Сетевые модели базы данных. Иерархические модели. Объективно ориентированные модели

Реферат на тему:

Сетевые модели базы данных.

Иерархические модели.

Объективно  ориентированные модели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                               Работу выполнила: 

                                                               Алексушина Татьяна 126 группа ЭБ.

1.1

Сетевые модели базы данных.

Сетевая модель данных — логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных.

Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит в том, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.

Сетевая БД состоит из набора экземпляров определенного типа записи и набора экземпляров определенного  типа связей между этими записями.

Тип связи определяется для  двух типов записи: предка и потомка. Экземпляр типа связи состоит  из одного экземпляра типа записи предка и упорядоченного набора экземпляров  типа записи потомка. Для данного  типа связи L с типом записи предка P и типом записи потомка C должны выполняться следующие два условия:

• каждый экземпляр типа записи P является предком только в одном экземпляре типа связи L;
• каждый экземпляр типа записи C является потомком не более чем в одном экземпляре типа связи L.

 

Аспект манипуляции.

Примерный набор операций манипулирования данными:

• найти конкретную запись в наборе однотипных записей;
• перейти от предка к первому потомку по некоторой связи;
• перейти к следующему потомку в некоторой связи;
• перейти от потомка к предку по некоторой связи;
• создать новую запись;
• уничтожить запись;
• модифицировать запись;
• включить в связь;
• исключить из связи;
• переставить в другую связь и т. д.

Аспект целостности.

Имеется (необязательная) возможность  потребовать для конкретного  типа связи отсутствие потомков, не участвующих ни в одном экземпляре этого типа связи (как в иерархической  модели).

 

Достоинства

Достоинством сетевой  модели данных является возможность  эффективной реализации по показателям  затрат памяти и оперативности.

Недостатки.

Недостатком сетевой модели данных являются высокая сложность  и жесткость схемы БД, построенной  на ее основе.

1.2

Иерархические модели .

Иерархическая модель данных — представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого  уровня. Такие объекты находятся  в отношении предка (объект более  близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка  обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно  к структуре данных дерево устоялось  название братья).

Примеры.

Например, если иерархическая база данных содержала информацию о покупателях  и их заказах, то будет существовать объект «покупатель» (родитель) и объект «заказ» (дочерний). Объект «покупатель» будет иметь указатели от каждого заказчика к физическому расположению заказов покупателя в объект «заказ».

В этой модели запрос, направленный вниз по иерархии, прост (например: какие заказы принадлежат этому покупателю); однако запрос, направленный вверх по иерархии, более сложен (например, какой покупатель поместил этот заказ). Также, трудно представить не-иерархические данные при использовании этой модели.

Иерархической базой данных является файловая система, состоящая из корневого каталога, в котором имеется иерархия подкаталогов и файлов.

 

Структурная часть  иерархической модеди.

Основными информационными единицами  в иерархической модели данных являются сегмент и поле. Поле данных определяется как наименьшая неделимая единица  данных, доступная пользователю. Для  сегмента определяются тип сегмента и экземпляр сегмента. Экземпляр  сегмента образуется из конкретных значений полей данных. Тип сегмента — это поименованная совокупность входящих в него типов полей данных.

Как и сетевая, иерархическая модель данных базируется на графовой форме построения данных, и на концептуальном уровне она является просто частным случаем сетевой модели данных. В иерархической модели данных вершине графа соответствует тип сегмента или просто сегмент, а дугам — типы связей предок — потомок. В иерархических структуpax сегмент — потомок должен иметь в точности одного предка.

Иерархическая модель представляет собой  связный неориентированный граф древовидной структуры, объединяющий сегменты. Иерархическая БД состоит из упорядоченного набора деревьев.

 

Управляющая часть  иерархической модели.

В рамках иерархической модели выделяют языковые средства описания данных (ЯОД) и средства манипулирования  данными (ЯМД). Каждая физическая база описывается набором операторов, обусловливающих как её логическую структуру, так и структуру хранения БД. При этом способ доступа устанавливает  способ организации взаимосвязи  физических записей.

Определены следующие  способы доступа:

• иерархически последовательный;
• иерархически индексно-последовательный;
• иерархически прямой;
• иерархически индексно-прямой;
• индексный.

Помимо задания имени  БД и способа доступа описания должны содержать определения типов  сегментов, составляющих БД, в соответствии с иерархией, начиная с корневого  сегмента. Каждая физическая БД содержит только один корневой сегмент, но в системе может быть несколько физических БД.

Среди операторов манипулирования  данными можно выделить операторы  поиска данных, операторы поиска данных с возможностью модификации, операторы  модификации данных. Набор операций манипулирования данными в иерархической  БД невелик, но вполне достаточен.

 

1.3

Объективно -ориентированные объекты.

Объектно-ориентированная  база данных (ООБД) — база данных, в которой данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методов и классов.

Характеристики.

Объектно-ориентированные  базы данных обычно рекомендованы для  тех случаев, когда требуется  высокопроизводительная обработка  данных, имеющих сложную структуру.

В манифесте ООБД^[4] предлагаются обязательные характеристики, которым должна отвечать любая ООБД. Их выбор основан на 2 критериях: система должна быть объектно-ориентированной и представлять собой базу данных.

Обязательные характеристики

1. Поддержка сложных объектов. В системе должна быть предусмотрена возможность создания составных объектов за счет применения конструкторов составных объектов. Необходимо, чтобы конструкторы объектов были ортогональны, то есть любой конструктор можно было применять к любому объекту.
2. Поддержка индивидуальности объектов. Все объекты должны иметь уникальный идентификатор, который не зависит от значений их атрибутов.
3. Поддержка инкапсуляции. Корректная инкапсуляция достигается за счет того, что программисты обладают правом доступа только к спецификации интерфейса методов, а данные и реализация методов скрыты внутри объектов.
4. Поддержка типов и классов. Требуется, чтобы в ООБД поддерживалась хотя бы одна концепция различия между типами и классами. (Термин «тип» более соответствует понятию абстрактного типа данных. В языках программирования переменная объявляется с указанием ее типа. Компилятор может использовать эту информацию для проверки выполняемых с переменной операций на совместимость с ее типом, что позволяет гарантировать корректность программного обеспечения. С другой стороны класс является неким шаблоном для создания объектов и предоставляет методы, которые могут применяться к этим объектам. Таким образом, понятие «класс» в большей степени относится ко времени исполнения, чем ко времени компиляции.)
5. Поддержка наследования типов и классов от их предков. Подтип, или подкласс, должен наследовать атрибуты и методы от его супертипа, или суперкласса, соответственно.
6. Перегрузка в сочетании с полным связыванием. Методы должны применяться к объектам разных типов. Реализация метода должна зависеть от типа объектов, к которым данный метод применяется. Для обеспечения этой функциональности связывание имен методов в системе не должно выполняться до времени выполнения программы.
7. Вычислительная полнота. Язык манипулирования данными должен быть языком программирования общего назначения.
8. Набор типов данных должен быть расширяемым. Пользователь должен иметь средства создания новых типов данных на основе набора предопределенных системных типов. Более того, между способами использования системных и пользовательских типов данных не должно быть никаких различий.

Необязательные  характеристики:

• Множественное наследование
• Проверка типов
• Распределение
• Проектные транзакции

Открытые характеристики:

• Парадигмы программирования (процедурное, декларативное)
• Система представления
• Система типов
• Однородность. Реализация — язык программирования — интерфейс.