Содержание лекции Модели данных Лекция 4 по

Содержание лекции Модели данных Лекция № 4 по дисциплине «БАЗЫ ДАННЫХ» для потока ПМЭ-ВМЭ-ПЭГ Иерархическая древовидная структура модели Сетевая модель Реляционная модель (РМД) Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Лекции по дисциплине «БД» 1

Модели данных 10. 02. 2018 Ядром БД является модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки. Модель данных, то есть концептуальное описание предметной области — самый абстрактный уровень проектирования баз данных. Различают иерархическую, сетевую и реляционную модели Модели данных 2

Содержание лекции Модели данных Лекция № 4 по дисциплине «БАЗЫ ДАННЫХ» для потока ПМЭ-ВМЭ-ПЭГ Иерархическая древовидная структура модели Сетевая модель Реляционная модель (РМД) Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Лекции по дисциплине «БД» 3

Модели данных 10. 02. 2018 Иерархическая модель позволяет строить БД с древовидной структурой. В них каждый узел содержит свой тип данных (сущность). На верхнем уровне дерева имеется один узел – корень, на следующем уровне располагаются узлы, связанные с этим корнем, затем узлы, связанные с узлами предыдущего уровня, и т. д. Каждый узел может иметь только одного предка Иерархическая древовидная структура модели 4

Модели данных 10. 02. 2018 Иерархическая древовидная структура модели 5

Модели данных Поиск данных всегда начинается с корня. Затем производится спуск с одного уровня на другой пока не будет достигнут искомый уровень. Перемещения от одной записи к другой осуществляются с помощью ссылок. 10. 02. 2018 Иерархическая древовидная структура модели 6

Модели данных 10. 02. 2018 Достоинствами иерархической модели являются простота описания иерархических структур реального мира, а также быстрое выполнение запросов, соответствующих структуре данных. Недостатки иерархической модели в том, что они часто содержат избыточные данные и не всегда удобно каждый раз начинать поиск нужных данных с корня. Иерархическая древовидная структура модели 7

Содержание лекции Модели данных Лекция № 4 по дисциплине «БАЗЫ ДАННЫХ» для потока ПМЭ-ВМЭ-ПЭГ Иерархическая древовидная структура модели Сетевая модель Реляционная модель (РМД) Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Лекции по дисциплине «БД» 8

Модели данных В сетевой модели возможны связи всех информационных объектов со всеми. Например, каждый преподаватель может обучать много студентов и каждый студент может обучаться у многих преподавателей. 10. 02. 2018 Сетевая модель 9

Модели данных 10. 02. 2018 Использование иерархической и сетевой моделей ускоряет доступ к информации, но требует значительных ресурсов памяти, так каждый элемент данных содержит ссылки на другие элементы. Характерна сложность реализации СУБД. Сетевая модель 10

Содержание лекции Модели данных Лекция № 4 по дисциплине «БАЗЫ ДАННЫХ» для потока ПМЭ-ВМЭ-ПЭГ Иерархическая древовидная структура модели Сетевая модель Реляционная модель (РМД) Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Лекции по дисциплине «БД» 11

Модели данных РМД была разработана в начале 1970 -х годов Эдгаром Ф. Коддом. В ней информация представляется в виде двумерных таблиц, а операции сводятся к манипуляциям с таблицами. В 1980 -х годах она получила широкое распространение, а реляционные СУБД стали промышленным стандартом. Причины доминирования РМД обусловлены тем, что имеются: 10. 02. 2018 Реляционная модель (РМД) 12

Модели данных 10. 02. 2018 • развитая теория (реляционная алгебра); • аппарат сведения других моделей данных к РМД; • специальные средства ускоренного доступа к информации; • стандартизированный высокоуровневый язык запросов к БД, позволяющий манипулировать данными без знания физической организации БД. Реляционная модель (РМД) 13

Модели данных Объектно-ориентированная модель начала разрабатываться в 1990 -е годы с появлением объектно-ориентированных языков. Такие БД хранят методы классов, что позволяет интегрировать данные и их обработку в приложениях. 10. 02. 2018 Объектно-ориентированная модель 14

Модели данных 10. 02. 2018 Реляционные базы данных — один из самых сложных типов коммерческих приложений. Все остальные типы систем, как правило, имеют более-менее близкие аналогии в реальном мире. С точки зрения практического использования: • текстовые процессоры — это усовершенствованная пишущая машинка; • электронные таблицы, несомненно, легко освоит не только бухгалтер, но и любой другой пользователь; Реляционная модель (РМД) 15

Модели данных 10. 02. 2018 • работа с электронной почтой достаточно похожа на обычную отправку корреспонденции; • при создании парадигмы Windows Desktop была использована аналогия с письменным столом, за которым работает сотрудник — весьма приблизительная, но все приходят только с опытом. же довольно близкая к реальности. И только при работе с базами данных от пользователей требуются особые навыки и умения, которые приходят только с опытом. Реляционная модель (РМД) 16

Модели данных 10. 02. 2018 Райордан Р. [6] сравнивает системы, работающие с БД, с одним из абстрактных разделов математики — они помогают создать модель реального мира, но сами являются абстрактными понятиями и реально не существуют. Вряд ли удастся назвать хоть один объект реального мира, похожий на реляционную базу данных по нормальным признакам. Разве что библиотечные каталоги, где на карточках хранятся сведения об авторе, названии и тематике книг, немного напоминают их. . . Реляционная модель (РМД) 17

Модели данных 10. 02. 2018 И все же библиотечный каталог представляет собой всего лишь отдельные наборы данных, упорядочить и систематизировать которые может только библиотекарь. Заметьте: автор говорит о БД, а не о таблицах. Таблицы, несомненно, реальное понятие, и вряд ли найдется хоть один пользователь компьютерной системы, ни разу не слыхавший о них. Простейшие примеры таблиц — телефонные книги и словари. Но реляционные базы данных — это, разумеется, не таблицы; точнее, они содержат таблицы, но сами по себе являются гораздо более сложным и абстрактным понятием. Реляционная модель (РМД) 18

Основные понятия РМД – Сущности 10. 02. 2018 Приведем простейший пример: «Покупатели покупают товары. Сотрудники продают товары покупателям. Поставщики поставляют товары» . Существительные «покупатели» , «товары» , «сотрудники» и «поставщики» , вне всякого сомнения, будут являться сущностями. События, описываемые глаголами «покупать» и «продавать» , также являются сущностями; однако здесь есть несколько тонкостей, незаметных на первый взгляд [6]. Основные понятия РМД - Сущности 19

Основные понятия РМД – Сущности 10. 02. 2018 Как правило, чтобы составить список сущностей, одной беседы с заказчиком недостаточно. Нужно просмотреть как можно больше документов, имеющих отношение к предметной области. Заполняемые бланки, отчеты, инструкции для персонала — это настоящая сокровишница, из которой и следует извлекать ≪кандидаты≫ в сущности. Причем анализировать документы следует предельно внимательно. Основные понятия РМД - Сущности 20

Основные понятия РМД – Сущности 10. 02. 2018 Большинство сущностей моделируют объекты или события реального мира, примерами могут служить клиенты, товары, или звонки в службу продаж. Это конкретные сущности. Сущности также могут моделировать и абстрактные понятия. Здесь наиболее яркий пример — сущность, моделирующая отношения между сущностями: скажем, тот факт, что некий торговый агент отвечает за определенного клиента, или что некий студент записан на определенный курс лекций. Основные понятия РМД - Сущности 21

Основные понятия РМД – Сущности 10. 02. 2018 В математических дисциплинах понятию «таблица» соответствует понятие «отношение» (relation). Таблица отражает объект реального мира – сущность, а каждая ее строка отражает конкретный экземпляр сущности. Каждый столбец имеет уникальное для таблицы имя. Строки не имеют имен, порядок их следования не определен, а количество логически не ограничено. Основные понятия РМД - Сущности 22

Основные понятия РМД – Сущности 10. 02. 2018 Одним из основных преимуществ РМД является однородность (каждая строка таблицы имеет один формат). Пользователь сам решает вопрос, обладают ли соответствующие сущности однородностью. Этим решается проблема пригодности модели. Основные элементы РМД показаны на рисунке. Основные понятия РМД - Сущности 23

Основные элементы РМД 10. 02. 2018 Основные элементы РМД 24

Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Отношение представляет собой двумерную таблицу, содержащую некоторые данные. Сущность – объект любой природы, данные о котором хранятся в БД. Атрибуты – свойства, характеризующие сущность (столбцы). Степень отношения – количество столбцов. Основные элементы РМД 25

Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Схема отношения – список имен атрибутов, например, СОТРУДНИК (№, ФИО, Год рождения, Должность, Кафедра). Домен – совокупность значений атрибутов отношения (тип данных). Кортеж – строка таблицы. Кардинальность (мощность) – количество строк в таблице. Основные элементы РМД 26

Альтернативные варианты терминов в РМД Официальные термины Альтернативный вариант 1 вариант 2 Отношение Таблица Файл Кортеж Строка Запись Атрибут Столбец Поле 10. 02. 2018 Альтернативные варианты терминов в РМД 27

Основные понятия РМД 10. 02. 2018 В разрабатываемой системе будут храниться записи об определенных параметрах каждой из сущностей. Эти параметры называются атрибутами сущностей. Например, если в вашей системе присутствует такая сущность, как Customer (Покупатель), вам, скорее всего, потребуется хранить имена и фамилии, и возможно, род деятельности клиентов. Основные элементы РМД - Атрибуты 28

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 При моделировании такого события, как звонок в службу технической поддержки потребуется знать: кто звонил, время звонка, и удалось ли успешно разрешить проблему, с которой обратился клиент. Основные элементы РМД - Атрибуты 29

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Определение атрибутов, которые нужно включить в разрабатываемую модель — это семантический процесс. Решая эту задачу, нужно основываться на том, что реально означают хранимые данные и как они будут использоваться. Основные элементы РМД - Атрибуты 30

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Возьмем простейший пример — адрес. Определите ли вы адрес как одну сущность (Address) или как несколько сущностей (House. Number - номер дома, Street улица, City - город, Zip. Code - почтовый индекс)? Основные элементы РМД - Атрибуты 31

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Большинство разработчиков баз данных автоматически разобьют адрес на несколько атрибутов — ведь структурированными данными обычно легче манипулировать. Но порой это не так, а значит, данное правило отнюдь нельзя считать непреложным. Основные элементы РМД - Атрибуты 32

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Предположим, мы создаем БД адресов для местного клуба любителей рок-музыки. В ней должны храниться адреса членов клуба, чтобы их можно было распечатать на конвертах или наклейках при отправке корреспонденции. Основные элементы РМД - Атрибуты 33

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Поскольку все члены клуба живут в одном городе, имеет смысл хранить их адреса в формате больших двоичных объектов, представляющих собой отдельные фрагменты текста, которые могут содержать несколько строк. Эти несколько строк выводятся целиком в ответ на запрос. Основные элементы РМД - Атрибуты 34

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Ну а если клиент американская компания, предлагающая покупателям свои товары через Интернет? Чтобы определить размер налога с продаж, нужно знать, в каком штате живет покупатель, заказавший товар. Если использовать тот же подход, что и в случае с базой данных для местного клуба любителей рок-музыки, то конечно, мы столкнемся с непростой задачей: как извлечь информацию о штате из длинного фрагмента текста. Поэтому вполне естественно моделировать одну из составных частей адреса (штат) как отдельную сущность. Основные элементы РМД - Атрибуты 35

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Первичный ключ – это атрибут, уникально идентифицирующий строки отношения. Первичный ключ из нескольких атрибутов называется составным. Первичный ключ не может быть полностью или частично пустым (иметь значение null). Ключи, которые можно использовать в качестве первичных, называются потенциальными или альтернативными ключами. Основные элементы РМД 36

Основные понятия РМД – атрибуты 10. 02. 2018 Внешний ключ – это атрибут (атрибуты) одной таблицы, который может служить первичным ключом другой таблицы, является ссылкой на первичный ключ другой таблицы (рисунок 2). Основные элементы РМД 37

Альтернативные варианты терминов в РМД Основные понятия РМД Отношения СТУДЕНТ (ФИО, Группа, Специальность) и ПРЕДМЕТ (Назв Пр, Часы) связаны отношением СТУДЕНТ_ПРЕДМЕТ (ФИО, Назв_Пр, Оценка), в котором внешние ключи ФИО и Назв_Пр образуют составной ключ. 10. 02. 2018 Альтернативные варианты терминов в РМД 38

Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Современный уровень технологии не позволяет создать модель БД, которую можно было бы назвать абсолютно правильной, опираясь на неопровержимые доказательства. В каждом конкретном случае вы можете доказать, что в данной реализации допущены такие-то и такие ошибки, однако невозможно доказать, что ошибки в реализации отсутствуют. Тем не менее, проектируя базы данных, разработчики пользуются общими стратегическими подходами. Первое правило: начните с результата и старайтесь по возможности упрощать модель, а не усложнять ее. Основные понятия РМД 39

Основные понятия РМД 10. 02. 2018 Современный уровень технологии не позволяет создать модель БД, которую можно было бы назвать абсолютно правильной, опираясь на неопровержимые доказательства. В каждом конкретном случае вы можете доказать, что в данной реализации допущены такие-то и такие ошибки, однако невозможно доказать, что ошибки в реализации отсутствуют. Тем не менее, проектируя базы данных, разработчики пользуются общими стратегическими подходами. Первое правило: начните с результата и старайтесь по возможности упрощать модель, а не усложнять ее. Основные понятия РМД 40

Домашнее задание • Подготовить конспект 4 -ой лекции • ЭТО ваша шпаргалка на экзамен и тестирование БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ! E-mail 10. 02. 2018 gal_vasina 123@mail. ru Заключение 41