Классификация БД по виду модели

Существующие виды концептуальных и логических моделей БД – это картотека, сетевая модель, иерархическая модель, реляционная модель, многомерная модель, объектная модель. Рассмотрим эти модели по отдельности.

Картотека. Картотекой называется систематизированное хранилище информации, как правило, в форме карточек с некоторыми данными.

Встретиться с картотекой до сих пор можно, к примеру, в библиотеке: в виде картотеки зачастую представляется библиотечный каталог. Картотеками повсеместно пользовались до появления электронных баз данных: в настоящее время картотеки почти полностью вытеснены последними.

Иерархическая модель. Иерархическая модель базы данных состоит из объектов с указателями от родительских объектов к потомкам, соединяя вместе связанную информацию. Например, если иерархическая база данных содержит информацию о покупателях и заказах, то будет существовать родительский объект «покупатель» и дочерний объект «заказ». В этой модели запрос, направленный вниз по иерархии, прост (пример: «какие заказы принадлежат этому покупателю?»), однако запрос, направленный вверх по иерархии, более сложен (например, «какой покупатель поместил этот заказ?»). Также, трудно представить не-иерархические данные при использовании этой модели.

Рис. Пример построения иерархической БД

Типичным (наиболее известным и распространенным) примером иерархической СУБД является Information Management System (IMS) фирмы IBM, первая версия которой появилась в 1968 году. Известны также Time- Shared Date Management System (TDMS) компании Development Corporation, Mark IV Multi-Access Retrieval System компании Control Data Corporation и некоторые другие.

Сетевая модель. Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию. К основным понятиям сетевой модели базы данных относятся уровень, элемент (узел), связь. Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. В сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.

Несмотря на то, что эта модель решает некоторые проблемы, связанные с иерархической моделью, выполнение простых запросов остается достаточно сложным процессом. Также, поскольку логика процедуры выборки данных зависит от физической организации этих данных, то эта модель не является полностью независимой от приложения. Другими словами, если необходимо изменить структуру данных, то нужно изменить и приложение.

Реляционная модель. Реляционная база данных основана на т.н. реляционной модели, представляющей собой строгую формальную теорию.

Принципы реляционной модели были сформулированы в 1969-1970 годах доктором Эдгаром Коддом из компании IBM. Эта модель характеризуется простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношение и реляционного исчисления для обработки данных.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая из этих таблиц обладает следующими свойствами:

• Каждый элемент таблицы – один элемент данных.

• Все столбцы в таблице однородны, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.).

• Каждый столбец имеет уникальное имя.

• Одинаковые строки в таблице отсутствуют.

• Порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Одним из важнейших в реляционной модели является понятие первичного ключа, обозначающее поле (столбец) или группу полей таблицы базы данных, значение которого (или комбинация значений которых) используется в качестве уникального идентификатора записи (строки) этой таблицы. Смысл использования первичного ключа состоит в том, что в теории реляционных баз данных порядок следования строк в таблице не определен, и, соответственно, единственный способ идентифицировать определенную запись в этой таблице – это указать набор значений одного или нескольких полей, который был бы уникальным для этой записи.

Значение первичного ключа используется везде, где требуется указать на конкретную запись. На использовании первичных ключей основана организация связей между таблицами реляционной БД. С этой целью в одну из связываемых таблиц добавляют поле, содержащее значение первичного ключа записи в другой таблице (такое поле называют внешним ключом).

Известны три вида связей между таблицами:

• Связь «один к одному». На каждое значение первичного ключа первой таблицы ссылается не более одной записи второй таблицы.

• Связь «один ко многим». На каждое значение первичного ключа первой таблицы может ссылаться множество записей второй таблицы.

• Связь «многие ко многим». Для организации этой разновидности связи создается отдельная таблица, называемая таблицей связи или таблицей ассоциации, каждая запись которой содержит значения первичных ключей двух связываемых записей в разных таблицах.