Введение в банки данных (стр. 7 )

6. Как отмечалось выше при рассмотрении принципов инфологического моделирования, понятия «объект», «свойство», «отношение» являются относительными. Так, в предложенной нами базовой инфологической модели выделяются разные виды объектов: простые, составные, агрегированные, обобщенные. В некоторых системах, например в IDEF, такой классификации объектов нет, и вместо этого используются разновидности отношений.

И тот, и другой подход имеет право на существование. Принципиальной разницы, влекущей за собой какие-то существенные последствия, в сравниваемых подходах нет.

Тема : Схемы и подсхемы.

Если бы назначением базы данных (БД) было только хранение данных, то ее структура была бы простой. Причина ее сложности в том, что она должна обеспечивать связи.

Прежде всего следует обсудить способ, с помощью которого пользователи БД представляют эти связи.

Структуру данных необходимо описывать формализованным образом. Описания логической и физической структур БД используется программными средствами управления БД при обработке требований пользователей на получение той информации, которую содержит БД. Описание логической структуры БД называется схемой. Схема представляет собой таблицу типов используемых данных. Она содержит имена объектов и их атрибуты и указывает на существующую между ними связь. Если схема содержит значения элементов данных, как на рис. 7. Ее называют экземпляром схемы.

На рис. 10 приведен пример схемы:

 

Рис.10

Сплошные линии, соединяющие блоки, отображают связи. Запись Заказ_на_закупку связана с записями Статья_закупки, в которых содержится заказ на закупку. Запись Поставщик связана с записями Расценка, описывающими поставляемые товары и расценки. Связи на схеме могут обеспечивать передачу такой информации, которая не представлена конкретными элементами данных, показанными на схеме.

Штриховые линии отображают перекрестные ссылки. Они не обеспечивают передачу дополнительной информации и если их убрать, то потери информации не произойдет.

Термин схема используется для определения полной таблицы всех типов элементов данных и типов записей, хранимых в БД. Термином подсхема определяют описание данных, которое использует ПП – лист. На основе одной схемы можно составить много различных подсхем. Например, на рис. 11 приведены подсхемы двух ПП – листов. Программисты имеют различные представления о данных, но обе подсхемы получены из схемы, приведенной на рис. 11.

Подсхема программиста А

 

Подсхема программиста В

Ни схемы, ни подсхемы не отражают способов физического запоминания данных. Существует 4 различных вида описания данных:

1.  подсхема – таблица, описывающая ту часть данных, которая ориентирована на нужды одной или нескольких прикладных программ.

2.  глобальное описание логической структуры БД или схема – таблица, логически описывающая всю БД. Она отражает представление о данных администратора БД.

3.  описание физической организации БД – таблица физического расположения данных на носителях информации. Это представление о данных нужно системному программисту, который занимается вопросами эффективности работы системы, расположения или поиска, а также вопросами использования методов сжатия данных.

4.  описание данных, которое система передает пользователю терминала БД как можно более близким к тому описанию данных, которое он использует в своей работе.

Связи этих четырех видов описания данных представлены на рисунке 12.

Следующий момент, который следует обсудить – это связи между элементами данных.

Взаимосвязь между двумя типами данных может быть простая и сложная. Под простой связью понимается такая связь, в которой элементы соединяются один с одним. Например, №_служащего и Имя, так как каждое имя имеет соответствующий №_служащего и наоборот.

Связь между служащим и отделом простая (каждый служащий может работать только в одном отделе), а связь между отделом и служащим сложная, называемая также «многие к одному», (в каждом отделе может работать много служащих).

Четыре типа связи возможны между двумя наборами элементов А и В. связь А с В может быть простой, а обратная связь – сложной и наоборот, а также обе связи могут быть простыми или сложными. На рис. 13 изображены все эти варианты.

А ↔В – один к одному; А В – один ко многим;

А В – многие к одному; А В – многие ко многим

Рис. 13.

На рис. 14 показаны два способа представления связей между двумя наборами элементов.

схема	Экземпляр схемы

 

№_служащего

53730

28719

53550

79623

15971

51883

№_отдела

044

172

090

№_отдела

№_служащего

схема	Экземпляр схемы

 

№_служащего

№_отдела

53730	044
28719	172
53550	044
79623	090
15971	172
51883	044

Рис.14

Правила изображения схемы

1.  отображать различие между именами записей, именами элементов данных и другими именами.

2.  отмечать идентификаторы записей.

3.  представлять ясно, какие связи являются простыми, а какие – «один ко многим».

4.  связи отличать от перекрестных ссылок

5.  связи между записями именовать или нумеровать.

6.  не использовать повторяющиеся имена.

Один из способов представления схемы, приведенной на рис. 15, в соответствии с этими правилами (стрелки не являются обязательными).

 

Рис. 15

Тема: Модели данных.

Совокупность данных, изображенных на рис. 7, описывается как двумерный (плоский) файл.

Каждая запись имеет одинаковый набор полей, и поэтому файл может быть представлен в виде двумерной матрицы. Типы структур могут быть представлены как деревья или сети.

1.  Деревья.

Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. На самом верхнем уровне иерархии имеется только один узел – корень.

Каждый узел, кроме корня, связан с одним узлом на более высоком уровне, называемым исходным узлом для данного узла. Каждый узел, кроме корня, связан с одним или несколькими элементами на более низком уровне. Они называются порожденными. Элементы, расположенные в корце ветви, то есть не имеющие порожденных, называются листьями.

Дерево может быть определено как иерархия узлов с двойными связями, такими что:

1)  самый верхний уровень иерархии имеет один узел, называемый корнем;

2)  все узлы, кроме корня, связываются с одним и только одним узлом на более высоком уровне по отношению к ним самим.

 

Рис. 16

Диаграмма дерева имеет высоту 4(число уровней), момент 22(число узлов), вес 16(число листьев), основание 1(число корней).

Сбалансированное дерево – дерево, в котором каждый узел имеет одинаковое число ветвей, причем процесс включения новых ветвей в узлы дерева идет сверху вниз, а на каждом уровне дерева – слева направо. На рис. 17 приведены примеры сбалансированных и несбалансированных деревьев.

 

Сбалансированное дерево

 

 

Несбалансированные деревья

Рис.17

Древовидная структура, в которой допускается не более двух ветвей для одного узла, называется двоичным деревом.