Пример формирования модели данных Применение того или

Пример формирования модели данных

Применение того или иного вида взаимосвязей определило три основные модели баз данных: иерархическую, сетевую, реляционную. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 2

Для пояснения логической структуры основных моделей баз данных рассмотрим такую простую задачу: необходимо разработать логическую структуру БД для хранения данных о трех поставщиках: П 1, П 2 и П 3, которые могут поставлять товары Т 1, Т 2 и Т 3 в следующих комбинациях: поставщик П 1 - все три вида товаров, поставщик П 2 товары Т 1 и Т 3, поставщик П 3 -товары Т 2 и Т 3. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 3

Сначала построим логическую модель БД, основанную на иерархическом подходе. Иерархическая модель представляется в виде древовидного графа, в котором объекты выделяются по уровням соподчиненности (иерархии) объектов. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 4

На верхнем, первом уровне находится информация об объекте "поставщики" (П), на втором - о конкретных поставщиках П 1, П 2 и П 3, на нижнем, третьем, уровне - о товарах, которые могут поставлять конкретные поставщики. В иерархической модели должно соблюдаться правило: каждый порожденный узел не может иметь больше одного порождающего узла (только одна входящая стрелка); в структуре может быть только один непорожденный узел (без входящей стрелки) - корень. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 5

Узлы, не имеющие входных стрелок, носят название листьев. Узел интегрируется как запись. Для поиска необходимой записи нужно двигаться от корня к листьям, т. е. сверху вниз, что значительно упрощает доступ. Достоинство иерархической модели данных состоит в том, что она позволяет описать их структуру, как на логическом, так и на физическом уровне. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 6

Недостатками данной модели являются жесткая фиксированность взаимосвязей между элементами данных, вследствие чего любые изменения связей требуют изменения структуры, а также жесткая зависимость физической и логической организации данных. Быстрота доступа в иерархической модели достигнута за счет потери информационной гибкости (за один проход по дереву невозможно, например, получить информацию о том, какие поставщики поставляют, скажем, товар Т 1). Указанные недостатки ограничивают применение иерархической структуры. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 7

В иерархической модели используется вид связи между элементами данных "один ко многим". Если применяется взаимосвязь вида "многие ко многим", то приходят к сетевой модели данных. Сетевая модель базы данных для поставленной задачи представлена в виде диаграммы связей. На диаграмме указаны независимые (основные) типы данных П 1, П 2 и П 3, т. е. информация о поставщиках, и зависимые - информация о товарах Т 1, Т 2 и Т 3. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 8

В сетевой модели допустимы любые виды связей между записями и отсутствует ограничение на число обратных связей. Но должно соблюдаться одно правило: связь включает основную и зависимую записи. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 9

Достоинство сетевой модели БД - большая информационная гибкость по сравнению с иерархической моделью. Однако сохраняется общий для обеих моделей недостаток достаточно жесткая структура, что препятствует развитию информационной базы системы управления. При необходимости частой реорганизации информационной базы (например, при использовании настраиваемых базовых информационных технологий) применяют наиболее совершенную модель БД реляционную, в которой отсутствуют различия между объектами и взаимосвязями. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 10

В реляционной модели базы данных взаимосвязи между элементами данных представляются в виде двумерных таблиц, называемых отношениями. Отношения обладают следующими свойствами: каждый элемент таблицы представляет собой один элемент данных (повторяющиеся группы отсутствуют); элементы столбца имеют одинаковую природу, и столбцам однозначно присвоены имена; 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 11

в таблице нет двух одинаковых строк; строки и столбцы могут просматриваться в любом порядке вне зависимости от их информационного содержания. Преимуществами реляционной модели БД являются простота логической модели (таблицы привычны для представления информации); 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 12

гибкость системы защиты (для каждого отношения может быть задана правомерность доступа); независимость данных; возможность построения простого языка манипулирования данными с помощью математически строгой теории реляционной алгебры (алгебры отношений). Собственно, наличие строгого математического аппарата для реляционной модели баз данных и обусловило ее наибольшее распространение и перспективность в современных информационных технологиях. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 13

Для приведенной выше задачи о поставщиках и товарах логическая структура реляционной БД будет содержать три таблицы (отношения): R 1, R 2, R 3, состоящие соответственно из записей о поставщиках, о товарах и о поставках товаров поставщиками. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 14

R 1 поставщики П 1 П 2 П 3 2/18/2018 R 2 товары Т 1 Т 2 Т 3 R 3 (поставка товаров) П 1 Т 1 П 1 Т 2 П 1 Т 3 П 2 Т 1 П 2 Т 3 П 3 Т 2 "ИТ управления", Федорова А. В. П 3 Т 3 15

Реляционная база данных - это такая база данных, которая воспринимается ее пользователем как совокупность таблиц. Если детализировать записи приведенного примера, то получим структуру БД, изображенную на рис. 1. Эта база данных состоит из трех таблиц: R 1, R 2, R 3. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 16

Таблица R 1 представляет поставщиков. Каждый поставщик имеет номер, уникальный для этого поставщика, фамилию (естественно, неуникальную), значение рейтинга и местонахождение (город). Таблица R 2 описывает виды товаров. Каждый товар имеет уникальный номер, название, вес и цвет. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 17

В таблице R 3 отражена поставка товаров. Она служит для того, чтобы связать между собой две другие таблицы. Например, первая строка этой таблицы связывает определенного поставщика из таблицы R 1 (поставщика П 1) с определенным товаром из таблицы R 2 (с товаром Т 1). Иными словами, она представляет поставку товаров вида Т 1 поставщиком по фамилии П 1 и объем поставки, равный 300 шт. Таким образом, для каждой поставки имеется номер поставщика, номер товара и количество товара. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 18

Из приведенных на рис. 1 таблиц следует: • все значения данных являются атомарными, т. е. в каждой таблице на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение данных и никогда не бывает множества значений; • полное информационное содержание базы данных представляется в виде явных значений данных. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 19

Такой метод представления единственный, имеющийся в распоряжении реляционной базы данных. В частности, не существует каких-либо связей и указателей, соединяющих одну таблицу с другой. Для этой цели служат тоже таблицы. Так, таблица R 3 отражает связь таблиц R 1 и R 2. 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 20

R 1 (поставщики) Номер Фамилия Рейтинг поставщик а Иванов 20 П 1 П 2 П 3 2/18/2018 в Петро Сидор ов Город Москва 30 Курск 10 Краснодар "ИТ управления", Федорова А. В. 21

R 2 (товары) Номер товара Название Масса Цвет Т 1 Гайка 12 Красный Т 2 Болт 17 Зеленый Т 3 Шайба 5 Голубой 2/18/2018 "ИТ управления", Федорова А. В. 22

R 3 (поставка товаров) Номер поставщика П 1 П 1 П 2 П 3 2/18/2018 Номер детали Т 1 Т 2 Т 3 Т 1 Т 3 Т 2 Т 3 "ИТ управления", Федорова А. В. Количество 300 200 400 300 400 200 300 23