Сетевая модель данных. Сетевые бд Тип отношений сетевой модели данных
- — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN network database systemNDBS …
сетевая СУБД фирмы Borland Int - — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN Paradox LAN Pack … Справочник технического переводчика
Необходимо перенести в эту статью содержимое статьи Сетевая СУБД и поставить оттуда перенаправление. Вы можете помочь проекту, объединив статьи (cм. инструкцию по объединению). В случае необходимости обсуждения целесообразности объединения,… … Википедия
Иерархическая модель базы данных состоит из объектов с указателями от родительских объектов к потомкам, соединяя вместе связанную информацию. Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней.… … Википедия
Реляционная СУБД (РСУБД; иначе Система управления реляционными базами данных, СУРБД) СУБД, управляющая реляционными базами данных. Понятие реляционный (англ. relation отношение) связано с разработками известного английского специалиста в… … Википедия
Оптимизация запросов это 1) функция СУБД, осуществляющая поиск оптимального плана выполнения запросов из всех возможных для заданного запроса, 2) процесс изменения запроса и/или структуры БД с целью уменьшения использования вычислительных… … Википедия
Целью алгоритма соединения является реализация в конкретной СУБД операции соединения реляционной алгебры. Исходными данными для алгоритма являются два отношения (таблицы) и описание условия соединения. Результатом операции является отношение… … Википедия
Операция соединения (СУБД) реализация в конкретной СУБД операции соединения реляционной алгебры. Исходными данными для операции являются два отношения (таблицы) и описание условия соединения. Результатом операции является отношение… … Википедия
- (РСУБД; иначе Система управления реляционными базами данных, СУРБД) СУБД, управляющая реляционными базами данных. Понятие реляционный (англ. relation отношение) связано с разработками известного английского специалиста в области… … Википедия
Эта статья должна быть полностью переписана. На странице обсуждения могут быть пояснения. Объектно реляционная СУБД (ОРСУБД) реляционная СУБД (РСУБД), поддерживающая неко … Википедия
Негосударственное образовательное учреждение
Среднего профессионального образования
«Колледж предпринимательства и социального управления»
Контрольная по информатике
Студентка 3 курса заочного отделения
специальность 0603 «Финансы»
Шагабутдинова Альбина
ВАРИАНТ 7
1) Сетевые и иерархические модели данных. Структуры данных в моделях. Особенности и сравнение моделей.
2) Накопители на жестких магнитных дисках. Назначение. История развития.
3) Компьютерные вирусы. Вирусы в сети. Способы проникновения. Механизмы обнаружения вирусов.
4) Средства мультимедиа. Назначение. Дисковод для компакт дисков. Колонки.
Вопрос № 1
Сетевые и иерархические модели данных . Структуры данных в моделях . Особенности и сравнение моделей .
Сетевая модель
В 1971 группа DTBG (Database Task Group) представила в американский национальный институт стандартов отчет, который послужил в дальнейшем основой для разработки сетевых систем управления базами данных. Стандарт сетевой модели впервые был определен в 1975 году организацией CODASYL (Conference of Data System Languages), которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания.
Сетевая модель данных опирается на математическую теорию направленных графов. Базовыми элементами сетевой модели являются : Элемент данных – минимальная информационная единица доступная пользователю. Агрегат данных – именованная совокупность элементов данных внутри записи или другого агрегата. Агрегат бывает двух видов – агрегат типа вектор и агрегат типа повторяющаяся группа . Например, агрегат <город, улица, дом, квартира>, которому можно присвоить имя Адрес, является агрегатом типа вектор. Примером, агрегата типа повторяющаяся группа может служить агрегат <месяц, сумма> с названием Зарплата. Агрегат повторяющаяся группа характеризуется числом повторений. В данном примере это число повторений равно 12. Запись - совокупность агрегатов или элементов данных, отражающих некоторую сущность предметной области. Например, записью будет <Фамилия, Зарплата>, где Фамилия – это элемент данных, а Зарплата – агрегат. Данную запись можно назвать Зарплата сотрудника. Тип записей – эта совокупность подобных записей. Например, в предыдущем случае типом записи будет совокупность всех записей Зарплата сотрудника, выражающая множество сотрудников некоторого отдела. Тип записей представляет (моделирует) некоторый класс реального мира. Набор - именованная двухуровневая иерархическая структура, которая содержит запись владельца и запись (или записи) членов. Наборы отражают связи «один ко многим» и «один к одному» между двумя типами записей. На рисунке 1. представлен пример набора. Здесь Отдел – запись–владелец, сотрудник - запись-член. Тип набора определяет связь между двумя типами записей. Каждый экземпляр типа набора содержит один экземпляр записи владельца и произвольное количество записей-членов. Среди всех наборов в сетевой модели допускается существование наборов, не имеющих владельцев. Такие наборы называются сингулярными . Владельцами сингулярных наборов формально считается система. Сингулярные наборы предназначены для доступа к экземплярам отдельных записей.
Рис .1. Набор в сетевой модели данных
Резюмируя выше сказанное, будем говорить, что структура базы данных в сетевой модели задается типами записей и типами наборов.
Отметим некоторые особенности построения сетевой модели .
База данных может состоять из произвольного количества записей и наборов различных типов.
Связь между двумя записями может выражаться произвольным количеством наборов.
В любом наборе может быть только один владелец.
Тип записи может быть владельцем в одних типах наборов и членом в других типах наборов.
Тип записи может не входить ни в какой тип наборов.
Для управления сетевой базой данных используется специальный язык , который можно разбить на следующие разделы .
Язык описания данных в сетевой модели.
· Описание базы данных (размещение).
· Описание элементов, агрегатов и записей.
· Описание наборов.
Язык манипулирования данными.
· Навигационные операции. С помощью операций навигации (группа операций FIND) двигаясь по связям можно переходить от одной текущей записи к другой. Соответственно операции модификации осуществляются над текущей записью.
· Операции модификации. Операции модификации осуществляют:
· Добавление новых экземпляров отдельных типов записей.
· Экземпляров новых наборов.
· Удаление экземпляров записей и наборов.
· Модификацию отдельных составляющих внутри конкретных экземпляров записей.
Иерархическая модель .
Исторически иерархическая модель появилась раньше сетевой. Она наиболее проста из всех моделей данных. Самой известной иерархической системой позволяющей создавать иерархические базы данных является система IMS (Information Management System) фирмы IBM, используемая в свое время для поддержки лунного проекта «Аполлон». Появление иерархической модели связано с тем, что в реальном мире очень многие связи соответствуют иерархии, когда один объект выступает как родительский, а с ним может быть связано множество подчиненных объектов.
Основными информационными единицами в иерархической модели являются : база данных ( БД ) , сегмент и поле . Поле данных определяется как минимальная, неделимая единица данных, доступная пользователю с помощью СУБД. Выделяют также тип поля , представляющий собой совокупность полей одного типа. Сегмент состоит из конкретных экземпляров полей. Тип сегмента - совокупность входящих в него типов полей. Иерархическая модель представляет собой неориентированный граф, в вершинах которого располагаются сегменты (или типы сегмента). Особенностью такой модели является то, что каждый сегмент может иметь не более одного предка, произвольное количество потомков и, по крайней мере, одно поле. Сегмент, который не имеет потомков, называют листовым сегментом . Иерархическое дерево начинается с одного сегмента, называемого корневым сегментом . Очень важно, что каждый сегмент должен иметь свое уникальное имя или идентификатор.
На рисунке 1.1 схематически представлена иерархическая структура. Узлы (сегменты) соединены друг с другом связующими дугами. Сегмент A является корневым сегментом. Сегменты B, E, H, J, I являются листовыми сегментами. Каждый сегмент, при этом, может содержать произвольное количество полей.
Для иерархической модели данных выделяют два языковых средства:
· язык описания данных
· язык модификации данных
Описание базы данных предполагает описание всех ее сегментов и установление связей между ними.
Рис .1.1. Иерархическая структура
Пример иерархической структуры. Иерархическая модель довольно удобна для представления предметных областей, так как иерархические отношения довольно часто встречаются между сущностями реального мира. Но иерархическая модель не поддерживает отношения «многие ко многим», когда множество объектов одного типа связаны с множеством объектов другого типа. Предположим, что требуется построить модель отношения между множеством собственников жилья и множеством квартир. Если основной вопрос будет заключаться в определении того, каким жильем владеет тот или иной собственник, то естественно взять в качестве родительских узлов данные о собственнике. При этом каждый сегмент - собственник будет связан с N узлами – квартирами. Таким образом, по собственнику мы легко найдем все квартиры, которые находятся в его собственности. Однако проблема заключается в том, что у одной и той же квартиры может быть несколько собственников. Т.е. одна и та же квартира может встречаться в разных деревьях. В результате решения таких задач, как получение списка всех квартир, или получения всех собственников конкретной квартиры, будут уже не столь очевидными. Кроме того, сложной выглядит даже операция удаления из базы конкретной квартиры, поскольку для этого придется просматривать все деревья. Можно, конечно, построить параллельно деревья, в которых родительскими сегментами будут данные о квартирах, а порождаемыми сегментами – данные о владельцах, но в результате мы получим еще избыточность данных, что породит дополнительную проблему их согласованности.
ВОПРОС13! Сетевая модель данных. Одна из первых сетевых моделей данных, разработанная группой CODASYL (Conference of Data System Languages), была предложена в 1969 г. и развивалась до 80-х годов.
(Оригинал смотри здесь http://coronet.iicm.tugraz.at/wbtmaster/allcoursescontent/netlib/library.htm)
Первоначально сетевая модель замышлялась как инструмент для программистов. В качестве базового языка программирования был выбран Cobol.
К известным сетевым системам управления базами данных относятся: DBMS, IDMS, TOTAL, VISTA, СЕТЬ, СЕТОР, КОМПАС и др.
Основное достоинство сетевой модели – это высокая эффективность затрат памяти и оперативность.
Недостаток – сложность и жесткость схемы базы, а также сложность понимания. Кроме того, в этой модели ослаблен контроль целостности, так как в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями.
Сравнивая иерархические и сетевые базы данных, можно сказать следующее. В целом иерархические и сетевые модели обеспечивают достаточно быстрый доступ к данным. Но поскольку в сетевых базах основная структура представления информации имеет форму сети, в которой каждая вершина (узел) может иметь связь с любой другой, то данные в сетевой базе более равноправны, чем в иерархической, так как доступ к информации может быть осуществлен, начиная с любого узла.
Однако следует отметить жесткость организации данных в иерархических и сетевых моделях. Доступ к информации осуществляется только в соответствии со связями, определенными при проектировании структуры конкретной базы данных. Базы данных с такими моделями сложно реорганизовывать.
Недостатком этих моделей является и сложность механизма доступа к данным, а также необходимость на физическом уровне четко определять связи данных. А поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на некоторые другие элементы, то для этого требуются значительные ресурсы памяти ЭВМ. Кроме того, для таких моделей характерна сложность реализации систем управления базами данных.
Сетевая модель – это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 18). Реальный пример иерархической модели представлен на рис. 19.
Рис. 18. Представление связей в сетевой модели данных
Рис. 19. Пример сетевой модели данных
Сетевая база данных состоит из наборов записей, которые связаны между собой так, что записи могут содержать явные ссылки на другие наборы записей. Тем самым наборы записей образуют сеть. Связи между записями могут быть произвольными, и эти связи явно присутствуют и хранятся в базе данных.
Над данными в сетевой базе могут выполняться следующие операции:
· Добавить – внести запись в базу данных.
· Извлечь – извлечь запись из базы данных.
· Обновить – изменить значение элементов предварительно извлеченной записи.
· Удалить – убрать запись из базы данных.
· Включить в групповое отношение – связать существующую подчиненную запись с записью-владельцем.
· Исключить из группового отношения – разорвать связь между записью-владельцем и записью-членом.
· Переключить – связать существующую подчиненную запись с другой записью-владельцем в том же групповом отношении.
________________________________________________________________________________
Базовыми объектами сетевой модели являются:
· элемент данных;
· агрегат данных;
· запись;
· набор данных.
Элемент данных - то же, что и в иерархической модели, то есть минимальная информационная единица, доступная пользователю с использованием СУБД.
Агрегат данных соответствует следующему уровню обобщения в модели. В модели определены агрегаты двух типов:
· агрегат типа вектор и
· агрегат типа повторяющаяся группа .
Агрегат данных имеет имя, и в системе допустимо обращение к агрегату по имени. Агрегат типа вектор соответствует линейному набору элементов данных. Например, агрегат Адрес может быть представлен следующим образом:
Агрегат типа повторяющаяся группа соответствует совокупности векторов данных. Например, агрегат Зарплата соответствует типу повторяющаяся группа с числом повторений 12.
Записью называется совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Понятие записи соответствует понятию "сегмент" в иерархической модели. Для записи, так же как и для сегмента, вводятся понятия типа записи и экземпляра записи.
Следующим базовым понятием в сетевой модели является понятие "Набор". Набором называется двухуровневый граф, связывающий отношением "один-ко-многим" два типа записи.
Набор фактически отражает иерархическую связь между двумя типами записей. Родительский тип записи в данном наборе называется владельцем набора, а дочерний тип записи - членом того же набора.
Для любых двух типов записей может быть задано любое количество наборов, которые их связывают. Фактически наличие подобных возможностей позволяет промоделировать отношение "многие-ко-многим" между двумя объектами реального мира, что выгодно отличает сетевую модель от иерархической. В рамках набора возможен последовательный просмотр экземпляров членов набора, связанных с одним экземпляром владельца набора.
Между двумя типами записей может быть определено любое количество наборов: например, можно построить два взаимосвязанных набора. Существенным ограничением набора является то, что один и тот же тип записи не может быть одновременно владельцем и членом набора.
В качестве примера рассмотрим таблицу, на основе которой организуем два набора и определим связь между ними:
| Преподаватель | Группа | День недели | № пары | Аудитория | Дисциплина |
| Иванов | Понедельник | 22-13 | КИД | ||
| Иванов | Понедельник | 22-13 | КИД | ||
| Карпова | Вторник | 22-14 | БЗ и ЭС | ||
| Карпова | Вторник | 22-14 | БЗ и ЭС | ||
| Карпова | Вторник | 22-14 | БД | ||
| Смирнов | Вторник | 23-07 | ГВП | ||
| Смирнов | Вторник | 23-07 | ГВП |
Экземпляров набора Ведет занятия будет 3 (по числу преподавателей), экземпляров набора Занимается у будет 4 (по числу групп). На рис.20 представлены взаимосвязи экземпляров данных наборов.
Рис. 20. Пример взаимосвязи экземпляров двух наборов
Среди всех наборов выделяют специальный тип набора, называемый "Сингулярным набором", владельцем которого формально определена вся система. Сингулярный набор изображается в виде входящей стрелки, которая имеет собственно имя набора и имя члена набора, но у которой не определен тип записи "Владелец набора". Например, сингулярный набор М.
Сингулярные наборы позволяют обеспечить доступ к экземплярам отдельных типов данных, поэтому если в задаче алгоритм обработки информации предполагает обеспечение произвольного доступа к некоторому типу записи, то для поддержки этой возможности необходимо ввести соответствующий сингулярный набор.
В общем случае сетевая база данных представляет совокупность взаимосвязанных наборов, которые образуют на концептуальном уровне некоторый граф.
Базы данных.
Лекция №12.
Базы данных (БД) – это данные, организованные в виде набора записей определенной структуры и хранящиеся в файлах, где, помимо самих данных, содержится описание их структуры.
Система управления базами данных (СУБД) – система, обеспечивающая ввод данных в БД, их хранение и восстановление в случае сбоев, манипулирование данными, поиск и вывод данных по запросу пользователя.
По моделям представления , базы данных делятся на:
Иерархические;
Сетевые;
Реляционные;
Объектно-реляционные.
Иерархические базы данных – это самая первая модель представления данных, в которой все записи базы данных представлены в виде дерева, с соотношением предок-потомок (рис. 30).
Фактически данные отношения реализуются в виде указателей на предков и потомков, содержащихся в самой записи. Такая модель представления данных связана с тем, что на ранних этапах, базы данных часто использовались для планирования производственного процесса: каждое выпускаемое изделие состоит из узлов, каждый узел из деталей и т.д.
Для того, чтобы знать сколько деталей каждого вида надо заказать, строилось дерево. Поскольку список составных частей изделия представлял собой дерево, то для его хранения в базе данных наилучшим образом подходила иерархическая модель организации данных.
Рис. 30. Иерархическая база данных.
Однако иерархическая модель не является оптимальной. Допустим, что один и тот же тип болтов используется в автомобиле 300 раз в различных узлах. При использовании иерархической модели, данный тип болтов будет фигурировать в базе данных 1 раз, а 300 раз (в каждом узле - отдельно). В данном случае, будет прослеживаться дублирование информации. Чтобы устранить этот недостаток была введена сетевая модель представления данных.
Сетевая база данных – это база данных, в которой одна запись может участвовать в нескольких отношениях предок-потомок (рис. 31). Т.е. фактически, база данных представляет собой не дерево, а граф.
Рис. 31. Сетевая база данных.
Физически данная модель также реализуется за счет хранящихся внутри самой записи указателей на другие записи, только, в отличие от иерархической модели, число этих указателей может быть произвольным.
И иерархическая и сетевая модели достаточно просты, однако они имеют общий недостаток: для того, чтобы получить ответ даже на простой вопрос, программист должен был написать программу, которая просматривала базу данных, двигаясь по указателям от одной записи к другой. Написание программы занимало некоторое время, и часто к тому моменту, когда такая программа была написана, необходимость в получении данных уже не требовалась. Поэтому в середине 80-х годов 20 века произошел практически повсеместный переход к реляционным базам данных.
В реляционной базе данных вся информации представляется в виде таблиц, и любые операции над данными – это операции над таблицами. Таблицы строят из строк и столбцов. Строки – это записи, а столбцы представляют собой структуру записи (каждый столбец имеет определенный тип данных и длину данных). Строки в таблице не упорядочены – не существует первой или десятой строки. Однако поскольку на строки необходимо как-то ссылаться, то вводится понятие «первичный ключ».
Первичный ключ – это столбец, значение которого во всех строках разные. Используя первичный ключ, можно однозначно ссылаться на любую строку таблицы. Первичный ключ может состоять и из нескольких столбцов (составной первичный ключ).
Некоторые СУБД требуют в явном виде указать первичный ключ таблицы, а некоторые позволяют пользователю не задавать для таблицы первичный ключ – в таком случае СУБД сама добавляет в таблицу столбец – первичный ключ, не отображаемый на экране (так, например, в СУБД Oracle у любой таблицы существует псевдо-столбец ROWID, формируемый Oracle, который содержит уникальный адрес каждой строки). Отношения предок-потомок в реляционных БД реализуются при помощи внешних ключей.
Внешний ключ – это столбец таблицы, значения которого совпадают со значениями первичного ключа некоторой другой таблицы.
Так, например, на рис. 32 столбец «Ответственный» таблицы «Мероприятия» является внешним ключом для таблицы «Сотрудники» (первичный ключ – столбец «Фамилия»).
Рис. 32. Отношения предок-потомок в реляционных базах данных.
Важным моментом является также использование значения NULL в таблицах реляционной базе данных. NULL – это отсутствующее значение, отсутствие информации по данной позиции. Не допускается использование 0 или пробела вместо NULL: понятно, что «нулевой» объем продаж – это не тоже самое, что «неизвестный» объем продаж. По этой же причине, ни одно значение NULL не равно другому значению NULL. В реляционной базе данных, при запросах, группировке, сравнениях, и т.д., значения NULL обрабатываются особым образом.
Объектно-реляционные базы данных появились в последнее время у значительного числа производителей СУБД (Oracle, Informix, PostgreSQL) и сочетают в себе реляционную модель данных с концепциями объектно-ориентированного программирования (полиморфизм, инкапсуляция, наследование).
В сетевой структуре любой элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 4.3), и каждый из элементов может являться входом в структуру. Данные в сетевой модели представлены в виде совокупностей записей, а связи – в виде наборов. Сетевая модель является обобщением иерархической модели.
рис. 4.3. Сетевая модель данных.
Сетевую структуру также можно описать с помощью исходных и порожденных элементов: каждый элемент может иметь как несколько порожденных, так и несколько исходных элементов. В ней порожденные элементы располагаются ниже исходных. В простых сетевых структурах между парой элементов поддерживается отношение «один – ко – многим». Направление и характер связи между элементами не является очевидным, и поэтому направление связи должно быть указано.
В сетевых БД все данные считаются потенциально взаимосвязанными. Примером может служить Служба поиска информации , которой пользуются члены парламента, где могут быть вызваны документы, относящиеся к какому-либо делу или имеющие определенную ссылку. Существует функция ключевого слова, позволяющая «помечать» некоторые слова в тексте, как ключевые. Операция вызова выведет названия тех документов, в которых присутствуют эти слова.
Пример схемы простейшей сетевой БД показан на рис. 4. Типы связей обозначены надписями на соединяющих линиях.
рис. 4.4. Пример сетевой БД.
Типичные операции в сетевой модели:
Найти следующую запись данного типа и сделать ее текущей;
Извлечь запись в буфер прикладной программы для обработки;
Заменить в записи значения указанных элементов данных;
Запомнить запись из буфера в БД.
Первая сетевая структура появилась в середине 60-х годов прошлого века. Это была система IDS (Integrated Data Store) фирмы General Electric. Сетевая СУБД создавалась для представления более сложных взаимосвязей между данными, чем те, которые можно было моделировать с помощью иерархических структур.
Наибольшее распространение среди сетевых моделей получила модель КОДАСИЛ (CODASYL Conference on Data System Language – Ассоциация по языкам систем обработки данных), предложенная Рабочей группой по БД (DBTG – Data Base Task Group). Эта модель считается наиболее развитой сетевой моделью данных, постоянно развивается, поддерживается и сопровождается, являясь стандартом. Основная цель КОДАСИЛ – создание сетевой модели, позволяющей описывать отношения М:М, т.е. уменьшить недостатки иерархической модели.
Недостатки сетевой модели данных:
1. Обладает ограниченной гибкостью по отношению к изменению требований к данным и методам доступа.
2. Доступ к данным осуществляется путем перемещения (навигации) по структуре.
3. При работе с сетевыми БД прикладной программист должен знать массу терминов, изучить несколько внутренних языков СУБД, детально представлять логическую структуру БД для осуществления навигации среди различных экземпляров, наборов, записей и т.п. «Сетевая БД – это самый верный способ потерять данные».
Системы на основе сетевой модели не получили широкого распространения на практике. Наиболее известными сетевыми СУБД являются следующие: DSM (корпорация UNIVAC), IDMS (Cullinane), DBMS (DEC), IDS (Honeywell), db_VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.
Иерархическая и сетевая модели считаются моделями БД первого поколения . Помимо перечисленных выше их недостатков этим двум моделям присущи общие недостатки :
1. Даже для выполнения простых запросов с использованием переходов и доступом к определенным записям необходимо создавать достаточно сложные программы.
2. Независимость от данных существует лишь в минимальной степени.
3. Отсутствие общепризнанных теоретических основ.
Недостатки иерархической и сетевой модели являются следствием того, что они тесно связаны с концепциями традиционной обработки файлов.