑ → μι, μι → ΕΝΑ.

Μια βάση δεδομένων είναι σε 3NF εάν όλες οι σχέσεις της είναι σε 3NF.

Μια σχεσιακή βάση δεδομένων, που γενικά αντιστοιχεί στην τρίτη κανονική μορφή, χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό ιδιοτήτων, η γνώση των οποίων διευκολύνει και εξορθολογίζει τις διαδικασίες επεξεργασίας δεδομένων. Η υλοποίηση ερωτημάτων βάσης δεδομένων χρησιμοποιώντας τελεστές σχεσιακής άλγεβρας μπορεί να περιγραφεί από τους ακόλουθους κανόνες.

1. Στη λεκτική διατύπωση του αιτήματος, επισημάνετε τα ονόματα των χαρακτηριστικών που απαρτίζουν το κέλυφος, την είσοδο και την έξοδο του αιτήματος, καθώς και τις συνθήκες επιλογής.

2. Διορθώστε πολλά χαρακτηριστικά κελύφους. Εάν όλα τα απαραίτητα χαρακτηριστικά βρίσκονται σε οποιαδήποτε σχέση, τότε οι επόμενες λειτουργίες επιλογής και προβολής πραγματοποιούνται μόνο με αυτήν. Εάν τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά κατανέμονται σε πολλές σχέσεις, τότε αυτές οι σχέσεις πρέπει να συνδεθούν. Κάθε ζεύγος σχέσεων συνδέεται με την συνθήκη της ισότητας των χαρακτηριστικών με ονόματα που ταιριάζουν (ή ορίζονται σε έναν κοινό τομέα). Μετά από κάθε σύνδεση, χρησιμοποιώντας την προβολή, μπορείτε να αποκόψετε χαρακτηριστικά που δεν είναι απαραίτητα για επόμενες λειτουργίες.

4. Εάν ένα ερώτημα μπορεί να χωριστεί σε μέρη (υποερωτήματα), τότε η υλοποίησή του χωρίζεται επίσης σε μέρη, όπου το αποτέλεσμα κάθε υποερώτησης είναι μια ξεχωριστή σχέση.

5. Αυτή η ακολουθία ενεργειών είναι τυπική, αλλά μπορεί να δημιουργήσει ενδιάμεσες σχέσεις που είναι πολύ μεγάλες. Αυτό το μειονέκτημα μπορεί να αντισταθμιστεί εκτελώντας ορισμένες επιλογές και προβολές στις αρχικές σχέσεις (πριν από την ένωση) και αλλάζοντας τη σχετική σειρά των απαιτούμενων ενώσεων.

Βάση δεδομένων δικτύουαναπαρίσταται ως ένα σύνολο σχέσεων και σχέσεων θαυμαστών. Οι σχέσεις χωρίζονται σε πρωτεύουσες και εξαρτημένες.

Σχέση θαυμαστών W(R, μικρό) είναι ένα ζεύγος σχέσεων που αποτελείται από έναν κύριο ( R), μια εξαρτημένη σχέση ( μικρό) και τις μεταξύ τους συνδέσεις, με την προϋπόθεση ότι κάθε τιμή της εξαρτημένης σχέσης συνδέεται με μία μόνο τιμή της κύριας σχέσης. Αυτή η συνθήκη είναι χαρακτηριστικό περιορισμού του μοντέλου δεδομένων δικτύου στο σύνολό του. Ο τρόπος εφαρμογής αυτού του περιορισμού στη μνήμη του υπολογιστή είναι διαφορετικός για διαφορετικά DBMS δικτύου.

Οι λειτουργίες που επιτρέπονται στο μοντέλο δεδομένων δικτύου αντιπροσωπεύουν διαφορετικές επιλογές δειγματοληψίας.

Οι βάσεις δεδομένων δικτύου, ανάλογα με τους περιορισμούς για την είσοδο σχέσεων στις σχέσεις ανεμιστήρα, χωρίζονται σε δίκτυα δύο επιπέδων και πολλαπλών επιπέδων.

Ένας περιορισμός των δικτύων δύο επιπέδων είναι ότι κάθε σχέση μπορεί να υπάρχει σε έναν από τους ακόλουθους ρόλους:

– εκτός οποιασδήποτε σχέσης με θαυμαστές.

– ως η κύρια σχέση σε οποιονδήποτε αριθμό σχέσεων θαυμαστών.

– ως εξαρτημένη σχέση σε οποιονδήποτε αριθμό σχέσεων θαυμαστών.

Απαγορεύεται μια σχέση να υπάρχει ως κύρια σε ένα πλαίσιο και ταυτόχρονα ως εξαρτημένη σε ένα άλλο.

Τα δίκτυα πολλαπλών επιπέδων δεν προβλέπουν περιορισμούς στη διασύνδεση των σχέσεων ανεμιστήρων σε ορισμένα δίκτυα DBMS ακόμη και κυκλικές δομές δικτύου.

Για DBMS δικτύου δύο επιπέδων, εισάγονται δύο ακόμη περιορισμοί (από θεωρητική άποψη, προαιρετικός):

– το πρωτεύον κλειδί της κύριας σχέσης μπορεί να είναι μόνο ένα χαρακτηριστικό.

– υπάρχει σχέση ανεμιστήρα εάν το πρωτεύον κλειδί της κύριας σχέσης είναι μέρος του πρωτεύοντος κλειδιού της εξαρτημένης σχέσης.

Για να οργανωθεί μια σχέση σε σχήμα ανεμιστήρα στη μνήμη του υπολογιστή, ένα πρόσθετο χαρακτηριστικό που ονομάζεται διεύθυνση επικοινωνίας εισάγεται στη δομή των βασικών και εξαρτημένων σχέσεων. Οι τιμές διεύθυνσης επικοινωνίας συνεργάζονται για να διασφαλίσουν ότι κάθε τιμή εξαρτημένης σχέσης αντιστοιχεί σε μια σχέση ανεμιστήρα μικρόσε μία μόνο τιμή της κύριας σχέσης R.

Η τιμή μιας αναλογίας όταν είναι αποθηκευμένη στη μνήμη του υπολογιστή ονομάζεται συχνά εγγραφή. Η διεύθυνση επικοινωνίας είναι ένα χαρακτηριστικό μέσα σε μια εγγραφή που αποθηκεύει την αρχική διεύθυνση ή τον αριθμό της επόμενης εγγραφής προς επεξεργασία.

Η σύνδεση μεταξύ των τιμών της εξαρτημένης σχέσης και της μοναδικής τιμής της κύριας σχέσης στην απλούστερη περίπτωση διασφαλίζεται ως εξής. Η διεύθυνση σύνδεσης μιας συγκεκριμένης εγγραφής κύριας σχέσης οδηγεί σε μία από τις εγγραφές εξαρτημένης σχέσης (η τιμή της διεύθυνσης συνδέσμου κύριας σχέσης είναι η αρχική διεύθυνση αυτής της εγγραφής εξαρτημένης σχέσης), η διεύθυνση σύνδεσης της καθορισμένης εγγραφής εξαρτημένης σχέσης οδηγεί στην επόμενη εγγραφή εξαρτημένης σχέσης που σχετίζεται με την ίδια εγγραφή κύριας σχέσης, κ.λπ. Η τελευταία εγγραφή εξαρτημένης σχέσης σε αυτήν την αλυσίδα απευθύνεται στην εγγραφή κύριας σχέσης που αναφέρεται παραπάνω. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια δομή δακτυλίου από διευθύνσεις επικοινωνίας που ονομάζεται σαν θαυμαστής, όπου τον ρόλο της «λαβής» του θαυμαστή παίζει η καταγραφή της κύριας σχέσης. Σε γραφικές απεικονίσεις, η διεύθυνση επικοινωνίας απεικονίζεται με ένα βέλος που κατευθύνεται από τη διεύθυνση επικοινωνίας μιας δεδομένης εγγραφής στην εγγραφή της οποίας η αρχική διεύθυνση (αριθμός) χρησιμεύει ως η τιμή αυτής της διεύθυνσης επικοινωνίας.

Υπάρχουν τυπικές συμβάσεις για τον τρόπο συμπερίληψης και εξαίρεσης δεδομένων σε μια σχέση θαυμαστών. Η μέθοδος ενεργοποίησης μπορεί να χαρακτηριστεί ως αυτόματη ή μη αυτόματη.

Η αυτόματη μέθοδος υποδεικνύει ότι όταν εμφανίζεται μια νέα τιμή της κύριας σχέσης, τίθεται αμέσως σε αντιστοιχία με κάποια τιμή της εξαρτημένης σχέσης και σχηματίζει ένα νέο στοιχείο της σχέσης ανεμιστήρα. Η μη συμμόρφωση με αυτόν τον κανόνα είναι τυπική για τη μη αυτόματη μέθοδο.

Οι μέθοδοι αποκλεισμού μπορεί να είναι υποχρεωτικές ή προαιρετικές. Στην υποχρεωτική μέθοδο, από τη στιγμή που μια τιμή περιλαμβάνεται στην κύρια σχέση, γίνεται μόνιμο μέλος της κύριας σχέσης. Μπορεί να ενημερωθεί, αλλά δεν μπορεί να αφαιρεθεί από τη σχέση. Η προαιρετική μέθοδος σάς επιτρέπει να αφαιρέσετε οποιαδήποτε τιμή από την υποκείμενη σχέση.

Από την αναλογία των ορισμών μιας σχέσης ανεμιστήρα και της λειτουργικής εξάρτησης, ακολουθεί η δήλωση: εάν υπάρχει σχέση ανεμιστήρα, τότε το κλειδί της εξαρτημένης σχέσης καθορίζει λειτουργικά το κλειδί της κύριας σχέσης και αντίστροφα, εάν το κλειδί μιας Η σχέση καθορίζει λειτουργικά το κλειδί της δεύτερης σχέσης, τότε η πρώτη σχέση μπορεί να είναι εξαρτημένη και η δεύτερη - κύρια με κάποιο τρόπο που μοιάζει με ανεμιστήρα.

Σε ένα διάγραμμα βάσης δεδομένων δικτύου, οι σχέσεις και οι σχέσεις ανεμιστήρα αντιμετωπίζονται συχνά ως αρχεία και συνδέσεις, γεγονός που επιτρέπει τη δομή του δικτύου να προβάλλεται ως ένα σύνολο αρχείων

φά = {φά l ( Χ 1), φά 2 (Χ 2), ..., F i(X i), ..., Fn(X n)},

Οπου X i– βασικά χαρακτηριστικά του αρχείου F i.

Επιπλέον, εισάγεται ένα γράφημα δομής δικτύου ΣΕμε κορυφές ( Χμεγάλο, Χ 2 , ..., X i, ..., X n). Τόξο<X i, Xj> στη στήλη ΣΕυπάρχει εάν X iείναι μέρος XjΚαι Fj[X i] είναι ένα υποσύνολο F i. Η τελευταία συνθήκη έχει την ίδια σημασία με τη συντακτική συμπερίληψη σχέσεων στο μοντέλο σχεσιακών δεδομένων. Αυτό προϋποθέτει ότι το κύριο κλειδί αρχείου περιέχεται στο εξαρτημένο αρχείο. Γραφική παράσταση ΣΕπαρόμοιο με το γράφημα σύνδεσης για μια σχεσιακή βάση δεδομένων.

Βάση δεδομένων DBAκάλεσε απεριοδικός, εάν μεταξύ δύο οποιωνδήποτε κορυφών στο γράφημα ΣΕυπάρχει το πολύ ένα μονοπάτι. Τα δίκτυα δύο επιπέδων είναι πάντα άκυκλα .

Για πολλά αρχεία φάακυκλική βάση δεδομένων DBAη λειτουργία είναι αρκετά εφαρμόσιμη

m(DBA) = φά 1 & φά 2 & ... & F i & ...& Fn,

κάλεσε μέγιστη διασταύρωση. Το ανάλογό του μπορεί να είναι μια ακολουθία συνδέσεων σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων.

Στα DBMS δικτύου, ο αριθμός των λειτουργιών δειγματοληψίας είναι αρκετά μεγάλος. Οι συναρτήσεις λειτουργίας προβολής για ένα DBMS δικτύου εκτελούν την περιγραφή ενός υποσχήματος βάσης δεδομένων δικτύου. Ένα σχήμα βάσης δεδομένων δικτύου είναι μια περιγραφή όλων των σχέσεων που υποδεικνύει τη σύνθεση χαρακτηριστικών και τα κλειδιά κάθε σχέσης, καθώς και τις σχέσεις ανεμιστήρα. Στο πρόγραμμα εφαρμογής, είναι δυνατό να δηλωθεί μέρος των σχέσεων μιας βάσης δεδομένων δικτύου, σε κάθε σχέση - ένα συγκεκριμένο υποσύνολο χαρακτηριστικών (με την υποχρεωτική διατήρηση βασικών χαρακτηριστικών) και μόνο ορισμένες σχέσεις ανεμιστήρα. Η αντίστοιχη περιγραφή δεδομένων ονομάζεται υποσχήμα. Οι σχέσεις, οι σχέσεις θαυμαστών και τα χαρακτηριστικά που δεν προσδιορίζονται στο υποσχήμα γίνονται απρόσιτα στο πρόγραμμα εφαρμογής. Σε αντίθεση με τη λειτουργία προβολής, η βάση δεδομένων που αντιστοιχεί στο υποσχήμα δεν δημιουργείται φυσικά, αλλά περιορίζοντας την πρόσβαση στη βάση δεδομένων πηγής, η οποία ορίζεται στο σχήμα.

Τα αποτελέσματα των έγκυρων συνδέσεων καταγράφονται στην πραγματικότητα στο DBMS δικτύου χρησιμοποιώντας αλυσίδες διευθύνσεων επικοινωνίας. Η πρόσβαση στα αποτελέσματα μιας πιθανής σύνδεσης ξεκινά από κάποια κύρια σχέση με έναν θαυμαστή τιμών στην αντίστοιχη εξαρτημένη σχέση, οι επιτευχθέντες βασικές τιμές στην εξαρτημένη σχέση απομνημονεύονται και χρησιμοποιούνται για αναζήτηση σε κάποια άλλη κύρια σχέση. από αυτή την κύρια σχέση είναι δυνατή μια μετάβαση σε μια νέα εξαρτημένη κ.λπ.

Ιεραρχικό μοντέλοΤα δεδομένα έχουν πολλές ομοιότητες με το μοντέλο δεδομένων δικτύου, χρονολογικά, εμφανίστηκε ακόμη νωρίτερα. Οι έγκυρες δομές πληροφοριών στο ιεραρχικό μοντέλο δεδομένων είναι η σχέση, η σχέση ανεμιστήρα και η ιεραρχική βάση δεδομένων. Σε αντίθεση με τα μοντέλα δεδομένων που συζητήθηκαν προηγουμένως, στα οποία υποτέθηκε ότι η χαρτογράφηση πληροφοριών μιας θεματικής περιοχής είναι μια βάση δεδομένων, το ιεραρχικό μοντέλο επιτρέπει την αντιστοίχιση μιας θεματικής περιοχής σε πολλές ιεραρχικές βάσεις δεδομένων.

Οι έννοιες της σχέσης και της σχέσης ανεμιστήρα στο ιεραρχικό μοντέλο δεδομένων δεν αλλάζουν.

Μια ιεραρχική βάση δεδομένων είναι ένα σύνολο σχέσεων και σχέσεων θαυμαστών για τις οποίες πληρούνται δύο περιορισμοί:

1) υπάρχει μια ενιαία σχέση, που ονομάζεται ρίζα, η οποία δεν εξαρτάται σε καμία σχέση ανεμιστήρα.

2) όλες οι άλλες σχέσεις (εκτός από τη ρίζα) είναι εξαρτημένες σχέσεις σε μία μόνο σχέση ανεμιστήρα.

Το ιεραρχικό σχήμα βάσης δεδομένων είναι πανομοιότυπο στη σύνθεση με τη βάση δεδομένων δικτύου. Οι παραπάνω περιορισμοί υποστηρίζονται από ιεραρχικά DBMS.

Ο περιορισμός που διατηρείται στο μοντέλο ιεραρχικών δεδομένων είναι ότι είναι αδύνατο να παραβιαστούν οι απαιτήσεις που εμφανίζονται στον ορισμό της ιεραρχικής βάσης δεδομένων. Αυτός ο περιορισμός εξασφαλίζεται από μια ειδική διάταξη τιμών σχέσεων στη μνήμη του υπολογιστή. Παρακάτω θα δούμε μια από τις απλούστερες υλοποιήσεις της διάταξης μιας ιεραρχικής βάσης δεδομένων.

Πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχουν διάφορες δυνατότητες διέλευσης από ιεραρχικά οργανωμένες τιμές σε γραμμική ακολουθία. Η αρχή που χρησιμοποιείται για τις ιεραρχικές βάσεις δεδομένων ονομάζεται τελικό πέρασμα.Ας απαριθμήσουμε τους κανόνες του.

1. Ξεκινώντας από την πρώτη τιμή της σχέσης ρίζας, παρατίθενται οι πρώτες τιμές των αντίστοιχων σχέσεων σε κάθε επίπεδο, μέχρι το τελευταίο.

2. Παρατίθενται όλες οι τιμές στη σχέση ανεμιστήρα όπου σταμάτησε το βήμα 1.

3. Παρατίθενται οι τιμές όλων των θαυμαστών αυτής της σχέσης θαυμαστών.

4. Από το επίπεδο που επιτεύχθηκε, εμφανίζεται η άνοδος στο προηγούμενο επίπεδο και εάν είναι δυνατό να εφαρμοστεί το βήμα 1, τότε η διαδικασία επαναλαμβάνεται.

Μια ιεραρχική εγγραφή βάσης δεδομένων είναι ένα σύνολο τιμών που περιέχει μια τιμή της σχέσης ρίζας και όλους τους ανεμιστήρες που εκτείνονται από αυτήν σύμφωνα με τη δομή της ιεραρχικής βάσης δεδομένων. Στο παράδειγμά μας, μία εγγραφή αποτελείται από δεδομένα που σχετίζονται με μία σχολή (βλ. Εικ. 11).

Για σχέσεις ανεμιστήρα μέσα σε μια ιεραρχική βάση δεδομένων, ισχύει το ήδη γνωστό μοτίβο: εάν υπάρχει σχέση ανεμιστήρα, τότε το κλειδί της εξαρτημένης σχέσης καθορίζει λειτουργικά το κλειδί της κύριας σχέσης. Και το αντίστροφο: εάν το κλειδί μιας σχέσης καθορίζει λειτουργικά το κλειδί της δεύτερης σχέσης, τότε η πρώτη σχέση μπορεί να εξαρτάται και η δεύτερη - η κύρια σε κάποια σχέση ανεμιστήρα.

Επιπλέον, ο περιορισμός ότι υπάρχει μια ενιαία σχέση ρίζας σε μια ιεραρχική βάση δεδομένων μεταφράζεται στην απαίτηση ότι το πρωτεύον κλειδί κάθε σχέσης μη ρίζας πρέπει να ορίζει λειτουργικά το πρωτεύον κλειδί της σχέσης ρίζας.

Ο αλγόριθμος για τη λήψη της δομής μιας ιεραρχικής βάσης δεδομένων συντάχθηκε από την A.I. Μισένιν.

Κατά τη σύγκριση μοντέλων δεδομένων, είναι πολύ δύσκολο να διαχωριστούν οι παράγοντες που χαρακτηρίζουν τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά του μοντέλου από παράγοντες που σχετίζονται με την υλοποίηση αυτών των μοντέλων δεδομένων χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα DBMS.

Λαμβάνοντας υπόψη τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των πιο διάσημων μοντέλων δεδομένων, αξίζει να σημειωθούν ορισμένα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα της σχεσιακής προσέγγισης:

– απλότητα: στο σχεσιακό μοντέλο υπάρχει μόνο μία δομή πληροφοριών, η οποία επισημοποιεί την παρουσίαση των δεδομένων σε πίνακα, γνωστή στους οικονομολόγους χρήστες.

– θεωρητική αιτιολόγηση: η παρουσία θεωρητικά αιτιολογημένων μεθόδων για την ομαλοποίηση των σχέσεων και τον έλεγχο της ακυκλικότητας της δομής καθιστά δυνατή τη λήψη βάσεων δεδομένων με τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά.

– ανεξαρτησία δεδομένων: η αλλαγή της δομής μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων, κατά κανόνα, οδηγεί σε ελάχιστες αλλαγές στα προγράμματα εφαρμογών.

Μεταξύ των μειονεκτημάτων του μοντέλου σχεσιακών δεδομένων είναι τα ακόλουθα:

– χαμηλή ταχύτητα κατά την εκτέλεση μιας λειτουργίας σύνδεσης.

– υψηλή κατανάλωση μνήμης για την αναπαράσταση μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων. Αν και η σχεδίαση σε 3NF έχει σχεδιαστεί για ελάχιστο πλεονασμό (κάθε γεγονός αναπαρίσταται στη βάση δεδομένων μία φορά), άλλα μοντέλα δεδομένων υπό τις ίδιες συνθήκες παρέχουν λιγότερη κατανάλωση μνήμης. Για παράδειγμα, το μήκος μιας διεύθυνσης επικοινωνίας είναι συνήθως πολύ μικρότερο από το μήκος μιας τιμής χαρακτηριστικού.

Τα πλεονεκτήματα ενός ιεραρχικού μοντέλου δεδομένων είναι:

– απλότητα: αν και το μοντέλο χρησιμοποιεί τρεις δομές πληροφοριών, η ιεραρχική αρχή της υποταγής των εννοιών είναι φυσική για πολλά οικονομικά καθήκοντα (για παράδειγμα, για την οργάνωση στατιστικών αναφορών).

– ελάχιστη κατανάλωση μνήμης: για εργασίες που μπορούν να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε από τα τρία μοντέλα δεδομένων, το ιεραρχικό μοντέλο σάς επιτρέπει να αποκτήσετε μια αναπαράσταση με την ελάχιστη απαιτούμενη μνήμη.

Μειονεκτήματα του ιεραρχικού μοντέλου:

– μη καθολικότητα: πολλές σημαντικές επιλογές για τη διασύνδεση δεδομένων δεν μπορούν να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας ένα ιεραρχικό μοντέλο χωρίς αύξηση του πλεονασμού στη βάση δεδομένων.

– παραδεκτό μόνο της αρχής πλοήγησης της πρόσβασης στα δεδομένα·

– Η πρόσβαση στα δεδομένα γίνεται μόνο μέσω της σχέσης ρίζας.

Πρέπει να σημειωθούν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα του μοντέλου δεδομένων δικτύου:

– καθολικότητα: οι εκφραστικές δυνατότητες του μοντέλου δεδομένων δικτύου είναι οι πιο εκτενείς σε σύγκριση με άλλα μοντέλα.

– τη δυνατότητα πρόσβασης σε δεδομένα μέσω των τιμών πολλών σχέσεων (για παράδειγμα, μέσω οποιωνδήποτε κύριων σχέσεων).

Τα μειονεκτήματα του μοντέλου δεδομένων δικτύου περιλαμβάνουν:

– πολυπλοκότητα, δηλαδή η αφθονία των εννοιών, οι επιλογές για τις σχέσεις τους και τα χαρακτηριστικά υλοποίησης·

– παραδεκτό μόνο της αρχής πλοήγησης της πρόσβασης στα δεδομένα.

Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται για τις ακυκλικές βάσεις δεδομένων υποδηλώνουν ότι οι ακυκλικές σχεσιακές βάσεις δεδομένων, οι βάσεις δεδομένων δικτύου δύο επιπέδων και μια ιεραρχική βάση δεδομένων χωρίς λογικές συνδέσεις έχουν ισοδύναμες δυνατότητες παρουσίασης πληροφοριών.

Η ανάλυση των μοντέλων δεδομένων δεν αντιμετώπισε το πρόβλημα της ταξινόμησης τιμών στις σχέσεις της βάσης δεδομένων. Για το σχεσιακό μοντέλο, αυτή η σειρά είναι προαιρετική από θεωρητική άποψη, αλλά στα άλλα δύο μοντέλα χρησιμοποιείται ευρέως για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της υλοποίησης ερωτημάτων.

Η τελική επιλογή ενός μοντέλου δεδομένων επηρεάζεται από πολλούς πρόσθετους παράγοντες, για παράδειγμα, τη διαθεσιμότητα καλά αποδεδειγμένων DBMS, τα προσόντα των προγραμματιστών εφαρμογών, το μέγεθος της βάσης δεδομένων κ.λπ.

Πρόσφατα, τα σχεσιακά DBMS κατέλαβαν κυρίαρχη θέση ως μέσο ανάπτυξης ηλεκτρονικών συστημάτων πληροφοριών. Τα μειονεκτήματα του σχεσιακού μοντέλου αντισταθμίζονται από την αύξηση της ταχύτητας και των πόρων μνήμης των σύγχρονων υπολογιστών. Λόγω των διαδικασιών αποκέντρωσης της διαχείρισης στην οικονομία, πολλές βάσεις δεδομένων EIS έχουν μια απλή δομή που μετατρέπεται εύκολα σε κατανοητά συστήματα πινάκων (σχέσεις).

Ερωτήσεις και εργασίες τεστ

1. Καταγράψτε τους πιο διάσημους τύπους μοντέλων δεδομένων.

2. Εξηγήστε τα ιεραρχικά μοντέλα και τα μοντέλα δεδομένων δικτύου. Ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές τους;

3. Περιγράψτε το σχεσιακό μοντέλο.

4. Περιγράψτε το δυαδικό μοντέλο και το πεδίο εφαρμογής του.

5. Ποιες είναι οι ιδιαιτερότητες των σημασιολογικών δικτύων και ο σκοπός τους;

6. Καταγράψτε κατασκευές πληροφοριών για διάφορες τεχνολογίες.

7. Ονομάστε τα στοιχεία του μοντέλου σχεσιακών δεδομένων.

8. Ορίστε την πλειάδα και τη σχέση.

9. Με ποιους τρόπους μπορεί να περιγραφεί η σχεσιακή επεξεργασία;

10. Αποκαλύψτε την ουσία της διαδικαστικής περιγραφής των διαδικασιών επεξεργασίας δεδομένων.

11. Εξηγήστε τη δηλωτική προσέγγιση για την επεξεργασία σχεσιακών βάσεων δεδομένων.

12. Τι είναι η εξομάλυνση των σχέσεων;

13. Πόσες ιδιότητες υπάρχουν στην απλούστερη συναρτησιακή εξάρτηση;

14. Ορίστε τη λειτουργική εξάρτηση των χαρακτηριστικών με βάση τη σχεσιακή προσέγγιση.

15. Τι είναι ένα κλειδί πιθανής σχέσης;

16. Τι είναι το πρωτεύον κλειδί; Ποιο είναι το άλλο όνομα για αυτό;

17. Εξηγήστε τα μοτίβα για πολλές λειτουργικές εξαρτήσεις.

18. Περιγράψτε τη δεύτερη και τρίτη κανονική μορφή σχέσεων.

19. Εξηγήστε την πρόσβαση σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων.

20. Ονομάστε τις δομές πληροφοριών στο μοντέλο δικτύου.

21. Τι είναι η «στάση θαυμαστών»;

22. Δώστε έναν ορισμό των δικτύων δύο επιπέδων.

23. Ορίστε δίκτυα πολλαπλών επιπέδων.

24. Τι είναι η «διεύθυνση επικοινωνίας»;

25. Τι ονομάζεται «ανεμιστήρας»;

26. Ποια στοιχεία περιέχει ένα σχήμα βάσης δεδομένων δικτύου;

27. Ποιες τυπικές συμβάσεις γνωρίζετε σχετικά με τον τρόπο συμπερίληψης και εξαίρεσης δεδομένων σε μια σχέση θαυμαστών;

28. Τι είναι τα αρχεία και οι σύνδεσμοι;

29. Τι είναι η «μέγιστη τομή»;

30. Ονομάστε τις δομές πληροφοριών στο ιεραρχικό μοντέλο.

31. Ορίστε μια ιεραρχική βάση δεδομένων.

32. Μιλήστε μας για τους κανόνες του τελικού περάσματος.

33. Ορίστε μια ιεραρχική εγγραφή βάσης.

34. Να αναφέρετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της σχεσιακής προσέγγισης.

35. Καταγράψτε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του ιεραρχικού μοντέλου.

36. Περιγράψτε τα δυνατά και αδύνατα σημεία του μοντέλου δεδομένων δικτύου.

38. Ολοκληρώστε τις εργασίες 2.1–2.20 σχετικά με λειτουργίες σε σχέσεις από το εργαστήριο.

39. Ολοκληρώστε τις εργασίες 2.21–2.32 με θέμα «Λειτουργικές εξαρτήσεις και κλειδιά» από το εργαστήριο.

40. Ολοκληρώστε τις εργασίες 2.33–2.60 με θέμα «Κανονικές μορφές σχέσεων» από το εργαστήριο.

41. Ολοκληρώστε τις εργασίες 2.61–2.71 με θέμα «Ακυκλικές βάσεις δεδομένων» από το εργαστήριο.

42. Ολοκληρώστε τις εργασίες 2.72–2.93 με θέμα «Μοντέλα δικτύου και ιεραρχικών δεδομένων» από το εργαστήριο.