3. Модели данных

Развитие теории и практики проектирования и эксплуатации баз данных сопровождается интенсивным развитием моделей данных.

 Способ фиксации в БД выделенных понятий (конкретных и абстрактных) и связи между ними называется моделью данных БД.

БД создается для достижения определенных целей исследования и в зависимости от изменения или расширения цели меняется модель БД.

Существует большое количество различных МД. Самой первой МД, которая использовалась для построения концептуальных схем была иерархическая модель. Вслед за ней появились сетевые модели. Потом ER-модели и как итог развития моделей возникли реляционные и постреляционные модели. Каждая из перечисленных моделей имеет свои достоинства и недостатки. Достоинство проявляется тогда, когда логика представления предметной области адекватно описывается выбранной МД.

3.1. Иерархическая модель данных

В основу иерархической МД положен тот факт, что данные предметной области могут объединяться в группы по наличию у них тех или иных признаков или иных общих свойств. Эти свойства выделяются в предметной области в виде абстрактных данных (понятий) и между ними устанавливаются иерархические связи. Иерархические связи предполагают, что абстрактные понятия находятся в отношении предшествования таким образом, что каждому понятию соответствует только один предшественник (родитель). Только одна часть, называемая корнем модели, не имеет предшественника.

Структура данных представляет из себя иерархическое дерево, концевые вершины которого задают конкретные данные, а все вершины более высокого уровня определяют признаки классификации конкретных данных.

Тип дерева состоит из одного "корневого" типа записи и упорядоченного набора из нуля или более типов поддеревьев (каждое из которых является некоторым типом дерева). Тип дерева в целом представляет собой иерархически организованный набор типов записи.

Иерархическая БД состоит из упорядоченного набора деревьев; или, более точно, из упорядоченного набора нескольких экземпляров одного типа дерева.

Для БД определен полный порядок обхода - сверху - вниз, слева - направо.

Примерами типичных операторов манипулирования иерархически организованными данными могут быть следующие:

Найти указанное дерево;

Перейти от одного дерева к другому;

Перейти от одной записи к другой внутри дерева;

Перейти от одной записи к другой в порядке обхода иерархии;

Вставить новую запись в указанную позицию;

Удалить текущую запись.

В иерархических БД автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя. Заметим, что аналогичное поддержание целостности по ссылкам между записями, не входящими в одну иерархию, не поддерживается. Кроме того, в иерархических системах поддерживается некоторая форма представлений БД на основе ограничения иерархии.

Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия появилась в 1968 г. До сих пор этой системой поддерживается много баз данных, что создает существенные проблемы с переходом как на новую технологию БД, так и на новую технику.

Достоинство иерархических МД: данные, отражающие общие свойства совокупности конкретных данных не дублируются.

Недостаток ИМД связан с дублированием данных в случае их однотипности.

Попытка устранить этот недостаток привела к созданию сетевой модели данных.