Базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД)

Организация данных во внутримашинной сфере характеризуется на двух уровнях – логическом и физическом.

Физическая организация данных определяет способ размещения данных непосредственно на машинном носителе. Этот уровень обеспечивается автоматически прикладными программами, без вмешательства пользователя.

Пользователь в прикладных программах оперирует представлениями логической организа

ции данных.

Логическая организация данных

Для размещения одной и той же информации а ЭВМ могут быть использованы различные структуры и модели данных.

Модель данных – это совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими структурами. Выбор модели данных и структуры данных возлагается на пользователя и зависит от технического и программного обеспечения, определяется сложностью задач и объемом информации.

Существуют три основные модели данных

Файловая

Сетевая и иерархическая

Реляционная

Файловая модель.

Информационная база представляет собой совокупность не связанных между собой файлов из однотипных записей с линейной структурой.

Основные типы структур данных файловой модели – поле, запись, файл.

Запись является основной структурной единицей обработки данных и единицей обмена между оперативной и внешней памятью.

Поле – это элементарная единица логической организации данных которая соответствует отдельной, неделимой единице информации – реквизиту.

Запись – это совокупность полей, соответствующих логически связанным реквизитам. Структура записи определяется составом и последовательностью входящих в нее полей, каждое из которых содержит элементарное данное.

Файл – это множество одинаковых по структуре записей со значениями в отдельных полях, причем поля имеют единственное значение.

Каждый экземпляр записи однозначно идентифицируется уникальным ключом записи.

Ключи бывают 2х типов: первичный и вторичный.

Первичный ключ (ПК) – это одно или несколько полей, однозначно идентифицирующих запись. Если первичный ключ состоит из одного поля, он называется простым, если из нескольких полей – составным ключом.

Вторичный ключ (ВК) – в отличие от первичного, это такое поле, значение которого может повторяться в нескольких записях файла, т.е. он не является уникальным.

Если по значению первичного ключа может быть найден один единственный экземпляр записи, то по вторичному – несколько.

Средством эффективного доступа по ключу к записи файла является индексирование. При индексировании создается дополнительный файл, который содержит в упорядоченном виде все значения ключа файла данных. Для каждого ключа в индексном файле содержится указатель на соответствующую запись файла данных.

С помощью указателя на запись в файле данных осуществляется прямой доступ к этой записи.

Описание логической организации данных файловой модели

При описании логической организации данных каждому файлу присваивается уникальное имя, и дается описание структуры его записей. Описание структуры записей включает перечень входящих в нее полей и их порядок внутри записи.

Для каждого поля задается сокращенное обозначение – имя поля, формат поля – тип хранимого данного, длина поля и точность числовых данных.

Структуру файла можно представить в виде таблицы.

Сетевые и иерархические модели данных

Сетевая или иерархическая модель данных представляет соответствующий метод логической организации базы данных в СУБД. Такая модель является совокупностью взаимосвязанных объектов. Связь двух объектов отражает их подчиненность.

Структуры данных в моделях

К типовым структурам данных относятся элемент данных, агрегат данных, запись, база данных и т.д.

Элемент данных – это минимальная именованная структурная единица данных(аналог поля в файловых системах).

Агрегат данных – это именованное подмножество элементов данных или других агрегатах внутри записи. В агрегатах допускается множественный элемент, который содержит несколько значений элемента в одном экземпляре агрегата.

Запись – составной агрегат, который не входит в состав других агрегатов.

Тип записи – все множество экземпляров записи одинаковой структуры.

Запись конкретного типа является объектом в модели данных.

Особенности моделей

В иерархических моделях непосредственный доступ по ключу, как правило, возможен только к объекту самого высокого уровня, который не подчинен другим объектам.

В сетевых моделях непосредственный доступ по ключу может обеспечиваться к любому объекту независимо от уровня, на котором он находится в модели (структура объекта чаще всего линейная).

Сетевые модели данных по сравнению с иерархическими являются более универсальными.

Сетевые модели позволяют отображать также иерархические связи данных. В них отсутствует дублирование данных и технология работы с сетевыми моделями удобны для пользователя, т.к. доступ к данным не имеет ограничений. Допустимы всевозможные запросы.

Реляционная модель данных

Реляционная модель имеет простую структуру данных, удобное для пользователя табличное представление данных и удобный доступ к данным. Реляционная модель данных является совокупностью простейших двумерных таблиц-отношений. Связи между двумя логически связанными таблицами в реляционной модели устанавливаются по равенству значений одинаковых атрибутов таблиц-отношений.

Операции обработки реляционной модели основаны на использовании универсального аппарата алгебры отношений и реляционного счисления.

Структура данных реляционной модели.

Таблица является основным типом структуры данных реляционной модели. Структура таблицы определяется совокупностью столбцов. В каждой строке таблицы содержатся по одному значению в соответствующем столбце. В таблице не может быть двух одинаковых строк. Общее число строк не ограничено. Столбец – это атрибут (элемент данных). Каждый столбец имеет имя. Один или несколько атрибутов, значения которых однозначно идентифицируют строку таблицы, являются ключом таблицы. В реляционном подходе к построению баз данных используется терминология теории отношений. Простейшая двумерная таблица определяется как отношение. Столбец таблицы со значениями соответствующего атрибута называется доменом, а строки со значением разных атрибутов – кортежем.

R (Отношение)

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 } имена атрибутов (столбцов)

K1 d11 d12 d13 d14 d15 d16 d17 R={К1, К2, К3, К4}

K2 d21 d22 d23 d24 d25 d26 d27 К2={d21, d22, d23, d24, d25, d26, d27}

K3 … . … . … . … d35 … . …. D5={d15, d25, d35, d45}

K4 … . … . … . … d45 … . ….

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Ki – кортеж

Di – домен

Ai – атрибут

Ri – таблица-отношение

Ключ таблицы – отношения.

Т.к. кортежи не должны повторяться внутри таблицы – отношения, соответственно они имеют уникальный первичный ключ (т.е. один из атрибутов таблицы будет являться ключом).

Для логической связи таблицы-отношения R1 с другой таблицей-отношением R2 первая таблица-отношение должна содержать внешний ключ. Внешним ключом подчиненной таблицы является вторичный ключ этого отношения, который в то же время выполняет роль первичного ключа в главной таблице.

 Скачать реферат