4. Логическое моделирование данных. Определение модели данных, поддерживаемой субд. Характеристика иерархической, сетевой и реляционной моделей данных.

Модель данных – совок-сть правил порождения структур данных, операции над ними, а также ограничение целостности, определяющее допустимость связей, значение данных и последовательность их исполнения.

Классификация типов данных:

1) простые; 2) структурированные; 3) ссылочные; 4) абстрактные (объектные).

СУБД развивают понятие тип данных, обогащают его функциональностью для того, чтобы построенные на этапе семантического моделирования стр-ры можно было реализовывать на ЭВМ. (тип=модель)

При структурировании данных обычно исп-ся следующие основные операции:

1) конструирование; 2) включение данных; 3) выборка; 4) удаление; 5) модификация.

Типы данных:

1) простой; 2) структурный (массив, запись, мн-во, файл, стек, очередь); 3) рекурсивный; 4) ссылочный; 5) абстрактный.

Иерархическая модель организует логическую структуру БД в виде иерархии. Вершины (узлы дерева) соответствуют типу сущности и наз-ся типом записи. При этом тип записи состоит из одного или более типов данных. Дуга дерева наз-ся связью "исходящий-порожденный" (может быть 1:1 или 1:М). Доступ к узлу дерева осущ-ся по иерархичесому пути. max тип данных – таблица, max связь – множество объединений между таблицами.

В сетевой модели данных сущности объединяются в сеть, которая предст. собой совок-сть вершин, соединенных попарно ориентированными дугами. 2 вершины соединены путем, если из одной вершины можно достичь другую, двигаясь по дугам.

В основе реляционной модели лежит понятие теоретико-множественных отношений.Это подмножество декартова произведения доменов, при этом домен – это мн-во, кот. может принимать атрибут.

5. Реляционная модель данных. Целостность сущностей и ссылок. Нормальные формы отношений. Алгебра отношений.

В основе реляционной модели лежит понятие теоретико-множественных отношений.Это подмножество декартова произведения доменов, при этом домен – это мн-во, кот. может принимать атрибут (мн-во названий городов фамилий, годов, и т.д). Декартово произведение К доменов (Д₁хД₂х…хД_к) предст. собой мн-во всех кортежей вида (А₁, А₂,…А_к), где А_i принадлежит Д_i.

Реляционная БД предст. собой мн-во связанных между собой отношений, при этом связи между ними задаются с помощью вторичных ключей, т.е. атрибутов отношений (таблиц), которые в каких-то других таблицах являются первичными ключами.

Отношением (таблицей) называется некоторое подмн-во декартова произведения одного или более доменов. Строки в отношении наз-ся кортежами (выборками).

Свойства отношений:

1) в них нет одинаковых кортежей; 2) кортежи не упорядочены сверху вниз; 3) атрибуты не упорядочены слева направо; 4) все значения атрибутов скалярны, при этом все элементы столбца имеют одинаковую природу.

Ключ – столбец или ряд столбцов в отношении, значения которых однозначно идентифицируют каждый кортеж. Свойства ключа:

1. уникальная идентификация выборки, т.е. в отношении не м.б. двух выборок с одинаковыми ключами;

2. неизбыточность, т.е. удаление любого атрибута из ключа лишает его 1-го свойства.

Требования к группировке атрибутов в отношения:

1. выбранные для отношения первичные ключи д.б. min;

2. состав отношений БД должен отличаться min избыточностью атрибутов;

3. при выполнении операций включения, удаления и модификации данных в базе не д.б. трудностей;

4. перестройка набора отношений при введении новых типов д.б. min;

5. разброс времени ответа на различные запросы д.б. min.

Целостность исп-ся для описания точности и корректности данных, хранящихся в базе.

Ограничение целостности – перечень мероприятий, направленных на поддержание целостности базы.

Для того, чтобы БД носила название реляционно полной, необходимо обеспечить:

1. Целостность сущностей – в базе не допускаются неопределенные значения атрибутов первичного ключа.

2. Ссылочная целостность – БД не должна содержать несогласованных значений внеш. ключей (если отнош. R1 имеет среди своих атрибутов какой-то FK, который соотв-т PK отнош. R2, то каждое значение FK д.б. равно значению PK).

Существует несколько нормальных форм. Чем выше НФ отношения, тем меньше м.б. аномальных явлений (трудностей) при корректировке БД.

Процесс нормализации ведет к разукрупнению таблиц. Кодд предложил 3 НФ отношений (чем выше НФ, тем лучше организация БД).

1НФ вытекает из самого определения отношения (все атр. – скаляры, нет одинаковых кортежей, порядок строк и столбцов не значим).

Определение 2-й и 3-й НФ основано на отсутствии транзитивных зависимостей между атрибутами отношения.

2НФ требует, чтобы в отношении не было зависимости каких-либо неключевых атрибутов от части первичного ключа.

Переход от 1НФ к 2НФ осущ-ся расщеплением исходного отношения на 2, при этом во второе отношение выделяются атрибуты, связанные транзитивной зависимостью.

3НФ требует, чтобы не существовало транзитивных зависимостей между неключевыми атрибутами.

В реляц. модели манипулирование И. основано на алгебре отношений. Операции:

1. теоретико-множественные (объединение, пересечение, вычитание, декартово произведение);

2. специальные операции (проекция, ограничение, соединение, деление).

Результатом ответа на любой запрос будет также отношение.

Степень отношения – число атрибутов, входящих в него.

Мощность отношения – число кортежей в нем.