Σήμερα θα δούμε: Οι αληθινοί γνώστες της μουσικής γνωρίζουν ότι για την ποιότητα...
Chercher ΗλεκτρονικήΓνωστός
τρία είδη μοντέλων περιγραφής βάσεων δεδομένων
(Εικ. 3.7):
ü ιεραρχική?
ü δίκτυο?μεταξύ τους έγκειται στη φύση της περιγραφής των σχέσεων και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ αντικειμένων και ιδιοτήτων της βάσης δεδομένων.
Εικόνα 3.7. Βασικοί τύποι μοντέλων δεδομένων
1. Μοντέλο ιεραρχικής βάσης δεδομένωναπεικονίζεται ως δέντρο. Κάθε κορυφή αντιστοιχεί σε πολλές περιπτώσεις εγγραφών που συνθέτουν ένα λογικό αρχείο. Οι κορυφές εντοπίζονται κατά επίπεδα και συνδέονται μεταξύ τους με σχέσεις υποταγής. Μία μόνο κορυφή του ανώτερου επιπέδου είναι η ρίζα (Εικ. 3.8).
Το πλεονέκτημα του μοντέλου είναι:
· απλότητα κατασκευής του.
· ευκολία κατανόησης της ουσίας της αρχής της ιεραρχίας.
· διαθεσιμότητα βιομηχανικών DBMS που υποστηρίζουν αυτό το μοντέλο.
Μειονέκτημαείναι η πολυπλοκότητα των λειτουργιών για τη συμπερίληψη πληροφοριών σχετικά με νέα αντικείμενα βάσης δεδομένων στην ιεραρχία και τη διαγραφή παρωχημένων πληροφοριών.
Ρύζι. 3.8. Ιεραρχικό μοντέλο δεδομένων
2. Μοντέλο δικτύουπεριγράφει στοιχειώδη δεδομένα και τις μεταξύ τους σχέσεις με τη μορφή κατευθυνόμενου δικτύου. Αυτές είναι σχέσεις μεταξύ αντικειμένων όταν κάθε στοιχείο που δημιουργείται έχει περισσότερα από ένα αρχικά και μπορεί να συσχετιστεί με οποιοδήποτε άλλο στοιχείο της δομής (Εικ. 3.9).
Οι δομές δικτύου μπορεί να είναι πολλαπλών επιπέδων και να έχουν διαφορετικούς βαθμούς πολυπλοκότητας.
Η βάση δεδομένων που περιγράφεται από το μοντέλο δικτύου αποτελείται από περιοχές (οι περιοχές αποτελούνται από εγγραφές και οι εγγραφές αποτελούνται από πεδία).
Μειονέκτημαμοντέλο δικτύου είναι η πολυπλοκότητά του, η πιθανότητα απώλειας της ανεξαρτησίας των δεδομένων κατά την αναδιοργάνωση της βάσης δεδομένων. Με την εμφάνιση νέων χρηστών, νέων εφαρμογών και νέων τύπων ερωτημάτων, η βάση δεδομένων μεγαλώνει, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε διακοπή της λογικής αναπαράστασης των δεδομένων.
Εικ.3.9. Μοντέλο δεδομένων δικτύου
3. Μοντέλο σχεσιακής βάσης δεδομένωναντιπροσωπεύει αντικείμενα και σχέσεις μεταξύ τους με τη μορφή πινάκων και όλες οι πράξεις σε δεδομένα μειώνονται σε πράξεις σε αυτούς τους πίνακες. Σχεδόν όλα τα σύγχρονα DBMS βασίζονται σε αυτό το μοντέλο.
Σχεσιακό μοντέλοβασίζεται στην έννοια των «σχέσεων» και τα δεδομένα του διαμορφώνονται με τη μορφή πινάκων. Μια σχέση είναι ένας δισδιάστατος πίνακας, ο οποίος έχει το δικό του όνομα, στον οποίο το ελάχιστο αντικείμενο δράσης που διατηρεί τη δομή του είναι μια γραμμή πίνακα (πλούδα) που αποτελείται από κελιά - πεδία πίνακα.
Κάθε στήλη πίνακα αντιστοιχεί μόνο σε ένα στοιχείο αυτής της σχέσης. Από λογική άποψη, μια σχεσιακή βάση δεδομένων αντιπροσωπεύεται από πολλούς δισδιάστατους πίνακες διαφόρων θεματικών περιεχομένων.
Σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων, το DBMS υποστηρίζει την ανάκτηση πληροφοριών από τη βάση δεδομένων με βάση λογικές σχέσεις. Όταν εργάζεστε με μια βάση δεδομένων, δεν χρειάζεται να προγραμματίζετε συνδέσεις με αρχεία, κάτι που επιτρέπει σε μία εντολή να επεξεργάζεται όλα τα αρχεία δεδομένων και να αυξάνει την αποτελεσματικότητα του προγραμματισμού της βάσης δεδομένων. Χάρη στη μείωση των απαιτήσεων προσόντων για προγραμματιστές, ο κύκλος των χρηστών της βάσης δεδομένων διευρύνεται σημαντικά.
Εικ.3.10 Μοντέλο σχεσιακών δεδομένων
Ανάλογα με το περιεχόμενο της σχέσης, οι σχεσιακές βάσεις δεδομένων είναι:
ü αντικειμενικά, τα οποία αποθηκεύουν δεδομένα για οποιοδήποτε αντικείμενο, μια παρουσία μιας οντότητας. Σε αυτά, ένα από τα χαρακτηριστικά προσδιορίζει μοναδικά το αντικείμενο και ονομάζεται κλειδί σχέσης ή πρωτεύον χαρακτηριστικό. Τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά εξαρτώνται λειτουργικά από αυτό το κλειδί.
ü συνδεδεμένες, οι οποίες αποθηκεύουν τα κλειδιά πολλών σχέσεων αντικειμένων μέσω των οποίων δημιουργούνται συνδέσεις μεταξύ τους.
Πλεονεκτήματα του σχεσιακού μοντέλου:
· ευκολία κατασκευής.
· Προσβασιμότητα στην κατανόηση.
· την ικανότητα λειτουργίας μιας βάσης δεδομένων χωρίς γνώση των μεθόδων και των μεθόδων κατασκευής της.
· ανεξαρτησία δεδομένων.
· ευελιξία δομής κ.λπ.
Μειονεκτήματα του σχεσιακού μοντέλου:
· χαμηλή απόδοση σε σύγκριση με ιεραρχικά και δικτυακά μοντέλα.
· πολυπλοκότητα λογισμικού.
· πλεονασμός στοιχείων.
Τα τελευταία χρόνια, οι αντικειμενοστρεφείς βάσεις δεδομένων (OODB) αναγνωρίζονται και αναπτύσσονται όλο και περισσότερο.
Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ σχεσιακών και αντικειμενοστρεφών βάσεων δεδομένων είναι η εξής: στο OODB, το μοντέλο δεδομένων είναι πιο κοντά σε οντότητες του πραγματικού κόσμου, τα αντικείμενα μπορούν να αποθηκευτούν και να χρησιμοποιηθούν απευθείας χωρίς να αποθηκευτούν σε πίνακες, οι τύποι δεδομένων ορίζονται από τον προγραμματιστή και δεν περιορίζονται σε ένα σύνολο προκαθορισμένων τύπων.
Οι παραδοσιακοί τομείς εφαρμογής των αντικειμένων ΣΔΒΔ είναι τα συστήματα σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD), η μοντελοποίηση και τα πολυμέσα.
Τα αντικειμενικά DBMS περιλαμβάνουν το ONTOS DBMS - έναν από τους ηγέτες στο OODB, το Jasmine. Το ODB-Jupiter είναι το πρώτο ρωσικό προϊόν αυτού του είδους, το ORACLE 8.0.
Οι βάσεις γνώσεων είναι ειδικά συστήματα υπολογιστών που βασίζονται στη γενίκευση, ανάλυση και αξιολόγηση της γνώσης ειδικών ειδικών υψηλής εξειδίκευσης.
Για παράδειγμα, "ConsultantPlus", "Garant Service".
Τα κύρια στοιχεία της τεχνολογίας πληροφοριών που χρησιμοποιούνται στη βάση γνώσεων είναι:
Διεπαφή χρήστη,
Βάση γνώσεων,
Διερμηνέας,
Ενότητα δημιουργίας συστήματος,
Διασύνδεση σε χρήσηνα εισάγει ερωτήματα και εντολές στο έμπειρο σύστημα και να λαμβάνει πληροφορίες εξόδου από αυτό.
Οι πληροφορίες εξόδου περιλαμβάνουν όχι μόνο την ίδια την απόφαση, αλλά τις απαραίτητες εξηγήσεις, οι οποίες μπορεί να είναι δύο τύπων:
1) κατόπιν αιτήματος, δηλ. αυτά που ο χρήστης μπορεί να λάβει ανά πάσα στιγμή·
2) που λαμβάνει ο χρήστης κατά την έκδοση απόφασης, δηλ. πώς λαμβάνεται η απόφαση (για παράδειγμα, πώς η επιλεγμένη τιμή επηρεάζει τα κέρδη και το κόστος, κ.λπ.).
Στη βάση γνώσεωνπεριλαμβάνουν γεγονότα που χαρακτηρίζουν την προβληματική περιοχή, καθώς και τη λογική τους σχέση. Ο κεντρικός σύνδεσμος εδώ είναι οι κανόνες, οι οποίοι ακόμη και στο πιο απλό πρόβλημα έμπειρου συστήματος μπορεί να αριθμούν χιλιάδες. Οι κανόνες καθορίζουν τη σειρά των ενεργειών σε μια συγκεκριμένη κατάσταση όταν πληρούται η μία ή η άλλη προϋπόθεση.
Διερμηνέαςεπεξεργάζεται τη γνώση στη βάση δεδομένων με μια συγκεκριμένη σειρά. Χρησιμοποιούνται επίσης πρόσθετα μπλοκ: μπλοκ βάσης δεδομένων, υπολογισμών, εισαγωγής και διόρθωσης δεδομένων.
Μονάδα δημιουργίας συστήματοςχρησιμεύει για τη δημιουργία ενός συνόλου κανόνων και την πραγματοποίηση αλλαγών σε αυτούς. Εδώ μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο ειδικές αλγοριθμικές γλώσσες (LISP, Prolog) όσο και κελύφη συστημάτων ειδικών.
Η χρήση κελυφών συστημάτων ειδικών θεωρείται πιο προηγμένη, δηλ. εργαλεία λογισμικού που στοχεύουν στην επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος δημιουργώντας μια αντίστοιχη βάση γνώσεων. Αυτή η διαδρομή είναι συνήθως ταχύτερη και λιγότερο εντατική.
Ερωτήσεις ασφαλείας
1. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ πληροφοριών και δεδομένων;
2. Πώς εκφράζεται η επάρκεια των πληροφοριών;
3. Ονομάστε τα χαρακτηριστικά της ταξινόμησης των οικονομικών πληροφοριών.
4. Ποια είναι η δομή της πληροφορίας;
5. Σε τι διαφέρει ένας δείκτης από ένα στήριγμα;
6. Αναφέρετε τις κύριες ιδιότητες των πληροφοριών.
7. Τι περιλαμβάνεται στην υποστήριξη πληροφοριών;
8. Πώς διαφέρει η υποστήριξη πληροφοριών εκτός μηχανής από την υποστήριξη πληροφοριών εντός της μηχανής;
9. Τι τύποι ταξινομητών υπάρχουν και για ποιο σκοπό αναπτύσσονται οι ταξινομητές;
10. Ποιος είναι ο σκοπός του barcoding; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του;
11. Καθορίστε τις έννοιες «ταξινομητές» και «κωδικοί».
12. Πώς διαφέρουν οι αυτοματοποιημένες τράπεζες δεδομένων από τις βάσεις γνώσεων;
13. Τι περιλαμβάνονται στις αυτοματοποιημένες τράπεζες δεδομένων;
14. Πώς διαφέρει η αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή από την αρχιτεκτονική διακομιστή-αρχείων;
15. Αναφέρετε τα κύρια χαρακτηριστικά του ΣΔΒΔ.
16. Τι σημαίνει διασφάλιση της ακεραιότητας των δεδομένων;
17. Περιγράψτε τους τύπους μοντέλων περιγραφής βάσεων δεδομένων.
4. οι τεχνολογίες της πληροφορίας στη διαχείριση και την οικονομία
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 δενδρική δομή. 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 των μοντέλων δικτύου και ιεραρχικών δεδομένων είναι η δυνατότητα αποτελεσματικής υλοποίησής τους από πλευράς 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 μια απλή δομή δεδομένων, μια φιλική προς το χρήστη μορφή παρουσίασης με τη μορφή πινάκων και τη δυνατότητα χρήσης της συσκευής της σχεσιακής άλγεβρας και του 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
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 σχέσεων (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 όλες τις απαραίτητες πληροφορίες και 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. Σε αυτή την περίπτωση, 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
Διάλεξη 5
Βάσεις δεδομένων πληροφοριακών συστημάτων
Βάση δεδομένων. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά του DBMS.
Βασικά μοντέλα βάσεων δεδομένων.
Βάσεις δεδομένων σε οικονομικά συστήματα
Βάση δεδομένωνορίζεται ως μια συλλογή αλληλένδετων δεδομένων που χαρακτηρίζεται από: τη δυνατότητα χρήσης για μεγάλο αριθμό εφαρμογών. την ικανότητα γρήγορης απόκτησης και τροποποίησης των απαραίτητων πληροφοριών. ελάχιστη περίσσεια πληροφοριών· ανεξαρτησία από προγράμματα εφαρμογής· μια κοινή, ελεγχόμενη μέθοδο αναζήτησης.
DBMSείναι ένα πρόγραμμα που επιτρέπει την κεντρική διαχείριση των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα στη βάση δεδομένων, καθώς και την πρόσβαση σε αυτά και τη διατήρησή τους ενημερωμένα.
Οι εργασίες του DBMS είναι:
Αποθήκευση πληροφοριών σε δομημένη μορφή.
Ενημερώστε τις πληροφορίες όπως απαιτείται.
Αναζήτηση των απαραίτητων πληροφοριών σύμφωνα με ορισμένα κριτήρια.
Παροχή πληροφοριών στον χρήστη σε μορφή κατάλληλη για αυτόν.
Εξάλειψη του πλεονασμού δεδομένων.
Υποστήριξη για γλώσσες βάσης δεδομένων.
Για την εργασία με βάσεις δεδομένων, χρησιμοποιούνται ειδικές γλώσσες, που γενικά ονομάζονται γλώσσες βάσεων δεδομένων. Τα σύγχρονα DBMS υποστηρίζουν συνήθως μια ενιαία ενσωματωμένη γλώσσα που περιέχει όλα τα απαραίτητα εργαλεία για την εργασία με μια βάση δεδομένων, ξεκινώντας από τη δημιουργία της και παρέχοντας μια βασική διεπαφή χρήστη με βάσεις δεδομένων.
Σύμφωνα με την τεχνολογία εργασίας με βάσεις δεδομένων, υπάρχουν:
Κεντρικό ΣΔΒΔ.
Κατανεμημένο DBMS.
Κεντρικό ΣΔΒΔ- ένα σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων που είναι αποθηκευμένο στη μνήμη ενός συστήματος υπολογιστή.
Απαιτούνται συστήματα κεντρικής βάσης δεδομένων με πρόσβαση στο δίκτυο δύο κύριες αρχιτεκτονικές:
¾ αρχιτεκτονική διακομιστή αρχείωνπεριλαμβάνει την εκχώρηση ενός από τα μηχανήματα στο δίκτυο ως κεντρικού (ο κύριος διακομιστής αρχείων), όπου αποθηκεύεται μια κοινόχρηστη κεντρική βάση δεδομένων. Όλα τα άλλα μηχανήματα στο δίκτυο λειτουργούν ως σταθμοί εργασίας. Τα αρχεία βάσης δεδομένων, σύμφωνα με τα αιτήματα των χρηστών, μεταφέρονται σε σταθμούς εργασίας, όπου γίνεται κυρίως η επεξεργασία τους. Με υψηλή ένταση πρόσβασης στα ίδια δεδομένα, η απόδοση του πληροφοριακού συστήματος μειώνεται.
¾ αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή. Καθένας από τους υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο και συνθέτουν αυτήν την αρχιτεκτονική παίζει το ρόλο του: ο διακομιστής κατέχει και διαχειρίζεται τους πόρους πληροφοριών του συστήματος, ο πελάτης έχει την ευκαιρία να τους χρησιμοποιήσει.
Διακομιστής βάσης δεδομένωνείναι ένα DBMS που επεξεργάζεται ερωτήματα που λαμβάνονται από όλους τους σταθμούς εργασίας παράλληλα. Κατά κανόνα, ο πελάτης και ο διακομιστής είναι γεωγραφικά απομακρυσμένοι μεταξύ τους και σε αυτήν την περίπτωση σχηματίζουν ένα κατανεμημένο σύστημα επεξεργασίας δεδομένων.
ΣΕ κατανεμημένο DBMSΈνα σημαντικό μέρος του λογισμικού και του υλικού είναι συγκεντρωμένο και βρίσκεται σε έναν αρκετά ισχυρό υπολογιστή (διακομιστή), ενώ οι υπολογιστές των χρηστών φέρουν ένα σχετικά μικρό μέρος του DBMS, το οποίο ονομάζεται πελάτης.
Μια κατανεμημένη βάση δεδομένων αποτελείται από πολλά, πιθανώς επικαλυπτόμενα ή ακόμα και διπλά μέρη, αποθηκευμένα σε διαφορετικούς υπολογιστές σε ένα δίκτυο υπολογιστών. Ωστόσο, ο χρήστης μιας κατανεμημένης βάσης δεδομένων δεν απαιτείται να γνωρίζει πώς βρίσκονται τα στοιχεία της στους κόμβους δικτύου και φαντάζεται αυτή τη βάση δεδομένων ως ένα ενιαίο σύνολο. Η εργασία με μια τέτοια βάση δεδομένων πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα κατανεμημένο σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (RDBMS).
Η ασφάλεια των δεδομένων στη βάση δεδομένων επιτυγχάνεται:
¾ κρυπτογράφηση προγραμμάτων εφαρμογών.
¾ κρυπτογράφηση δεδομένων.
¾ προστασία δεδομένων με κωδικό πρόσβασης.
¾ περιορισμός πρόσβασης στη βάση δεδομένων.
Βασικά μοντέλα βάσεων δεδομένων
Η κύρια διαφορά μεταξύ των μοντέλων βάσεων δεδομένων είναι η φύση της περιγραφής των σχέσεων και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των αντικειμένων και των χαρακτηριστικών της βάσης δεδομένων. Οι συνδέσεις αντικειμένων μπορεί να είναι των ακόλουθων τύπων:
¾ "ένα προς ένα";
¾ "ένας προς πολλούς";
¾ «πολλοί σε πολλούς».
"Ένα προς ένα"είναι μια αντιστοιχία ένα προς ένα που δημιουργείται μεταξύ ενός αντικειμένου και ενός χαρακτηριστικού. Μια σχέση ένα προς ένα ορίζει μια σχέση μεταξύ πινάκων όπου κάθε εγγραφή σε έναν υποπίνακα αντιστοιχεί μόνο σε μία εγγραφή στον πρωτεύοντα πίνακα. Η παρουσία σχέσεων ένα προς ένα μεταξύ πινάκων συνήθως δεν υποδηλώνει καλή δομή βάσης δεδομένων, καθώς υποδηλώνει ότι δύο πίνακες έχουν απολύτως ταιριαστά πεδία και αυτό οδηγεί σε σπατάλη χώρου στο δίσκο.
Σύνδεση "ένα προς πολλά"στις δομές βάσης δεδομένων είναι η πιο κοινή. Με αυτόν τον τύπο σχέσης, κάθε εγγραφή στον κύριο πίνακα αντιστοιχεί σε μία ή περισσότερες εγγραφές στον θυγατρικό πίνακα. Η δομή σχέσεων ένα προς πολλά αποφεύγει τον πλεονασμό δεδομένων και τις διπλές εγγραφές.
Τύπος επικοινωνίας "πολλά-προς-πολλά"εκφράζει μια σχέση μεταξύ πινάκων στην οποία πολλές εγγραφές σε έναν πίνακα μπορούν να συσχετιστούν με πολλές εγγραφές σε έναν άλλο πίνακα.
Ιεραρχικό μοντέλο Η βάση δεδομένων (IMD) βασίζεται σε μια γραφική μέθοδο και περιλαμβάνει την αναζήτηση δεδομένων κατά μήκος ενός από τους κλάδους του «δέντρου», στο οποίο κάθε κορυφή έχει μόνο μία σύνδεση με μια κορυφή υψηλότερου επιπέδου. Για να πραγματοποιήσετε μια αναζήτηση, πρέπει να καθορίσετε την πλήρη διαδρομή προς τα δεδομένα, ξεκινώντας από το ριζικό στοιχείο.
Ρύζι. 1 – Μοντέλο ιεραρχικής βάσης δεδομένων
Μοντέλο δικτύου Η βάση δεδομένων (SMD) βασίζεται επίσης σε μια γραφική μέθοδο, αλλά επιτρέπει την περιπλοκή του «δέντρου» χωρίς να περιορίζει τον αριθμό των συνδέσεων που περιλαμβάνονται στην κορυφή. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε πολύπλοκες δομές αναζήτησης.
Ρύζι. 2 – Μοντέλο βάσης δεδομένων δικτύου
Σχεσιακό μοντέλο Η βάση δεδομένων (RMD) υλοποιεί τη μέθοδο του πίνακα.
Σε ένα μοντέλο σχεσιακής βάσης δεδομένων, οι σχέσεις μεταξύ των στοιχείων δεδομένων αντιπροσωπεύονται με τη μορφή δισδιάστατων πινάκων που ονομάζονται σχέσεις.
Οι σχέσεις έχουν τα εξής σκηνικά θέατρου:
¾ κάθε στοιχείο πίνακα αντιπροσωπεύει ένα στοιχείο δεδομένων (δεν υπάρχουν επαναλαμβανόμενες ομάδες).
¾ Τα στοιχεία μιας στήλης είναι της ίδιας φύσης και οι στήλες είναι μοναδικά εκχωρημένα ονόματα.
¾ δεν υπάρχουν δύο ίδιες σειρές στον πίνακα.
¾ σειρές και στήλες μπορούν να προβληθούν με οποιαδήποτε σειρά, ανεξάρτητα από το περιεχόμενο πληροφοριών τους.
Το μοντέλο σχεσιακής βάσης δεδομένων ασχολείται με τρεις πτυχές των δεδομένων: δομή δεδομένων, ακεραιότητα δεδομένων και χειρισμό δεδομένων. Υπό δομήαναφέρεται στη λογική οργάνωση των δεδομένων σε μια βάση δεδομένων, από ακεραιότητα δεδομένωνκατανοούν τις χωρίς σφάλματα και ακριβείς πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στη βάση δεδομένων ως χειραγώγηση δεδομένων- ενέργειες που εκτελούνται σε δεδομένα στη βάση δεδομένων.
Πλεονεκτήματα του σχεσιακού μοντέλου:
¾ ευκολία κατασκευής.
¾ προσβασιμότητα κατανόησης.
¾ η δυνατότητα λειτουργίας μιας βάσης δεδομένων χωρίς γνώση των μεθόδων και των μεθόδων κατασκευής της.
¾ ανεξαρτησία δεδομένων.
¾ ευελιξία δομής κ.λπ.
Μειονεκτήματα του σχεσιακού μοντέλου:
¾ χαμηλή απόδοση σε σύγκριση με τα ιεραρχικά και δικτυακά μοντέλα.
¾ πολυπλοκότητα λογισμικού.
¾ πλεονασμός στοιχείων.
Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει αυξανόμενη αναγνώριση και ανάπτυξη βάσεις δεδομένων αντικειμένων(OBD), η εμφάνιση του οποίου οφείλεται στην ανάπτυξη αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού.
Ένα αντικείμενο είναι σχεδόν οτιδήποτε ενδιαφέρει για την επίλυση ενός δεδομένου προβλήματος σε έναν υπολογιστή. Αυτό θα μπορούσε να είναι ένα παράθυρο στην οθόνη, ένα κουμπί σε ένα πεδίο εισαγωγής δεδομένων, ένας χρήστης προγράμματος, το ίδιο το πρόγραμμα κ.λπ. Στη συνέχεια, οποιεσδήποτε ενέργειες μπορούν να συνδεθούν με ένα τέτοιο αντικείμενο και επίσης να περιγράψουν τι θα συμβεί στο αντικείμενο όταν εκτελεστούν ορισμένες ενέργειες (για παράδειγμα, όταν ένα κουμπί "πατηθεί"). Ένα επαναχρησιμοποιήσιμο αντικείμενο μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικά προγράμματα.
Αντικείμενοείναι ένα προγραμματικά συνδεδεμένο σύνολο μεθόδων (συναρτήσεων) και ιδιοτήτων που εκτελούν μία λειτουργική εργασία.
Ιδιοκτησίαείναι ένα χαρακτηριστικό που περιγράφει την εμφάνιση και τη λειτουργία ενός αντικειμένου.
Συμβάνείναι μια ενέργεια που σχετίζεται με ένα αντικείμενο. Ένα συμβάν μπορεί να προκληθεί από έναν χρήστη (κλικ του ποντικιού), να εκκινηθεί από ένα πρόγραμμα εφαρμογής ή να εκκινηθεί από το λειτουργικό σύστημα.
Μέθοδοςείναι μια συνάρτηση ή μια διαδικασία που ελέγχει τη λειτουργία ενός αντικειμένου όταν αυτό αντιδρά σε ένα συμβάν.
Τα αντικείμενα μπορεί να είναι είτε οπτικά, δηλ. που μπορεί να εμφανιστεί στην οθόνη εμφάνισης (παράθυρο, εικονίδιο, κείμενο κ.λπ.) και μη οπτική (για παράδειγμα, πρόγραμμα για την επίλυση λειτουργικού προβλήματος).
Η ταξινόμηση των μοντέλων δεδομένων βασίζεται σε έννοιες της διασύνδεσης των αντικειμένων. Μπορούν να υπάρχουν τέσσερις τύποι διαφορετικών σχέσεων μεταξύ των πινάκων βάσεων δεδομένων: «ένα προς ένα». "ένας προς πολλούς"? «πολλοί σε πολλούς».
Με σεβασμό «ένα προς ένα » Σε κάθε χρονική στιγμή, μία εγγραφή του πίνακα "1" αντιστοιχεί σε όχι περισσότερες από μία εγγραφές του πίνακα "2". Για παράδειγμα, ένας πελάτης αντιστοιχεί μόνο σε ένα δωμάτιο ξενοδοχείου. Αυτός ο τύπος σχέσης δεν χρησιμοποιείται πολύ συχνά, καθώς τέτοια δεδομένα μπορούν να τοποθετηθούν σε έναν πίνακα. Αυτή η σχέση χρησιμοποιείται για τη διαίρεση πολύ ευρέων πινάκων, για παράδειγμα, για τη διαίρεση ενός πίνακα με πληροφορίες σχετικά με τους υπαλλήλους μιας εταιρείας σε δύο - επίσημες και προσωπικές πληροφορίες.
Σύνδεση με τη στάση» ένα προς πολλά» χαρακτηρίζει το γεγονός ότι ένα στιγμιότυπο του αντικειμένου πληροφοριών «1» αντιστοιχεί σε 0,1,2 ή περισσότερες περιπτώσεις του αντικειμένου «2». Μια τέτοια σχέση υπάρχει, για παράδειγμα, μεταξύ των πινάκων «Προμηθευτές» και «Προϊόντα», δηλ. Κάθε προμηθευτής μπορεί να πουλά διαφορετικά προϊόντα, αλλά κάθε προϊόν έχει έναν μόνο προμηθευτή.
στάση" πολλά σε πολλά» υποθέτει ότι ανά πάσα στιγμή μία εγγραφή του πίνακα "1" αντιστοιχεί σε πολλές περιπτώσεις του πίνακα "2" και αντίστροφα. Ένα παράδειγμα είναι η σύνδεση μεταξύ των αντικειμένων πληροφοριών «Πελάτης» και «Τράπεζα». Ένας πελάτης αποθηκεύει κεφάλαια σε πολλές τράπεζες. Μία τράπεζα εξυπηρετεί πολλούς πελάτες. Η σχέση υλοποιείται χρησιμοποιώντας έναν τρίτο πίνακα (σύνδεσης), το κλειδί του οποίου αποτελείται από τουλάχιστον δύο πεδία που είναι πεδία ξένων κλειδιών στους πίνακες προέλευσης.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι μοντέλων δεδομένων.
Ιεραρχικό μοντέλο.Υποθέτει την οργάνωση των δεδομένων με τη μορφή μιας δομής δέντρου. Ένα δέντρο είναι μια ιεραρχία στοιχείων. Στο ανώτατο επίπεδο της δομής βρίσκεται η ρίζα του δέντρου. Ένα δέντρο μπορεί να έχει μόνο μία ρίζα, οι υπόλοιποι είναι κόμβοι που ονομάζονται θυγατρικοί κόμβοι. Κάθε κόμβος έχει έναν κόμβο πηγής πάνω του.
Μια ιεραρχική βάση δεδομένων αντιπροσωπεύει ένα σύνολο σχέσεων και σχέσεων ανεμιστήρα για τις οποίες τηρούνται δύο περιορισμοί: υπάρχει μια ενιαία σχέση, που ονομάζεται ρίζα, η οποία δεν εξαρτάται από καμία σχέση ανεμιστήρα. Όλες οι άλλες σχέσεις (εκτός από τη ρίζα) είναι εξαρτημένες σχέσεις σε μία μόνο σχέση ανεμιστήρα.
Μια ιεραρχική εγγραφή βάσης δεδομένων είναι ένα σύνολο τιμών που περιέχει μια τιμή σχέσης ρίζας και όλους τους ανεμιστήρες που είναι προσβάσιμοι από αυτήν. Στο παράδειγμά μας, η εγγραφή αποτελείται από δεδομένα που σχετίζονται με μία σχολή.
Μοντέλο δικτύου. Το μοντέλο βασίζεται σε δομές δικτύου στις οποίες οποιοδήποτε στοιχείο μπορεί να συνδεθεί με οποιοδήποτε άλλο στοιχείο. Οι δομές πληροφοριών στο μοντέλο είναι οι σχέσεις και οι σχέσεις θαυμαστών. Τα τελευταία χωρίζονται σε βασικά και εξαρτημένα. Στάση οπαδών W(R,S)ονομάζεται ζευγάρι σχέσης RΚαι μικρόκαι τη μεταξύ τους σχέση, με την προϋπόθεση ότι κάθε αξία μικρόσυνδέονται με ένα μόνο νόημα R. Στάση Rονομάζεται πρωτότυπο (βασικό), και μικρό- παραγόμενο (εξαρτώμενο).
Ένα πρόσθετο χαρακτηριστικό που ονομάζεται διεύθυνση συνδέσμου εισάγεται στη δομή της κύριας και εξαρτημένης σχέσης, το οποίο διασφαλίζει ότι κάθε τιμή της εξαρτημένης σχέσης αντιστοιχεί μικρόμε μία μόνο τιμή της κύριας σχέσης R. Η διεύθυνση επικοινωνίας αποθηκεύει τη διεύθυνση έναρξης ή τον αριθμό της επόμενης εγγραφής προς επεξεργασία. Η δομή δακτυλίου των διευθύνσεων επικοινωνίας ονομάζεται σαν θαυμαστής. Το ρόλο της «λαβής» του θαυμαστή παίζει η καταγραφή της κύριας σχέσης.
Το μειονέκτημα των μοντέλων δεδομένων που συζητήθηκαν παραπάνω είναι ότι κατά την προσθήκη νέων κορυφών ή τη δημιουργία νέων συνδέσεων, προκύπτουν προβλήματα κατά την εκφόρτωση δεδομένων από τη βάση δεδομένων και τη φόρτωσή τους σε μια νέα δομή. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια δεδομένων ή εμφάνιση απροσδιόριστων τιμών δεδομένων.
Σχεσιακό μοντέλο.Η δομή δεδομένων αυτού του μοντέλου βασίζεται στη συσκευή της σχεσιακής άλγεβρας και της θεωρίας κανονικοποίησης. Το μοντέλο προϋποθέτει τη χρήση δισδιάστατων πινάκων (σχέσεων).
Περιορισμοί στις σχέσεις σχεσιακού μοντέλου : κάθε στοιχείο πίνακα είναι ένα απλό στοιχείο δεδομένων. δεν υπάρχουν πανομοιότυπες σειρές στον πίνακα. στις στήλες (πεδία) εκχωρούνται μοναδικά ονόματα. όλες οι σειρές του πίνακα έχουν την ίδια δομή. Σε έναν πίνακα, η σειρά των γραμμών και των στηλών είναι αυθαίρετη.
Η σχέση μεταξύ των πινάκων πραγματοποιείται μέσω των τιμών ενός ή περισσότερων πεδίων που ταιριάζουν. Κάθε γραμμή ενός πίνακα σε μια σχεσιακή βάση δεδομένων είναι μοναδική. Για να διασφαλιστεί η μοναδικότητα της γραμμής, χρησιμοποιούνται κλειδιά που περιέχουν ένα ή περισσότερα πεδία πίνακα. Τα κλειδιά αποθηκεύονται με οργανωμένο τρόπο, επιτρέποντας την άμεση πρόσβαση στις εγγραφές του πίνακα κατά τη διάρκεια των αναζητήσεων.
Όπως σημειώθηκε, το πληθωρολογικό μοντέλο χαρτογραφεί τον πραγματικό κόσμο σε κάποιες κατανοητές 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 της πρακτικής χρήσης των βάσεων δεδομένων, καθώς και της τεχνολογίας υπολογιστών, δημιουργήθηκαν DBMS που υποστήριζαν διάφορα datalogical μοντέλα.
Αρχικά, άρχισαν να χρησιμοποιούνται ιεραρχικά δεδομέναλογικά μοντέλα. Η απλότητα οργάνωσης, η παρουσία προκαθορισμένων συνδέσεων μεταξύ οντοτήτων και η ομοιότητα με τα φυσικά μοντέλα δεδομένων κατέστησαν δυνατή την επίτευξη αποδεκτής απόδοσης ιεραρχικών DBMS σε αργούς υπολογιστές με πολύ περιορισμένη ποσότητα μνήμης. Αλλά αν τα δεδομένα δεν είχαν δομή δέντρου, τότε προέκυψαν πολλές δυσκολίες κατά την κατασκευή ενός ιεραρχικού μοντέλου και την επιθυμία να επιτευχθεί η επιθυμητή απόδοση.
Τα μοντέλα δικτύου δημιουργήθηκαν επίσης για υπολογιστές χαμηλών πόρων. Πρόκειται για αρκετά περίπλοκες δομές που αποτελούνται από "σύνολα" - που ονομάζονται 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 έχει λεπτομερή κατανόηση της λογικής δομής της βάσης δεδομένων για να πλοηγηθεί μεταξύ διαφόρων περιπτώσεων, συνόλων, εγγραφών κ.λπ. Ένας από τους προγραμματιστές του λειτουργικού συστήματος UNIX είπε, «Η βάση του δικτύου είναι ο πιο σίγουρος τρόπος για να χαθούν 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 στα λειτουργικά χαρακτηριστικά της βάσης δεδομένων. 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 υπονοούσε την 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, πολλά μειονεκτήματα του ιεραρχικού συστήματος κληρονομούνται, και το κυριότερο είναι η ανάγκη να καθοριστούν με σαφήνεια οι συνδέσεις δεδομένων σε φυσικό επίπεδο και εξίσου ξεκάθαρα να ακολουθηθεί αυτή η δομή των συνδέσεων 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 μοντέλο παρείχε έναν απλό και αποτελεσματικό μηχανισμό για τη διατήρηση των σχέσεων 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 μοναδικό αναγνωριστικό που ονομάζεται 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.Οι νέοι τομείς της υπολογιστικής τεχνολογίας, όπως η επιστημονική έρευνα, ο σχεδιασμός με τη βοήθεια υπολογιστή και ο θεσμικός αυτοματισμός, απαιτούν από βάσεις δεδομένων να μπορούν να αποθηκεύουν και να επεξεργάζονται νέα αντικείμενα—κείμενο, ήχος, βίντεο 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 αντικειμενοστραφή μοντέλο δεδομένων με την κλασική έννοια δεν μπορεί να οριστεί επειδή η κλασική έννοια ενός μοντέλου δεδομένων είναι ακατάλληλη για το αντικειμενοστραφή παράδειγμα. Παρά τα πλεονεκτήματα των αντικειμενοστρεφών συστημάτων - υλοποίηση σύνθετων τύπων δεδομένων, επικοινωνία με γλώσσες προγραμματισμού κ.λπ. – στο εγγύς μέλλον, η υπεροχή των σχεσιακών DBMS είναι εγγυημένη.
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 του συγκεκριμένου DBMS-στόχου, η οποία είναι μια γλώσσα σχετικά χαμηλού επιπέδου. 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 σχήματος σε κάποιο υψηλότερο 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 την αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής ANSI-SPARC, μπορούν να οριστούν τα ακόλουθα τρία σχετικά μοντέλα δεδομένων:
· ένα εξωτερικό μοντέλο δεδομένων που εμφανίζει προβολές κάθε τύπου χρήστη που υπάρχει στον οργανισμό.
· ένα εννοιολογικό μοντέλο δεδομένων που εμφανίζει μια λογική (ή γενικευμένη) άποψη 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 τη δημιουργία μοντέλων δεδομένων αντικειμένων, χρησιμοποιούνται έννοιες όπως οντότητες, ιδιότητες και σχέσεις. Μια οντότητα είναι ένα ξεχωριστό στοιχείο (υπάλληλος, προϊόν, ιδέα ή συμβάν) μιας θεματικής περιοχής που 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 παρατίθενται μερικοί από τους πιο συνηθισμένους τύπους μοντέλων αντικειμένων δεδομένων.
- Μοντέλο οντότητας-σχέσης ή μοντέλο ER.
- Σημασιολογικό μοντέλο.
- Λειτουργικό μοντέλο.
- Αντικειμενοστρεφές μοντέλο.
Επί του παρόντος, το μοντέλο ER έχει γίνει μία από τις κύριες μεθόδους για τον εννοιολογικό σχεδιασμό βάσεων 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, μια 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 μοντέλων δεδομένων που βασίζονται σε λογικές εγγραφές: μοντέλο σχεσιακών δεδομένων, μοντέλο δεδομένων δικτύου και μοντέλο ιεραρχικών δεδομένων.
