2. Уровни моделей данных

В базе данных отражается информация об определенной предметной области. Для представления этой информации используются моделей данных различного уровня (Рисунок 60).

Информационно-логическая модель (инфологическая модель) -это модель отображения предметной области в виде информационных объектов и связей между ними. При этом под информационным объектом понимается абстрактный объект, информацию о свойствах которого предполагается хранить в БД. Такими информационными объектами, например, могут быть: «Персонал», «Деталь», «Оборудование» и др.

Инфологическая модель строится безотносительно к физической реализации БД. Следовательно, она является наиболее стабильной среди множества моделей, и к ней предъявляются следующие требования:

• адекватное отображение предметной области;

• модели (модель должна содержать информацию, достаточную для создания БД);

• однозначность модели.

Пользовательская модель - это модель, отражающая интересы конкретного пользователя с точки зрения информации о предметной области. В определенном смысле пользовательская модель - это вся инфологическая модель или некоторая ее часть.

Концептуальная модель - это интегрированное представление предметной области с точки зрения информации, предполагаемой для хранения в БД.

Внешняя модель - это модель, соответствующая пользовательской модели с конкретным отображением информационных потребностей пользователя (какие данные и как должны быть представлены, каковы процедуры обработки данных и т. д.).

Даталогическая модель - это модель, ориентированная на реализацию БД в конкретной СУБД, т. е. это инфологическая модель, трансформированная с учетом требований и ограничений конкретной СУБД (тип модели данных, поддерживаемой СУБД, формат данных, возможности по обеспечению целостности данных и т. д.).

Внутренняя модель - это модель, которая отражает используемые запоминающие устройства, способы расположения элементов данных в памяти и физической реализации логических связей между ними.

Рисунок 60 - Уровни моделей данных

3. Типы модели данных и виды взаимосвязей.

Ядром любой БД является модель данных. Модель данных – это способ представления объектов и их взаимосвязей. Имеются следующие виды взаимосвязей (Error: Reference source not found):

• Один к одному. Объекты равноценны между собой - один родительский объект связан только с одним дочерним. Например, пациент в больнице может находиться только на одной койке

• Один ко многим. Один родительский объект связан с несколькими дочерними. Например, в одной палате, как правило, лежат несколько пациентов.

• Многие ко многим. Объекты равноценны между собой - один родительский объект связан с несколькими дочерними и наоборот один дочерний объект связан с несколькими родительскими. Например, один пациент может лечиться у нескольких врачей, а один врач, как правило, лечит несколько пациентов. Однако этот вид связи является не однозначным, поэтому в реальных информационных системах его стараются свести к связям типа один ко многим, путём введения дополнительного объекта. Например, при добавлении объекта лечение (Error: Reference source not found) связь врач пациент (многие ко многим) сводиться к двум связям врач лечение и пациент лечение типа один ко многим.

Модель данных это множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. Различают следующие типы моделей:

• иерархическую;

• сетевую;

• объектно-ориентированную;

• реляционную;

• семантическую.

Иерархическаямодель представляет совокупность элементов, связанных между собой по принципу «дерева» (Error: Reference source not found). К основным понятиям иерархической структуры относятся:

• узел - совокупность атрибутов, описывающих некоторый информативный объект;

• уровень - уровень иерархии (срез дерева);

• связь — ребро графа.

Отличительные признаки иерархической структуры следующие:

• каждый элемент является либо управляющим, либо подчиненным, либо и тем и другим одновременно;

• существует один и только один только управляющий элемент;

• существует, по крайней мере, один только подчиненный элемент;

• любой подчиненный элемент непосредственно взаимодействует с одним и только одним управляющим элементом;

• связи между элементами на одном уровне отсутствуют;

• к каждому элементу существует только один путь от корневого элемента.

Таким образом в иерархической модели связи один ко многим возможны только от родительских объектов к дочерним.

Если в иерархической структуре разрешить связи между элементами на одном уровне иерархии, то получится сетевая модель (Error: Reference source not found). На рисунках, где приведены иерархическая и сетевая модели, кружками изображены объекты, а стрелками связи между ними. В чистом виде в современных системах управления базами данных эти модели не используются.

Объектно-ориентированная модельпредставляет собой синтез сетевой и реляционной моделей. Она ориентирована на использование методов объектно-ориентированного программирования, в котором существенными являются понятия инкапсуляции, наследования и полиморфизма.

Реляционная модель получила название от английского термина «relation» (отношение). Ее предложил в 1970-х гг. известный американский специалист фирмы «IBM» Эдгар Кодд.

Реляционные модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления.

Реляционная модель ориентирована на представление данных в виде плоских (двумерных) таблиц (отношений).

Семантическая модель данных, наиболее распространенная в настоящее время, ориентирована на отражение семантики (смысла) данных и их взаимодействия. Ключевыми понятиями семантической модели являются «сущность» (Entity), «атрибут» (Attribute) и «связь» (Relationship).

Сущность (entity) — множество однотипных объектов, называемых экземплярами (instance). Каждый экземпляр характеризуется набором свойств, называемых атрибутами сущности (attribute). Каждый экземпляр индивидуален и отличается от всех остальных экземпляров множества. Примером атрибута сущности «Трудовая деятельность» может служить понятие "Должность", а примерами экземпляров — "Начальник отдела", "Программист".

Атрибут (attribute) представляет собой определенное свойство (характеристику) данной сущности. Рекомендуется в качестве атрибутов выделять атомарные свойства сущности. Например атрибут «Адрес» не является атомарным, так как может быть разбит на атрибуты «Улица», «Дом», «Квартира».