Логические модели баз данных. Три типа логических моделей баз данных

При разработке логической модели базы данных прежде всего необходимо решить, какая модель данных наиболее подходит для отображения конкретной концептуальной модели предметной области.

Иерархическая и сетевая модели данных стали применяться в системах управления базами данных в начале 60-х годов. В начале 70-х годов была предложена реляционная модель данных. Эти три модели различаются в основном способами представления взаимосвязей между объектами.

Коммерческие системы управления базами данных поддерживают либо одну из них, либо некоторую их комбинацию.

Иерархическая модель

Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии типов объектов, то есть один тип объекта является главным, а остальные, находящиеся на низших уровнях иерархии – подчиненными. Между главным и подчиненными объектами устанавливается взаимосвязь «один ко многим». Для каждого экземпляра главного объекта может быть несколько экземпляров подчиненных типов объектов.

Узлы и ветви образуют иерархическую древовидную структуру. Узел является совокупностью атрибутов, описывающих объект. Наивысший в иерархии узел называется корневым (это главный тип объекта). Корневой узел находится на первом уровне. Зависимые узлы (подчиненные типы объектов) находятся на втором, третьем и т.д. (пример – каталоги ЭВМ).

Сетевая модель

В сетевой модели данных понятия главного и подчиненного объектов несколько расширены. Любой объект может быть и главным и подчиненным (в сетевой модели главный объект обозначается термином «владелец набора», а подчиненный – термином «член набора»). Один и тот же объект может одновременно выступать и в роли владельца и в роли члена набора. Это означает, что каждый объект может участвовать в любом числе взаимосвязей.

Реляционная модель

В реляционной модели данных объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц. При этом взаимосвязи также рассматриваются в качестве объектов.

Таблица – это некоторая регулярная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей. В базах данных столбцы называются полями , а строки – записями . Каждая запись одной таблицы состоит из конечного числа полей, причем конкретное поле каждой записи одной таблицы может содержать данные только одного типа.

Каждая таблица представляет один объект и состоит из строк и столбцов. В реляционной базе данных каждая таблица должна иметь первичный ключ (ключевой элемент) – поле или комбинацию полей, которые единственным образом идентифицируют каждую строку в таблице.

Благодаря своей простоте и естественности представления реляционная модель получила наибольшее распространение в СУБД для персональных компьютеров.

3.5 Построение реляционной субд

Все СУБД позволяют пользователю вводить, редактировать, просматривать и распечатывать информацию, содержащуюся в одной или нескольких таблицах. В этом смысле они мало чем отличаются от обычных электронных таблиц. Но при этом реляционные СУБД имеют следующие преимущества :

позволяют обрабатывать очень большие объемы данных;

информационные массивы можно без труда трансформировать, связывать, представляя их в виде еди­ной таблицы;

дублирование информации сведено к минимуму. В таблицах повторяются только коды, связывающие различные данные.

Благодаря отсутствию дублирования данных, для реляционных СУБД значительно снижаются требова­ния к памяти и дисковому пространству. Поэтому большинство СУБД для персональных компьютеров поддерживают реляционную модель данных.

При отображении концептуальной модели на выбранную реляционную модель каждый объект предметной области отображается в одно отношение в удобном для пользователя табличном формате.

Например, при создании базы данных для учета заказов , ее пользователь не должен вводить реквизиты клиен­тов больше одного раза. Каждому клиенту присваивается уникальный код, а вся информацию о клиентах вместе с их кодами помещается в отдельную таблицу. Чтобы указать, каким клиентом сделан заказ, достаточно восполь­зоваться кодом клиента.

Подобным же образом в таблицу заказов не следует помещать подробную инфор­мацию о каждом заказанном товаре, только его код. Информация же о товарах должна быть вынесена в отдельную таблицу, где каждый товар описан только один раз. Таким образом, запись в таблице заказов будет состоять из номера заказа, кода клиента, кода товара и его количества . При такой схеме хранения информации ввод данных о заказах значительно упрощается.

Итак, таблицы заказов, товаров и клиентов связаны между собой с помощью кодов . Коды эти уникаль­ны, благодаря чему по коду клиента можно сразу найти запись о нем в таблице клиентов, а по коду товара – запись в таблице товаров. При выводе информации о заказах на экран к записям таблицы заказов присоединяется информация из таблиц клиентов и товаров, осуществляется так называемое объединение таблиц .

Полученная в результате виртуальная таблица содержит полную информацию о заказах, собран­ную из нескольких исходных таблиц. Для получения таких итоговых таблиц используются запросы . Кроме данных исходных таблиц, результат выполнения запроса может содержать информацию о стоимости заказанных товаров с учетом скидок. Стоимость вычисляется, исходя из цены, количества заказанного товара и установ­ленных процентов скидок.

Данные помещаются в отдельный столбец итоговой таблицы. Здесь же могут быть определены налоги, стоимость доставки и подсчитан общий объем заказанных товаров. Все подобные зна­чения, которые могут быть вычислены на основании остальных данных, в таблицах хранить не нужно.

Для построения реляционной информационной модели важно следующее свойство базы данных. Если известно значение, которое принимает один элемент данных объекта, мы можем идентифицировать значения, которые принимают другие элементы данных этого же объекта. Такой элемент, по которому можно определить значения других элементов данных, называется ключевым элементом данных .

Однозначно идентифицировать объект могут два и более элемента данных. В этом случае их называют «кандидатами» в ключевые элементы данных. Вопрос о том, какой из кандидатов использовать для доступа к объекту, решается разработчиком системы. Правильный выбор ключевых элементов данных способствует созданию достоверной концептуальной модели.

Первичный ключ – это атрибут (или группа атрибутов), которые единственным образом идентифицируют каждую строку в таблице. Понятие первичного ключа является исключительно важным в связи с понятием целостности баз данных.

Альтернативный ключ – это атрибут (или группа атрибутов), не совпадающий с первичным ключом и уникально идентифицирующий экземпляр объекта. Например для объекта «служащий», который имеет атрибуты «ИДЕНТИФИКАТОР», «ФАМИЛИЯ», «ИМЯ», «ОТЧЕСТВО», последние три атрибута могут являться альтернативным ключом по отношению к атрибуту «ИДЕНТИФИКАТОР».

Запись данных – это совокупность значений связанных элементов данных. Записи хранятся на некотором носителе, в качестве которого может выступать лист бумаги, память ЭВМ, внешнее запоминающее устройство и т.п.

Тип данных характеризует вид хранящихся данных. В современных базах данных допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, а также данных специальных форматов (дата, время, денежная сумма и т.д.). При выборе типа данных необходимо учитывать возможности СУБД, с помощью которой реализуется логическая модель информационной системы.

Доменом называется набор значений элементов данных одного типа, отвечающий поставленным условиям. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных , к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения , применяемого к элементу типа данных, который «выбраковывает» недопустимые значения. Если вычисление этого логического выражения дает результат «истина», то элемент данных является элементом домена.

Любой объект, описанный в форматах пространственных данных, имеет атрибутику, жестко-привязанную к пространственным данным и хранящуюся в таблицах БД. Поля и строки атрибут данных подлежат корректировки, исправлению, дополнению. Такая организация данных ГИС позволяет получить мгновенную информацию об атрибутах пространственных объектов. Эта информация получается путем включения коммуникационных структур, которые создаются на основании запросов, написанных на специальном языке SQL - structured query language - язык структурированных запросов. Структурирование данных в базах данных называется логической моделью построения баз и банков данных.

Выделяются следующие виды логических моделей баз и банков данных:

• 1. Иерархические
• 2. Сетевые модели
• 3. Относительные модели.
• 4. Объектно-ориентированные.

Иерархические модели являются наиболее старыми и наиболее эффективно-эксплуатируемыми в базах и банках данных. Имеют структуру дерева, в которой можно выделить корневые - исходные объекты и конечные.

Объекты в данной логической модели описываются соотношениями, каждая основная материнская база данных может иметь множество дочерних БД, каждая дочерняя или подчиняющаяся БД, может принадлежать только одной главной материнской базе.

Достоинства иерархической модели данных:

• 1. Легкая для понимания.
• 2. Обеспечивается быстрый доступ к данным с помощью ключа объекта. Наилучший эффект от использования иерархической модели данных достигается при кодировании объектов на следующих иерархических структурах административного устройства.

Недостатки:

Данные в этой модели сохраняются долго и много раз, изменение данных приводит к изменению всей структуры логической модели.

В отличие от иерархических моделей, сетевые модели используют разные типы взаимоотношений между объектами БД. Наряду со стандартным отношением: 1:М - один к множеству, используется M:N - множество к множеству. В этом случае дочерний объект может принадлежать множеству материнских БД, а также множество дочерних объектов может быть взаимосвязано с множеством материнских БД.

Достоинства:

Гибкость модели, способность быстро перестраиваться при изменении данных.

Недостатки:

Сложность при перестроении, при уничтожении какого-либо объекта БД.

Уничтожение объекта влечет за собой пересмотр всех дочерних и материнских БД, имеющих сетевые связи с данным объектом, поэтому более всего применяется следующий вид:

Реляционные (относительные) модели, описывающие отношения между объектами, в которых отношения записываются в виде таблицы.

Для таблицы наборов данных существует правило реляционной целостности, подразумевающие единство типов информации в строках и ячейках таблицы, единство типов значений и др. требования.

Обычно пространственные данные в этих БД представлены в виде векторных моделей.

Объектно-ориентированные БД включают три класса БД:

• 1. Класс структурно объектно -ориентированные модели данных.
• 2. Относительно объектно-ориентированные модели данных.
• 3. Полные объектно-ориентированные модели данных.

Разница состоит в гибкости.

В структурно-ориентированных моделях данных элементарная частица информации рассматривается, как объект в банке данных.

Полные объектно-ориентированные модели содержат возможности обоих классов. Объект в этих база данных состоит из набора данных, характеризующих его состояние и определенное количество описаний операций и методов, которые он может использовать.

Достоинства объектно-ориентировочной модели:

• 1. Объект является оптимальным образом для записей моделей реального мира.
• 2. Является достаточно гибким для хранения информации о собственном образе жизни и развития.

Недостатки:

Такие модели требуют больших затрат времени и занимают огромный объем памяти.

Данные понятия соответствуют описанию графического представления иерархической модели в виде ориентированного графа (перевернутое дерево).

Каждый элемент иерархической структуры соответствует некоторому атрибуту базы данных. Каждой записи в базе данных соответствует единственный путь, ведущий от корневой вершины к оконечным атрибутам (листьям). Например путь А;В3;С4 – это запись в базе данных. Если под А; понимать атрибут – институт № (например МИРЭА), а под В3; - атрибут группа № (например ВУС – 6.99), а под С4; - атрибут студент № (например Иванов), то данная структура является описанием логической структуры базы данных студентов МИРЭА.

В базе данных может быть несколько корневых вершин.

Сетевая модель данных.

В сетевой модели при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. Графическое представление сетевой структуры представлено на следующем рисунке:

Реляционная модель данных.

Понятие реляционная база данных (от англ. relation – отношение) связанно, прежде всего, с именем американского специалиста по базам данных Е. Кодда.

Реляционная модель – это организация данных в виде двухмерных таблиц. Каждая таблица при этом обладает следующими свойствами:

каждый столбец (атрибут или домен) имеют уникальное имя;

одинаковые строки в таблице отсутствуют;

все элементы в столбце имеют одинаковый тип и формат;

порядок следования строк и столбцов – произвольный.

В базе данных может быть несколько таблиц, но каждая таблица при этом должна иметь уникальное имя.

На следующем рисунке представлен пример реляционной модели, построенной на основе отношений: СТУДЕНТ, СЕССИЯ, СТИПЕНДИЯ.

Поле т.е. один или несколько доменов, значение которого однозначно определяет соответствующую запись называется ключевым, или ключом. В табл. 1 и 2 ключом является поле “номер зачетной книжки”. Для того что бы связать две таблицы, надо ключ одной таблицы ввести в состав ключа другой таблицы. Например чтобы связать таблицы 2 и 3 надо в табл. 3 и 2 использовать атрибут “результат”. Если бы его не было в одной из таблиц, то его необходимо было бы ввести.

С реляционным подходом к построению баз данных тесно связано понятие инфологической модели.

Инфологическая модель.

Инфологическая модель основывается прежде всего на понятии информационного объекта. Информационный объект – это описание реального объекта в виде совокупности логически связанных реквизитов, или показателей, или иначе информационных элементов.

Множество информационных объектов образует класс (или тип), которому присваивается определенное уникальное имя.

Информационный объект может иметь несколько ключей, т.е. реквизитов однозначно его определяющих.

Пример представления информационного объекта в виде графа представлен на следующем рисунке:

Группировка реквизитов в информационных объектах может происходить различными способами, но желательно, чтобы она была рациональной, т.е. минимизирующей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки. Достигается рациональность при помощи нормализации отношений.

Нормализация отношений – это формальный аппарат ограничений на формирование отношений, который позволяет устранить дублирование данных, обеспечивает их непротиворечивость и уменьшает трудозатраты на ведение данных (т.е. их ввод и корректировку).

Е. Коддом выделены 3 нормальные формы отношений и предложен механизм их получения.

Первая нормальная форма. Отношение находится в первой нормальной форме (1 НФ), если все его атрибуты являются неделимыми. Например, атрибут “Ф.И.О.” не находится в 1 НФ, т.к. может быть разбит на “Фамилия”, “Имя”, “Отчество”, т.е. приведен к 1 НФ.

Для определения второй нормальной формы (2 НФ) необходимо пояснить понятие функциональной зависимости. Функциональная зависимость атрибутов – это зависимость, при которой в экземпляре информационного объекта каждому одному значению ключа соответствует только одно значение не ключевого (т.е. описательного) атрибута.

Пример функциональной зависимости представлен на рисунке:

Помимо функциональной существует также понятие функционально – полной зависимости.

Функционально полная зависимость заключается в том, что каждый не ключевой атрибут функционально зависит от ключа, но не находится в функциональной зависимости ни от какой части составного ключа.

Отношение будет находиться во 2 НФ, если оно находится в 1 НФ и каждый ключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа.

Пример т-осного отношения (во 2 НФ) – это отношение студент = ( , фамилия, имя, отчество, дата, группа) – которое также находится и в 1 НФ.

Отношение успеваемость = (номер , фамилия, имя, отчество, дисциплина , оценка) находится в 1 НФ и имеет составной ключ номер + дисциплина . Но это отношение не находится во 2 НФ, т.к. атрибуты фамилия, имя, отчество, не находятся в полной функциональной зависимости от составного ключа отношения (иными словами фамилия, имя, отчество функционально зависят от части составного ключа – атрибута номер и это функционально полную зависимость).

Понятие третьей нормальной формы основывается на понятии транзитивной и не транзитивной зависимости.

Транзитивная зависимость существует между двумя описательными (не ключевыми) атрибутами, если один из них зависит от ключа, а другой описательный атрибут зависит от него (т.е. первого описательного атрибута).

Отношение будет находиться в третьей нормальной форме (3 НФ), если оно, находясь во 2 НФ не имеет не ключевых атрибутов транзитивно зависящих от первичного ключа.

Примером транзитивной зависимости для отношения “Студент” может служить атрибут “Староста”, который определяется номером “группы”.

В этом случае фамилия “Старосты” будет многократно повторяться во многих экземплярах информационного объекта “Студент”, что вызывает неоправданный расход памяти и затруднения в корректировке данных при замене старосты.

Для устранения транзитивной зависимости необходимо произвести “расщепление” исходного информационного объекта. В результате расщепления часть атрибутов удаляется из исходного информационного объекта – см. рис.

Пример графического представления инфологической модели, связывающей информационные объекты “Студент”, “Сессия”, “Стипендия”, “Преподаватель” приведен на рис.

На основании инфологической модели строятся концептуальная (логическая), внутренняя (физическая) и внешняя модели базы данных.

Концептуальная модель состоит из множества экземпляров различных типов данных, структурированных в соответствии с требованиями СУБД к логической структуре базы данных (т.е. фактически это незаполненные шаблоны для ввода данных).

Внутренняя модель состоит из отдельных экземпляров записей, физически хранимых во внешних носителях.

Внешняя модель поддерживает частные представления данных, требуемые конкретным пользователем.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-02

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных - это совокупность структур данных и операций их обработки.

По способу установления связей между данными различают иерархическую, сетевую и реляционную модели.

Иерархическая модель позволяет строить базы данных с древовидной структурой, где каждый узел содержит свой тип данных (сущность). На верхнем уровне дерева в этой модели имеется один узел - корень, на следующем уровне располагаются узлы, связанные с этим корнем, затем узлы, связанные с узлами предыдущего уровня и т.д.

При этом каждый узел может иметь только одного предка (рис. 1.2).

Поиск данных в иерархической системе всегда начинается с корня. Затем производится спуск с одного уровня дерева на другой, пока не будет достигнут искомый уровень. Перемещения по системе от одной записи к другой осуществляются с помощью ссылок.

Основные достоинства иерархической модели - простота описания иерархических структур реального мира и быстрое выполнение запросов. Однако не всегда удобно каждый раз начинать поиск нужных данных с корня, а другого способа перемещения по базе в иерархических структурах нет.

Указанный недостаток снят в сетевой модели, где (по крайней мере, теоретически) возможны связи всех информационных объектов со всеми.

В примере, приведенном на рис. 1.3, каждый преподаватель может обучать многих (теоретически всех) студентов и каждый сту дент может обучаться у многих (теоретически у всех) преподавателей. Поскольку на практике это, естественно, невозможно, приходится прибегать к некоторым ограничениям.

Использование иерархической и сетевой моделей ускоряет доступ к информации в базе данных. Однако, поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на некоторые другие элементы, требуются значительные ресурсы как дисковой, так и основной памяти ЭВМ. Недостаточность основной памяти, конечно, снижает скорость обработки данных. Кроме того, для таких моделей характерна сложность реализации системы управления базами данных.

Реляционная модель (от англ. relation - отношение) была разработана в начале 70-х годов XX в. Коддом. Простота и гибкость этой модели привлекли к ней внимание разработчиков, и уже 80-х годах XX в. она получила широкое распространение. Таким образом реляционные СУБД оказались промышленным стандартом.

Реляционная модель опирается на систему понятий реляционной алгебры, важнейшими из которых являются таблица, строка, столбец, отношение и первичный ключ, а все операции в этом случае сводятся к манипуляциям с таблицами.

В реляционной модели информация представляется в виде прямоугольных таблиц, каждая из которых состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных.

Таблица отражает объект реального мира - сущность, а каждая ее строка (запись) отражает один конкретный экземпляр объекта - экземпляр сущности. Каждый столбец таблицы имеет уникальное для данной таблицы имя. Располагаются столбцы в соответствии с порядком следования их имен, принятом при создании таблицы.

Рис. 1.2. Иерархическая древовидная структура модели БД

Рис. 1.3. Сетевая структура модели БД

В отличие от столбцов строки не имеют имен, порядок их следования в таблице не определен, а число - логически не ограничено. Так как строки в таблице не упорядочены, невозможно выбрать строку по ее позиции. Номер, имеющийся в файле у каждой

строки, не характеризует ее, так как его значение изменяется при удалении строк из таблицы. Логически не существует первой и последней строк.

Реляционные системы исключили необходимость сложной навигации, поскольку данные представлены в них не в виде одного файла, а независимыми наборами, и для отбора данных используются операции реляционной алгебры - прикладной теории множеств.

В каждой таблице реляционной модели должен быть столбец (или совокупность столбцов), значение которого однозначно идентифицирует каждую ее строку. Этот столбец (или совокупность столбцов) и называется первичным ключом таблицы (рис. 1.4).

Если таблица удовлетворяет требованию уникальности первичного ключа, она называется отношением. В реляционной модели все таблицы должны быть преобразованы в отношения. Отношения реляционной модели связаны между собой. Связи поддерживаются внешними ключами. Внешний ключ - это столбец (совокупность столбцов), значение которого однозначно характеризует значения первичного ключа другого отношения (таблицы).

Говорят, что отношение, в котором определен внешний ключ, ссылается на соответствующее отношение, в котором та же совокупность столбцов является первичным ключом.

В приведенном на рис. 1.4 примере отношение СОТРУДНИК ссылается на отношение ОТДЕЛ через название отдела.

Схема реляционной таблицы (отношения) представляет собой совокупность имен полей, образующих ее запись:

НАЗВАНИЕ ТАБЛИЦЫ (Поле 1, Поле 2.....Поле п).

Например, для таблиц, показанных на рис. 1.4, имеем следующие схемы (курсивом выделены первичные ключи):

СОТРУДНИК (Номер пропуска, ФИО, Должность, Название отдела, Телефон);

ОТДЕЛ (Название отдела. Расположение отдела, Назначение отдела).

Объектно-ориентированная модель баз данных начала разрабатываться в связи с появлением объектно-ориентированных языков программирования в 90-е годы XX века. Такого рода базы хранят методы классов, а иногда и постоянные объекты классов, что позволяет осуществлять беспрепятственную интеграцию между данными и их обработкой в приложениях.

Доминирование реляционной модели в современных СУБД определяется:

наличием развитой теории (реляционной алгебры);

наличием аппарата сведения других моделей данных к реляционной модели;

наличием специальных средств ускоренного доступа к информации;

наличием стандартизированного высокоуровневого языка запросов к БД, позволяющего манипулировать ими без знания конкретной физической организации БД во внешней памяти.

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных - это совокупность структур данных и операций их обработки.

По способу установления связей между данными различают иерархическую , сетевую и реляционную модели .

Иерархическая модель позволяет строить базы данных с древо видной структурой, где каждый узел содержит свой тип данных (сущность). На верхнем уровне дерева в этой модели имеется один узел - корень, на следующем уровне располагаются узлы, связанные с этим корнем, затем узлы, связанные с узлами предыдущего уровня и т. д. При этом каждый узел может иметь только одного предка.

Иерархическая древовидная структура модели БД

Поиск данных в иерархической системе всегда начинается с корня. Затем производится спуск с одного уровня дерева на другой, пока не будет достигнут искомый уровень. Перемещения по системе от одной записи к другой осуществляются с помощью ссылок.

Основные достоинства иерархической модели - простота описания иерархических структур реального мира и быстрое выполнение запросов. Однако не всегда удобно каждый раз начинать поиск нужных данных с корня, а другого способа перемещения по базе в иерархических структурах нет. Указанный недостаток снят в сетевой модели, где (по крайней мере, теоретически) возможны связи всех информационных объектов со всеми.

В данной модели каждый преподаватель может обучать многих (теоретически всех) студентов и каждый студент может обучаться у многих (теоретически у всех) преподавателей. Поскольку на практике это, естественно, невозможно, приходится прибегать к некоторым ограничениям. Использование иерархической и сетевой моделей ускоряет доступ к информации в базе данных. Однако, поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на некоторые другие элементы, требуются значительные ресурсы как дисковой, так и основной памяти ЭВМ. Недостаточность основной памяти, конечно, снижает скорость обработки данных. Кроме того, для таких моделей характерна сложность реализации системы управления базами данных.

Реляционная модель была разработана в начале 70-х годов ХХ в. Коддом. Простота и гибкость этой модели привлекли к ней внимание разработчиков, и уже 80-х годах ХХ в. она получила широкое распространение. Таким образом, реляционные СУБд оказались промышленным стандартом.

Реляционная модель опирается на систему понятий реляционной алгебры, важнейшими из которых являются таблица, строка, столбец, отношение и первичный ключ, а все операции в этом случае сводятся к манипуляциям с таблицами. В реляционной модели информация представляется в виде прямоугольных таблиц, каждая из которых состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных.

Таблица отражает объект реального мира - сущность, а каждая ее строка (запись) отражает один конкретный экземпляр объекта - экземпляр сущности. Каждый столбец таблицы имеет уникальное для данной таблицы имя. Располагаются столбцы в соответствии с порядком следования их имен, принятом при создании таблицы.

В отличие от столбцов строки не имеют имен, порядок их следования в таблице не определен, а число - логически не ограничено. Так как строки в таблице не упорядочены, невозможно выбрать строку по ее позиции. Номер, имеющийся в файле у каждой строки, не характеризует ее, так как его значение изменяется при удалении строк из таблицы. Логически не существует первой и последней строк.

Реляционные системы исключили необходимость сложной навигации, поскольку данные представлены в них не в виде одного файла, а независимыми наборами, и для отбора данных используются операции реляционной алгебры - прикладной теории множеств.

В каждой таблице реляционной модели должен быть столбец (или совокупность столбцов), значение которого однозначно идентифицирует каждую ее строку. Этот столбец (или совокупность столбцов) и называется первичным ключом таблицы.

Если таблица удовлетворяет требованию уникальности первичного ключа, она называется отношением. В реляционной модели все таблицы должны быть преобразованы в отношения. Отношения реляционной модели связаны между собой. Связи поддерживаются внешними ключами.

Внешний ключ - это столбец (совокупность столбцов), значение которого однозначно характеризует значения первичного ключа другого отношения (таблицы).

Говорят, что отношение, в котором определен внешний ключ, ссылается на соответствующее отношение, в котором та же совокупность столбцов является первичным ключом.

В приведенном примере отношение СОТРУДНИК ссылается на отношение ОТДЕЛ через название отдела.

Схема реляционной таблицы (отношения) представляет собой совокупность имен полей, образующих ее запись:

НАЗВАНИЕ ТАБЛИЦЫ (Поле 1, Поле 2, ..., Поле п).

Например, для таблиц, показанных на рисунке, имеем следующие схемы (курсивом выделены первичные ключи):

СОТРУДНИК (Номер пропуска, ФИО, Должность, Название отдела, Телефон);

ОТДЕЛ (Название отдела, Расположение отдела, Назначение отдела).

Объектно-ориентированная модель баз данных начала разрабатываться в связи с появлением объектно-ориентированных язы ков программирования в 90-е годы ХХ века. Такого рода базы хранят методы классов, а иногда и постоянные объекты классов, что позволяет осуществлять беспрепятственную интеграцию между данными и их обработкой в приложениях.

Доминирование реляционной модели в современных СУБД определяется:

наличием развитой теории (реляционной алгебры);

наличием аппарата сведения других моделей данных к реляционной модели;

наличием специальных средств ускоренного доступа к информации;

наличием стандартизированного высокоуровневого языка запросов к БД, позволяющего манипулировать ими без знания конкретной физической организации БД во внешней памяти.

ТИПЫ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ В МОДЕЛИ

На практике часто используются связи, устанавливающие различные виды соответствия между объектами «связанных» типов, - это один к одному (1:1), один ко многим (1:М), многие ко многим (М: М).

Связь один к одному означает, что каждому экземпляру первого объекта (А) соответствует только один экземпляр второго объекта (В) и, наоборот, каждому экземпляру второго объекта (В) соответствует только один экземпляр первого объекта (А).

Связь один ко многим означает, что каждому экземпляру одного объекта (А) может соответствовать несколько экземпляров другого объекта (В), а каждому экземпляру второго объекта (В) может соответствовать только один экземпляр первого объекта (А).

Связь многие ко многим означает, что каждому экземпляру одного объекта (А) могут соответствовать несколько экземпляров второго объекта (В) и, наоборот, каждому экземпляру второго объекта (В) могут соответствовать тоже несколько экземпляров первого объекта (А).

Пример. Рассмотрим совокупность следующих информационных объектов:

СТУДЕНТ (Номер студента, ФИО, Дата рождения, Номер группы);

СТИПЕНДИЯ (Номер студента, Размер стипендии);

ГРУППА (Номер группы, Специальность);

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (Код преподавателя, ФИО, Должность).

Здесь информационные объекты СТУДЕНТ и СТИПЕНДИЯ связаны отношением один к одному, так как каждый студент может иметь только одну стипендию и каждая стипендия может быть назначена только одному студенту.

Информационные объекты ГРУППА и СТУДЕНТ связаны отношением один ко многим, так как одна группа может включать в себя много студентов, в то время как каждый студент может обучаться только в одной группе.

Информационные объекты СТУДЕНТ и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ связаны отношением многие ко многим, так как один студент может обучаться у многих преподавателей и один преподаватель может обучать многих студентов.