Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Конспект лекцій зміст модуль №1 «Основні поняття систем баз даних. Реляційна модель даних» 2

Конспект лекцій зміст модуль №1 «Основні поняття систем баз даних. Реляційна модель даних» 2




Сторінка2/7
Дата конвертації18.05.2017
Розмір0.69 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

1.2 Поняття інформація і дані. База даних як модель предметної області. Поле, кортеж, домен. Поняття ключа. Моделі даних

Система БД – це комп’ютеризована система збереження інформації, основне призначення якої – зберігати інформацію, надавая користувачам засоби її вилучення та модифікації. Інформація – відомості про об'єкти і явища навколишнього середовища, їхні параметри, властивості і стан, що сприймають інформаційні системи (живі організми, що керують машини й ін.) у процесі життєдіяльності і роботи. Дані – це будь-який сигнал, одержуваний і оброблений або людиною за допомогою органів почуттів, або технічним пристроєм. Зазначимо, що деякі автори не розрізняють цих понять.

Стосовно комп'ютерної обробки даних під інформацією розуміють деяку послідовність символічних позначень (букв, цифр, закодованих графічних образів і звуків і т.п.

Гра́фіка (нім. Graphik, грец. graphikos «написаний») - вид образотворчого мистецтва, для якого характерна перевага ліній і штрихів, використання контрастів білого і чорного та менше, ніж у живописі, використання кольору.
), яка несе значне навантаження і відображена в зрозумілому комп'ютеру виді. Предмети, процеси, явища матеріальної чи нематеріальної властивості, розглянуті з погляду їхніх інформаційних властивостей, називаються інформаційними об'єктами. Усі ці процеси, пов’язані з визначеними операціями над інформацією, називаються інформаційними процесами. Інформація має наступні властивості: вірогідність, повнота, точність, цінність, своєчасність, зрозумілість, приступність, стислість і т.д.

Будь-яка БД є складовою частиною деякої ІС, що має на увазі не тільки збереження даних, але і їхню обробку. При розробці БД звичайно виділяється кілька рівнів, за допомогою яких відбувається перехід від предметної області до конкретної реалізації БД засобами конкретної СКБД.

Предметна область – частина реального світу, яка підлягає вивченню з метою організації керування і, у кінцевому рахунку, автоматизації. Предметна область представляється великою кількістю фрагментів, наприклад, університет – факультетами, кафедрами, групами і т.д. Кожен фрагмент предметної області характеризується великою кількістю об'єктів і процесів, що використовують об'єкти, а також великою кількістю користувачів, які характеризуються різними поглядами на предметну область. У теорії проектування ІС предметну область (чи, якщо завгодно, увесь реальний світ у цілому) прийнято розглядати у виді трьох уявлень: уявлення предметної області в тім виді, як вона реально існує, як її сприймає людина (мається на увазі проектувальник БД), як вона може бути описана за допомогою символів. Тобто, кажуть, що ми маємо справу з реальністю, описом (уявленням) реальності і з даними, що відбивають це уявлення.

Моделі організації даних

Коли мова йде про моделі організації даних, то, як правило, розглядають ієрархічну, мережну та реляційну модель організації даних.

Ієрархічна модель

Організація даних у СКБД ієрархічного типу визначається в термінах: елемент, агрегат, запис (група), групове відношення, БД.    Атрибут (елемент даних) – найменша одиниця структури даних.

В програмуванні та комп'ютерних науках структу́ри да́них - це способи організації даних в комп'ютерах. Часто разом зі структурою даних пов'язується і специфічний перелік операцій, що можуть бути виконаними над даними, організованими в таку структуру.
Як правило, кожному елементу при описі БД привласнюється унікальне ім'я. По цьому імені до нього звертаються при обробці. Елемент даних також часто називають полем. Запис – іменована сукупність атрибутів. Використання записів дозволяє за одне звертання до бази одержати деяку логічно зв'язану сукупність даних. Саме записи змінюються, додаються і знищуються. Тип запису визначається складом її атрибутів. Екземпляр запису – конкретний запис з конкретним значенням елементів. Групове відношення – ієрархічне відношення між записами двох типів. Батьківський запис (власник групового відношення) називається вихідним записом, а дочірні записи (члени групового відношення) – підлеглими.

Ієрархічна БД може зберігати тільки такі деревоподібні структури. Кореневий запис кожного дерева обов'язково повинен містити ключ з унікальним значенням. Ключі некореневих записів повинні мати унікальне значення тільки в рамках групового відношення. Кожен запис ідентифікується повним складеним ключем, під яким розуміється сукупність ключів усіх записів від кореневої по ієрархічному шляху. При графічному зображенні групові відносини зображують дугами орієнтованого графа, а типи записів – вершинами.

Орієнтований граф (коротко орграф) - (мульти) граф, ребрам якого присвоєно напрямок. Орієнтовані ребра називаються також дугами, а в деяких джерелах (Оре) і просто ребрами.
Для групових відносин в ієрархічній моделі забезпечується автоматичний режим включення і фіксоване членство. Це означає, що для запам'ятовування будь-якого некореневого запису в БД повинен існувати її батьківський запис. Ієрархічна модель даних припускає жорстке підпорядкування даних, підлеглий елемент не може існувати без свого попередника по ієрархії. В цій моделі реалізовано зв’язок “один-до-багатьох”.

Ієрархічна модель задовольняє вимоги багатьох, але не всіх реальних задач. Недоліки можна проілюструвати при виконанні кожної з операцій маніпулювання даними. Розглянемо можливу ієрархічну модель БД “Постачальники_Деталі” (рис.2.5). В цій моделі дані представлені в вигляді чотирьох окремих дерев або записів, по одному на кожну деталь. Кожне дерево складається з одного запису деталі та підлеглого запису постачальника, тобто в моделі є записи двох типів. Додавання нового постачальника неможливе без включення нової деталі. При віддаленні відомостей про деталь губиться інформація про постачальника. При необхідності зміни опису постачальника виникає проблема переглядання всієї моделі з метою пошуку всіх записів даного постачальника. Частково недоліки ієрархічної моделі зняті в мережній моделі даних.


Рис. 2.5. Приклад ієрархічної моделі БД “Постачальники_Деталі”.

Мережна модель

Мережна модель даних свого часу була дуже популярною, а у деяких системах використовується і нині (термін “мережна” не має відношення до комп'ютерної мережі). Мережна модель даних визначається в тих же термінах, що й ієрархічна. Вона складається з багатьох записів, що можуть бути власниками, або членами групових відносин. Зв'язок між записом-власником і записом-членом також має вид 1:N. Основне розходження цих моделей полягає в тому, що в мережній моделі запис може бути членом більш ніж одного групового відношення. Відповідно до цієї моделі кожне групове відношення іменується і проводиться розходження між його типом і екземпляром. Тип групового відношення задається його ім'ям і визначає властивості загальні для всіх екземплярів даного типу. Екземпляр групового відношення представляється записом-власником і множиною (можливо порожньою) підлеглих записів. При цьому є наступне обмеження: екземпляр запису не може бути членом двох екземплярів групових відносин одного типу.

В мережній моделі будь-який елемент може бути пов’язаний з будь-яким іншим елементом. Підлеглий елемент може мати більш одного початкового. В цій моделі реалізовано зв’язок “багато_до_багатьох” (рис. 2.6). Будь-яка мережна структура може бути приведена до більш простого виду шляхом введення надлишковості даних (рис. 2.7). Мережу можливо перетворити в дерево, якщо вказати деякі імена декілька разів.





Рис. 2.6. Приклад мережної моделі БД “Постачальники_Деталі”.


В деяких випадках надлишковість, яка при цьому виникає, мала і є допустимою, в інших вона виявляється занадто високою. Багато методів, які широко використовуються для фізичного представлення деревовидних структур, є непридатними для представлення мережних. Саме цьому більшість програм, які оброблюють деревовидні структури, не можуть працювати з мережними. Завдання виявляється ще більш складним ще й тому, що методи, які застосовуються для одного виду мережних структур, є незадовільними для іншого виду. Мережна модель не є вільною від основного недоліку – чітко визначати на фізичному рівні зв’язки між даними і також чітко дотримуватись цій структурі при організації запитів до БД. Основна перевага мережної моделі – можливість визначати дуже складні інформаційні структури, які максимально відповідають природі інформаційних процесів.
Інформаці́йні проце́си- послідовна зміна стану та (або) уявлення про інформацію в результаті дій, які з нею можна виконувати. Такими діями є - створення, збирання, зберігання, обробка, відображення, передавання, розповсюдження, використання, захист, знищення інформації.
Запобігти зростаючий складності ієрархічної і мережної моделі даних вдалося введенням реляційної моделі.


Рис. 2.7. Введення надлишковості в мережній моделі БД.

Багатовимірна модель даних

Багатовимірна модель даних використовується в технології OLAP. Відмітимо, що багатовимірність моделі даних означає логічне представлення інформації і не пов’язана з багатовимірністю візуалізації. Багатовимірні структури представляються як гіперкуби даних, Кожна грань куба є розмірністю. Основними поняттями, які використовуються в багатовимірних моделях даних, є “вимір” (dimension) та “комірка” (cell). Вимір – впорядкований набір значень, які приймає конкретний параметр, і який відповідає одній з граней гіперкуба. Комірка – це поле, відповідне атрибуту сутності, значення якого однозначно визначається фіксованим набором значень параметрів (значеннями “вимірів”).

В багатовимірній моделі задаються операції, серед яких можна виділити операції ”формування зрізу” і “агрегації”. При формуванні зрізу користувачу на його запит надається деяка підмножина гіперкуба, отримана в результаті фіксації користувачем одного або декількох значень параметрів. Операція агрегація забезпечує перехід до більш загального представлення інформації із гіперкуба користувачу, наприклад, при додаванні значень показників по всім значенням одного з параметрів.

Така модель дозволяє порівнювати дані при різних значеннях параметрів, будувати графіки залежності значень конкретних атрибутів від значень заданих параметрів. Тому основне призначення технології OLAP – обробка інформації для проведення аналізу і прийняття рішень. Багатовимірна модель вважається перспективною технологією організації даних.

1   2   3   4   5   6   7