Модел на данни

Основни понятия от теорията на база данни

Обектът е елемент от информационната система, подробности за които се съхраняват в базата данни.

Умение - Това е информационно показване на свойствата на обекти. Всеки обект се характеризира с определен набор от атрибути.

Ключов елемент на тези данни се нарича атрибут (или група признаци), която дава възможност за определяне на стойностите на останалите елементи от данни.

Записът на данни (английски еквивалент запис.) - набор от ценности, свързани елементи от данни.

Основен ключ - атрибут (или група от атрибути), които еднозначно да идентифицира всеки екземпляр на обект (запис). Наречен вторичен ключов атрибут (или група от атрибути), стойността на които може да се повтори няколко записа (обект инстанции). Първо на всички вторични ключове се използва за търсене на записи операции.

процедури за съхранение в базата данни трябва да бъдат подложени на някои общи принципи, сред които на първо място следва да бъдат откроени:

• цялост и последователност на данните, които се разбират физически сигурността на данните и предотвратяване на злоупотреба с данни, подкрепа за допустим комбинации от техните стойности, защитата на структурни нарушения и неоторизиран достъп;

• съкращения минимум данни означава, че всеки елемент на данни трябва да се съхраняват в базата данни в единна форма, с което се избягва необходимостта от дублиране на дейностите, извършвани с тях.

А набор от принципи, които регулират организацията на логически структури за съхранение на данни в базата данни, наречена модел на данните. модел на базата данни, определена от три компонента:

• допустимото организация на данните;

• набора от допустими операции.

На теория, системи за управление на база данни отличават модела на три основни типа: йерархичен, мрежов и релационни.

Йерархичната модел позволява да се изгради база данни с йерархична дървовидна структура. Тази структура се определя като дърво, образуван от двойки връзки. На най-високо ниво на дървото има един възел, наречен корен. Всички елементи са свързани подчинени връзка, и където всеки член може да представя само един към друг елемент. Тази форма на зависимост удобно представена от

дърво графика (верига, съставена от точки и стрели, който е свързан и няма цикъла). Пример на йерархична структура на базата данни е показано на фиг. 2.1.

Основното предимство на йерархичен модел - лесно да се опише йерархичната структура на реалния свят.

Типичен представител на семейството на бази данни, на базата на йерархичен модел е Информационна система за управление (ИСУ) IBM компанията, първата версия на която се появява през 1968.

Концепцията на модел на данни мрежа, свързана с името на Чарлз Бакман. Мрежовият подход към организацията на данните, е разширение на йерархична. В йерархичните структури потомък запис трябва да има точно един родител; потомък може да има произволен брой предшественици (фиг. 2.2) в структурата на мрежа за данни. Тя елемент може да бъде свързан с всяка друга, без никакви ограничения. Мрежа база данни се състои от набор от записи, свързани с всяка инстанция на обект домейн и набор от връзки между тях. Така например, участието на работниците и служителите в организацията на информация за проекта може да бъде представен в база данни на мрежата (фиг. 2.3). В този пример, мрежовия модел ясно отражение на факта, че проектът може да има различни служители, както и в същото време, на работника или служителя може да участва в различни проекти.

Фиг. 2.3. Пример мрежова структура на базата данни

Пример за система за управление на данни с организацията на мрежата е на Интегрираната система за управление на бази данни (IdMS) на Cullinet Software Inc. разработена в средата на 70-те години. Тя е предназначена за използване на "големите" компютри.

Сред предимствата на системите за управление на данните въз основа на йерархична или мрежови модели, те могат да бъдат посочени от техния компактен и като цяло, висока производителност, а сред недостатъци - Ограничеността в голяма степен в зависимост от конкретните данни.

Концепцията на релационния модел за първи път са формулирани в творчеството на американския учен EF Codd. Къде е втората й име - моделът Codd.

В релационния модел обекти и връзките между тях са представени чрез таблици (фиг. 2.4). От своя официална дефиниция използва основната концепция на отношенията. Строго погледнато, терминът "релационен" идва от английски връзката - съотношение.

Релационния модел се основава на система от понятия за релационна алгебра, най-важните от които са: маса, връзка, ред, колона, първичен ключ. Всички операции на съответната база данни, са намалени до манипулирането на таблици. Таблиците се състоят от редове и колони и има име, което е уникално в базата данни. Таблицата показва вида на обект от реалния свят (природата), и всеки ред (кортеж) - специфичен обект (виж фигура 2.5.). Например, таблицата "Служители на отдел" съдържа информация за всички служители на отдела, всеки ред - набор от специфични служител атрибути. Стойностите на специфичните качества са избрани от домейна (домейн) - набор от всички възможни стойности обект на атрибутите. Името на колона трябва да бъде уникален в таблицата. Колоните са подредени в таблица, в съответствие с реда на тяхното име, когато е създаден. Всяка таблица трябва да има поне една колона. За разлика нямат имена ред колони. Тяхната цел не е дефинирана, а броят не е логично ограничено в таблицата. От редовете в таблицата няма да се разпорежда, че е невъзможно да изберете ред в позицията си - сред тях няма "първа" и "последно".

Фиг. 2.5. Съотношението на релационна база данни

Всяка таблица има един или повече колони, стойностите на който идентифицира еднозначно всеки ред. Тази колона (или комбинация от колони) е първичен ключ. В таблицата "Служители на отдел" е първичен ключ "пас номер" на колоната. В таблицата не трябва да бъде линии имат една и съща стойност на първичен ключ. Ако таблицата отговаря на това изискване, той се нарича връзка.

Връзката на таблици в релационния модел се подкрепя от външни ключове. Външен ключ - колона, чиито стойности еднозначно характеризират същността, заместени струните на някакъв друг вид отношения, което означава, определени от стойността на първичния ключ. Те казват, че отношението, което определя външен ключ се отнася до съответното отношение, при които същият атрибут е основният ключ.

Маси не могат да бъдат съхранявани и обработвани, ако базата данни липсват "данни за данните" (метаданни) като дескриптори на маси, колони, и така нататък. Г. метаданни също е представена в табличен вид и се съхранява в речника на данните. В допълнение към таблиците в базата данни могат да се съхраняват и други предмети, като например екранни форми, отчети, шаблони и приложения, които работят с информацията от базата данни.

Важно предимство на релационния модел е, че в рамките на това действие на данните може да бъде намалена с операциите по релационни алгебра, които се извършват на една връзка. Тези операции като съюз, пресичане, изваждане, декартови продукт, проба, проекция съединение разделяне.

Най-важният проблем трябва да бъде решен в базата данни на дизайн за предоставяне на такава структура, която им ще осигури минимум обилна информация, опростяване на преработка и актуализиране на данни процедура. Codd бе предложена набор от универсален характер на формалните изисквания за организиране на данни, които могат ефективно да се реши по-горе проблеми. Тези изисквания на таблици с данни се наричат нормални форми. Първоначално, три нормални форми са формулирани. По-късно е имало нормална форма на Boyce-Codd нормална форма и по-висок ред. Въпреки това, те не са широко използвани в практиката.

В теорията на релационна база данни е прието да се разпределят след поредица от нормални форми:

1) Първа Нормално Форма (1NF);

2) Втора нормална форма (2NF);

3) трета нормална форма (3NF);

4) нормалната форма Boyce-Codd (BCNF);

5) четвърта нормална форма (4NF);

6) петата нормална форма (5NF).

Всеки нормален вид отговаря на набор от ограничения. Съотношението се определя в нормална форма, ако отговаря на набор от ограничения, които форма. Превеждането на структурата на връзките в базата данни под формата на по-висш порядък, ние търсим за премахване на излишните неключови таблици с данни.

Те казват, че връзката е в първа нормална форма, ако всички негови качества са просто.

Съотношението е вторият нормална форма, ако отговаря на изискванията на първата нормална форма, както и всеки не-ключов атрибут на напълно функционално зависими от ключа (еднозначно определя от тях).

Ratio е в трета нормална форма, ако отговаря на изискванията на втората нормална форма, и където всеки не-ключов атрибут зависи непреходен ключ. Имайте предвид, че тази зависимост се нарича преходен, в които не са ключов атрибут зависи от друга не-ключов атрибут, а това, от своя страна, зависи от ключа.

Вземем примера на привеждане на отношенията с трети нормална форма. Нека една малка компания, посветена на продажбата на аксесоари за компютри, които искате да запазите данните за поръчката. Тези данни включват:

3) Член (уникален номер Unit);

4) Име на продукта;

5) цената на поръчаните стоки.

Нормализирането на отношенията - не е загуба на време. Да предположим, че в този пример, който искате да се промени "Име" с "32 MB DIMM" на "най DIMM 32 Mb SDRAM». Най-нормализиран връзката ще трябва да намерите и редактирате всички линии, съдържащи това име, и по-нормализирана база данни се променя само един ред от една връзка.

Повече информация за процеса на нормализиране и на изискванията на нормалните форми през третото (3NF) може да се намери в литературата върху теорията
релационни бази данни.

Основното предимство на релационния модел е неговата простота. Благодарение на тях тя е в основата на по-голямата част от наистина работещи на база данни.

Свързани статии