Реферат: Основные характеристики моделей данных
Реферат: Основные характеристики моделей данных
СОДЕРЖАНИЕ
1. |
Введение….….……………………………...…...……..…..…...…... |
2 |
2. |
Базы данных и системы управления ими
………………....…...…. |
4 |
2.1.
2.2.
2.3.
|
Базы
данных……..…………………..…….………...………….
Структурные
элементы базы данных…………...…………….
Системы
управления базами данных………………………….
|
4
4
5
|
3. |
Модели данных и их
виды………………………………....……… |
6 |
4. |
Иерархическая модель
данных...……………………...……...…… |
7 |
5. |
Сетевая модель
данных...…………………………………..……… |
9 |
6. |
Реляционная модель
данных………………….………………..….. |
11 |
7. |
Информационно-логическая модель
данных…………………..… |
16 |
8. |
Заключение...………………………………………………..……… |
18 |
10. |
Список используемой
литературы….……………………..……… |
19 |
1. ВВЕДЕНИЕ
Современная жизнь немыслима без
эффективного управления. Важной категорией являются системы обработки
информации, от которых во многом зависит эффективность работы любого
предприятия ли учреждения. Такая система должна:
-
обеспечивать
получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы;
-
позволять
легко определять тенденции изменения важнейших показателей;
-
обеспечивать
получение информации, критической по времени, без существенных задержек;
-
выполнять
точный и полный анализ данных.
Современные системы управления
базами данных (СУБД) в основном являются приложениями Windows, так как данная
среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ, нежели
среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только
широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может
в меньше степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал
программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным
ресурсам ЭВМ.
Среди наиболее
ярких представителей систем управления базами данных можно отметить: Lotus
Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual
FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз данных Microsoft SQL Server и
Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент-сервер».
Фактически, у любой современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой
компанией, имеющий аналогичную область применения и возможности, любое
приложение способно работать со многими форматами представления данных,
осуществлять экспорт и импорт данных благодаря наличию большого числа
конвертеров. Общепринятыми, также, являются технологии, позволяющие
использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров,
пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня
(чаще – диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования
интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного
значения на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное
приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом
«де-факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid
Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе
«открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных
прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем
обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще
упоминаются языки программирования Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые
позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по
скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами
«классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает
также широкое использование технологии «клиент-сервер».
Таким образом, на сегодняшний
день разработчик не связан рамками какого-либо конкретного пакета, а в зависимости
от поставленной задачи может использовать самые разные приложения. Поэтому,
более важным представляется общее направление развития СУБД и других средств
разработки приложений в настоящее время.
2. БАЗЫ ДАННЫХ
И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ
2.1.
Базы данных
Цель любой информационной системы – обработка данных об объектах
реального мира. Основные идеи современной информационной технологии базируются на концепции баз данных (БД).
База данных (БД) - это поименованная совокупность
структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.
Согласно данной концепции основой информационной
технологии являются данные, организованные
в БД, адекватно отражающие реалии действительности
в той или иной предметной области и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующей
предметной области. Под предметной областью принято понимать
часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и в
конечном счёте автоматизации, например, предприятие, ВУЗ и т.д.
Первые БД появились уже на заре 1-го поколения
ЭВМ представляя собой отдельные файлы данных или их
простые coвокупности.
Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по
различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием
признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.
Структурирование - это введение соглашений о способах
представления данных.
Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом
файле.
Пользователями базы данных могут быть различные прикладные программы, программные
комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей
или источников данных, называемые конечными пользователями.
2.1.
Структурные элементы базы данных
Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных
элементов, как поле, запись, файл (таблица).
Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует
неделимой единице информации - реквизиту. Для описания поля используются следующие
характеристики:
-
имя, например. Фамилия, Имя,
Отчество, Дата рождения;
-
тип, например, символьный,
числовой, календарный;
-
длина, например, 15 байт,
причем будет определяться максимально возможным количеством символов;
-
точность для числовых данных,
например два десятичных знака для отображения дробной части числа.
Запись - совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи — отдельная
реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.
Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной
структуры.
В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами
первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и вторичными
(ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по
значению вторичного ключа можно найти несколько записей).
2.2.
Системы управления базами данных
По мере увеличения объемов и структурной сложности
хранимой информации, а также расширения круга потребителей информации, определилась необходимость создания
удобных и эффективных систем интеграции хранимых
данных и управления ими. Теперь создание базы
данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются
централизованно с помощью специального программного инструментария - системы
управления базами данных (СУБД).
Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств,
необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и
организации поиска в них необходимой информации.
Первые СУБД, поддерживающие opганизацию и
ведение БД, появились в конце 60-х годов.
Использование СУБД обеспечивает лучшее управление данными, более
совершенную организацию файлов и более простое обращение к ним по сравнению с
обычными способами хранения информации.
3. МОДЕЛИ ДАННЫХ
И ИХ ВИДЫ
Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных
представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и
операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть
представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.
Модель данных - совокупность структур данных и операций их
обработки.
По способу установления связей
между данными СУБД основывается на использовании трёх основных видов модели: иерархической,
сетевой или реляционной; на комбинации этих моделей или на некотором их
подмножестве.
Однако различия
между этими моделями постепенно стираются, что
обусловлено прежде всего интенсивными работами в области
баз знаний (БЗ) и объектно-ориентированной инфотехнологией, о которой будет идти речь ниже.
Каждая из
указанных моделей обладает характеристиками, делающими ее наиболее удобной для
конкретных приложений. Одно из основных различий этих моделей состоит в том,
что для иерархических и сетевых СУБД их структура часто не может быть изменена
после ввода данных, тогда как для реляционных СУБД структура может изменяться в
любое время. С другой стороны, для больших БД, структура которых остается
длительное время неизменной, и постоянно работающих с ними приложений с
интенсивными потоками запросов на БД-обслуживание именно иерархические и
сетевые СУБД могут оказаться наиболее эффективными решениями, ибо они могут
обеспечивать более быстрый доступ к информации БД, чем реляционные СУБД.
4. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ ДАННЫХ
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных
между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими
отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево).
К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент
(узел), связь.
Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На
схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на
более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком
уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не
подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом)
уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д.
уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых
записей.
К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь
от корневой записи.
Каждому узлу структуры
соответствует один сегмент, представляющий собой
поименованный линейный кортеж полей данных.
Каждому сегменту (кроме S1-корневого) соответствует один входной и
несколько выходных сегментов. Каждый сегмент структуры лежит на единственном
иерархическом пути, начинающемся от корневого сегмента.
Следует отметить, что в настоящее время не разрабатываются СУБД,
поддерживающие на концептуальном уровне только иерархические модели. Как
правило, использующие иерархический подход системы, допускают связывание древовидных
структур между собой и/или установление связей внутри них. Это приводит к
сетевым даталогическим моделям СУБД.
К основным недостаткам иерархических моделей следует отнести:
неэффективность реализации отношений типа N:N,
медленный доступ к сегментам данных нижних уровней иерархии, четкая ориентация
на определенные типы запросов и др. В связи с этими недостатками ранее
созданные иерархические СУБД подвергаются существенным модификациям,
позволяющим поддерживать более сложные типы структур и, в первую очередь, сетевые
и их модификации.
5. СЕТЕВАЯ
МОДЕЛЬ ДАННЫХ
В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь)
каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.
Сетевая модель СУБД во многом подобна иерархической: если в иерархической модели для каждого сегмента
записи допускается только один входной сегмент при N выходных, то в сетевой
модели для сегментов допускается несколько входных сегментов наряду с
возможностью наличия сегментов без входов с точки зрения иерархической
структуры.
Графическое изображение структуры связей сегментов такого типа моделей
представляет собой сеть. Сегменты данных в сетевых
БД могут иметь множественные связи с сегментами старшего уровня. При этом
направление и характер связи в сетевых БД не являются столь очевидными, как в
случае иерархических БД. Поэтому имена и направление связей должны
идентифицироваться при описании БД.
Таким образом, под сетевой СУБД понимается система, поддерживающая
сетевую организацию: любая запись, называемая записью старшего уровня, может
содержать данные, которые относятся к набору других записей,
называемых записями подчиненного уровня. Возможно обращение ко всем записям в
наборе, начиная с записи старшего уровня. Обращение к набору записей
реализуется по указателям.
В рамках сетевых СУБД легко реализуются и иерархические даталогические модели.
Сетевые СУБД поддерживают сложные соотношения между типами данных, что
делает их пригодными во многих различных приложениях. Однако пользователи таких
СУБД ограничены связями, определенными для них разработчиками БД-приложений.
Более того, подобно иерархическим сетевые СУБД предполагают разработку БД
приложений опытными программистами и системными аналитиками.
Среди недостатков сетевых СУБД следует особо
выделить проблему обеспечения сохранности
информации в БД, решению которой уделяется повышенное внимание
при проектировании сетевых БД.
6. РЕЛЯЦИОННАЯ
МОДЕЛЬ ДАННЫХ
Понятие
реляционный (англ. relation — отношение) связано с разработками известного американского
специалиста в области систем баз данных, сотрудника фирмы IBM д-ра Е.
Кодда (Codd E.F., A Relational Model of Data for Large Shared
Data Banks. CACM 13: 6, June 1970), которым впервые был применен термин
"реляционная модель данных".
В течение долгого
времени реляционный подход рассматривался как удобный формальный аппарат
анализа баз данных, не имеющий практических перспектив, так как его реализация
требовала слишком больших машинных ресурсов. Только с появлением персональных
ЭВМ реляционные и близкие к ним системы стали распространяться, практически не
оставив места другим моделям.
Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для
пользователя табличным представлением и возможностью использования формального
аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.
Страницы: 1, 2
|