1626434760-4c9f92f9ed5188f8fc024fed893742bb (844133), страница 11
Текст из файла (страница 11)
(Современныекомпиляторы также выполняют оптимизацию запросов к БД.)Подсистема поддержки времени исполнения (ППВИ)обеспечивает реальное выполнение программы, являясь фактическиинтерпретатором языка БД.Утилиты БД – это служебные программы, выполняющие такиепроцедуры, которые слишком дорого выполнять с использованиемязыка БД. Например: загрузка и выгрузка БД, глобальная проверкацелостности, сбор статистики и т.д.18ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ ДАННЫХОсновными моделями данных являются:сетевые, иерархические и реляционные.В зависимости от используемой модели СУБД называютсясоответственно: сетевыми, иерархическими и реляционными.В последнее время появились объектно-ориентированныеСУБД — системы управления базами данных, основанные наобъектной модели данных.
Такая СУБД обрабатывает данныекак абстрактные объекты, наделённые свойствами ииспользующие методы взаимодействия с другими объектамиокружающего мира.В каждой из моделей данных выделяют три части:структурную, целостную и манипуляционную.В соответствии с этой схемой и будем описывать моделиданных.1Иерархическая модель данных1. Основные понятияИерархическая база данных (далее – ИБД) состоит изупорядоченного набора нескольких экземпляров одного типадерева.Тип дерева состоит из одного "корневого" типа записи иупорядоченного набора из нуля или нескольких типов поддеревьев.Тип дерева, в целом, представляет собой иерархическиорганизованный набор типов записи.Таким образом иерархическая БД состоит из иерархическиупорядоченного набора записей.2Иерархическая модель данныхПример описания типа дереваОТДЕЛОТД_НОМОТД_РАЗМЕРНАЧАЛЬНИКНАЧ_НОМ НАЧ_ИМЯ НАЧ_ТЛФОТД_ЗАРПСОТРУДНИКИСОТР_НОМ СОТР_ИМЯ СОТР_ЗАРПВ типе дерева, приведенном выше, тип ОТДЕЛ является предкомдля типов НАЧАЛЬНИК и СОТРУДНИКИ, а типы НАЧАЛЬНИК иСОТРУДНИКИ – его потомками.3Между типами записи поддерживаются связи.Иерархическая модель данныхЭкземпляр дереваОТДЕЛ310251000000НАЧАЛЬНИК1846 ИвановСОТРУДНИКИ3-66843844Петров150000Сидоров155000Все экземпляры данного типа потомка, связанные с общимэкземпляром типа предка, называются близнецами.Для ИБД определен полный порядок обхода:сверху-вниз, слева-направо.4Иерархическая модель данных2.
Манипулирование даннымиПриведем примеры типичных операторов манипулирования ИБД: найти указанное дерево (например, отдел 310); перейти от одного дерева к другому; перейти от одной записи к другой внутри дерева (например, ототдела к его первому сотруднику); перейти от одной записи к другой в порядке обхода иерархии(например, взять очередного близнеца); вставить новую запись в указанную позицию; удалить текущую запись.5Иерархическая модель данных3. Ограничения целостностиВ ИБД автоматически поддерживается целостность ссылок междупредками и потомками.Основное правило: никакой потомок не может существовать безсвоего родителя.6Сетевая модель данных1.
Основные понятияСетевой подход к организации данных является расширениемиерархического.Если в иерархической модели запись-потомок должна иметь вточности одного предка, то в сетевой модели она может иметьлюбое число предков. (У связи теперь появляется имя – виерархической модели в нем не было необходимости.)Сетевая база данных (далее – СБД) состоит из набора записей инабора связей между записями, точнее, из набора экземпляровкаждого типа записи и набора экземпляров каждого типа связи.7Сетевая модель данныхСхема сетевой базы данныхРаботают в отделеНАЧАЛЬНИКОТДЕЛИмеет начальникаСОТРУДНИКИСостоит из сотрудниковТип связи определяется для двух типов записи – предка и потомка.Экземпляр типа связи состоит из одного экземпляра типа записипредка и упорядоченного набора экземпляров типа записи потомка.8Сетевая модель данныхНа формирование типов связи не накладывается особыхограничений.
Возможны, например, следующие ситуации: тип записи P может быть в одном типе связи L1 потомком, а вдругом типе связи L2 – предком; тип записи P может быть предком в любом числе типов связи; тип записи P может быть потомком в любом числе типов связи; возможно любое количество типов связи, где P – предок, а C –потомок; типы записи X и Y могут быть предками и потомками в однойсвязи, и потомками и предками – в другой; предок P и потомок C могут быть одного типа записи.9Сетевая модель данных2. Манипулирование даннымиПримерами типичных операторов манипулирования сетевой БДявляются следующие: создать новую запись; уничтожить запись; модифицировать запись; включить связь; исключить из связи; переставить запись в другую связь;10Сетевая модель данных найти конкретную запись в наборе однотипных записей(например, инженера Сидорова); перейти от предка к первому потомку по некоторой связи (кпервому сотруднику отдела 310); перейти к следующему потомку в некоторой связи (от Сидорова кПетрову); перейти от потомка к предку по некоторой связи (найти отделСидорова).11Сетевая модель данных3.
Ограничения целостностиТребуется поддержка целостности по ссылкам, как это имеетместо в иерархической модели.Например, если удаляется какая-то запись, то должен быть удалени соответствующий экземпляр типа связи.12Достоинства и недостатки иерархических исетевых СУБДДостоинства:1. простота (для иерархических БД) и высокая гибкость (длясетевых БД) средств представления информации;2. развитые средства управления данными во внешней памяти нанизком уровне;3. возможность построения эффективных программ;4. возможность экономии памяти благодаря высокой гибкостиструктур.13Достоинства и недостатки иерархических исетевых СУБДНедостатки:1.
слишком сложный язык манипулирования данными, которымдовольно трудно пользоваться;2. логика перегружена деталями организации доступа к БД;3. фактически требуется знание о физической организацииданных;4. прикладные программы зависят от организации данных.Указанных недостатков нет в реляционных базах данных, которыемы начнем рассматривать в следующей лекции.14Реляционная модель данныхСогласно К. Дейту реляционная модель данных (РМД), каклюбая другая модель, состоит из трех частей: структурной,целостной и манипуляционной.Именно в таком порядке мы будем рассматривать РМД.В реляционных базах данных (далее – РБД) единственнойструктурой данных является нормализованное n-арноеотношение.(Отсюда и название "реляционные", т. к. по-английскиотношение "relation".)Отношение называется нормализованным, если значениявсех его атрибутов (аргументов) являются атомарными, т.е.имеют простой тип и не включают множества значений.1Реляционная модель данныхВ математике отношение R определяется следующим образом:Отношение R, заданное на n множествах S1, S2, ...
Sn ,есть набор кортежей вида < s1i, s2i, ... sni >,таких что s1i ∈ S1, s2i ∈ S2, ... sni ∈ Sn.Заметим, что не обязательно всем множествам быть различными.В зависимости от n отношения называются бинарными,тернарными и т.п.Самый простой способ представления n-арного отношения – этотаблица, включающая n столбцов. Поэтому в РБД отношенияназывают еще и таблицами.2Реляционная модель данных1.
Основные понятияОсновными понятиями РБД являются тип данных, домен,атрибут, кортеж, отношение, первичный ключ.Тип данных – как и в традиционном программировании – этомножество значений и совокупность операций над ними.Типами данных в РБД являются числа (целые и вещественные),строки (символы), логические значения, даты и другиеспециальные типы, как, например, деньги.Домен – это подмножество значений данного типа или подтипданного типа, полученный из него путем накладыванияограничений на его значения (в виде логических выражений илиперечислением конкретных значений).3Реляционная модель данныхНапример, домен "Размеры выплат" получен из типа данных"Действительные числа" путем накладывания на его значенияограничения вида V ≤ 1000.Домен "Номера отделов" является подмножеством значений целыхчисел и может быть задан перечислением вида {110, 210, 310}.Домен "Имена" определен на базовом типе "Строки символов", новключает только те строки, которые могут изображать имя.Семантическая нагрузка домена состоит в том, что данныесравнимы, если они относятся к одному и тому же домену.
Этовводит дополнительный контроль за правильным использованиемданных и манипулированием ими.4ТИПЫ ДАННЫ ХЦ елы ечислаС трокисим воловД ействительны ечислаДОМ ЕНЫП ервичны йключН ом ерапропусковИ м енаР азм ер ывы платН ом ераотделовАТРИБУТЫКОРТЕЖИС отр_ном ерС отр_им яС о тр _ зар пС отр_отд_ном ер1000И ванов1 0 0 .5 03101001П етров1 2 0 .5 02101002С идоров1 3 0 .5 02101003Ш анина1 1 0 .5 01101004П ервина1 0 5 .5 01105Реляционная модель данныхСхема отношения – это именованное множество пар вида<Имя атрибута, Имя домена> или <Имя атрибута, Имя типа>.Степень или "арность" схемы отношения – мощность множестватаких пар.Схема 4-арного отношения СОТРУДНИКИ, приведенного нарисунке, имеет вид:СОТРУДНИКИ{<Сотр_номер, Номера_пропусков>,<Сотр_имя, Имена>,<Сотр_зарп, Размеры_выплат>,<Сотр_отд_номер, Номера_отделов> }Сокращенный способ описания схемы отношения:СОТРУДНИКИ(Сотр_ном, Сотр_имя, Сотр_зарп, Сотр_отд_номер).6Реляционная модель данныхСхема БД – это набор именованных отношений.Кортеж – это множество пар <Имя атрибута, Значение>,содержащее только одно вхождение каждого имени атрибута,принадлежащего схеме отношения.
Значение является допустимымзначением домена данного атрибута.Арность кортежа совпадает с арностью схемы отношения. Напрактике имя атрибута в кортеже опускается, тогда его роль играетномер позиции, которую атрибут занимает в схеме отношения.Проще говоря, кортеж – это набор именованных значенийзаданного типа.Отношение – это множество кортежей, соответствующих однойсхеме отношения.7Реляционная модель данныхОбычным представлением отношения является плоская двумернаятаблица, заголовком которой является схема отношения, астроками – кортежи отношения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
