Три уровня представления данных в автоматизированных информационных системах.
Внешний уровень, на котором пользователи воспринимают данные, где отдельные группы пользователей имеют свое представление (ПП) на базу данных.
Внутренний уровень, на котором СУБД и ОС воспринимают данные.
Концептуальный уровень представления данных, предназначенный для отображения внешнего уровня на внутренний, а также для обеспечения необходимой их зависимости друг от друга.
Описание структуры данных на любом уровне называется схемой. Существует три различных типа схем базы данных, которые определяются с уровнем абстракции трехуровневой архитектуры. На самом высоком уровне имеется несколько внешних схем или подсхем, которые соответствуют разным представлениям данных. На концептуальном уровне описание базы данных называют концептуальной схемой, а на самом низком уровне абстракции – внутренней схемой.
Логическая и физическая независимость данных.
Основным назначением трехуровневой архитектуры является обеспечение независимости от данных. Суть этой независимости заключается в том, что изменения на нижних уровнях никак не влияют на верхние уровни. Различают два типа независимости от данных: логическую и физическую.
Логическая независимость от данных означает полную защищенность внешних схем от изменений, вносимых в концептуальную схему. Такие изменения концептуальной схемы, как добавление или удаление новых сущностей, атрибутов или связей, должны осуществляться без необходимости внесения изменений в уже существующие внешние схемы для других групп пользователей. Таким образом, тем группам пользователей, которых эти изменения не касаются, не потребуется вносить изменения в свои программы.
Физическая независимость от данных означает защищенность концептуальной схемы от изменений, вносимых во внутреннюю схему. Такие изменения внутренней схемы, как использование различных файловых систем или структур хранения, разных устройств хранения, модификация индексов или хеширование, должны осуществляться без необходимости внесения изменений в концептуальную или внешнюю схемы. Пользователем могут быть замечены изменения только в общей производительности системы.
Классификация моделей данных.
Данные – набор каких – либо конкретных значений.
Модель данных – некоторая абстракция, которая, будучи приложена к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать это как информацию, то есть сведения, содержащие не только данные, но и связь между ними.
При создании БД (база данных) всегда следует учитывать логические ограничения на значения данных и их соотношения. Они обычно представляют собой условия при которых имеют смысл те или иные данные.
Ограничение целостности – не противореч. данных задан. логич. огранич.
Огранич. зад-тся не только для атриб-тов, но и для типов объ-тов и связей.
Отсюда возникает понятие целостности данных , т.е. данные , хранимые в БД не должны противоречить заданным логическим ограничениям, которые называются ограничениями целостности. Они обычно задаются для множества объектов.
К явным ограничениям целостности можно отнести ограничения на значения атрибутов объекта. Естественно, что ограничения в явном виде задаются не только для атрибутов, но и для типов объектов (сущностей) и связей. Рассмотрим основные типы связей.
Виды связи: 1:1 1:M M:1 M:M
Связь один к одному (1:1) . Она определяет такой вид связи между двумя типами объектов А и В, при котором каждому экземпляру А соответствует только один В и наоборот. Например, связь студент курса - номер зачетной книжки.
Связь один ко многим (1:М) . Соответствует случаю, когда для двух типов А и В, одному экземпляру А соответствует несколько (0,1,2,...,М) экземпляров В. Однако каждому В соответствует только один экземпляр А, например связь группа - фамилия, имя, отчество студента.
Связь многие к одному (М:1) . Является вариантом связи, обратных к связи 1:М, т.е. в этом случае многим экземплярам А соответствует только один В. Например, Ф.И.О. студента - группа.
Связь многие ко многим. Соответствует случаю, когда каждому экземпляру А может соответствовать несколько экземпляров В, и наоборот. Например, телевизор - резистор.
Модель данных, поддерживаемая БД на логическом уровне определяется 3 компонентами:
1. Допустимая структура данных, разнообразие и количество типов объектов, которые можно описать с помощью модели
2. Множество допустимых операций над данными
3. Ограничения для контроля целостности.
Модели данных:
Инфологические модели отражают информационно-логический уровень абстракт, используются на ранних стадиях проекир.
Документ. Модели соответствуют представлению о слабоструктур. информации, ориентированны в основном на свободные форматы документов на естественном языке.
Тезаурусные модели основаны на принципе организации словарей, содержат определенные языковые конструкции и принципы их взаимодействия в заданной грамматике.
Дескрипторные модели самые простые. Ранее широко использовались. В этих моделях каждому документу соответствует дескриптор (описатель).