Презентация "Теорико-графовые модели данных"
Подписи к слайдам:
ТЕОРЕТИКО-ГРАФОВЫЕ
МОДЕЛИ ДАННЫХ
1. Иерархическая модель
Язык описания данных
Записью называется совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира.
Язык описания данных в сетевой модели
- 1. Иерархическая модель
- данных
- Первая иерархическая СУБД IMS (Information Management System), фирмы IBM.
- Поле данных - минимальная неделимая единица данных, доступная пользователю с помощью СУБД.
- Сегмент - запись
- Тип сегмента — это поименованная совокупность типов элементов данных, в него входящих.
- Экземпляр сегмента образуется из конкретных значений полей или элементов данных, в него входящих.
- Ключом называется набор элементов данных, однозначно идентифицирующих экземпляр сегмента.
- Пример иерархических связей между сегментами
- Схема иерархической БД представляет собой совокупность отдельных деревьев, каждое дерево в рамках модели называется физической базой данных.
- Каждая физическая БД удовлетворяет следующим иерархическим ограничениям:
- в каждой физической БД существует один корневой сегмент, т.е. сегмент, у которого нет логически исходного (родительского) типа сегмента;
- каждый логически исходный сегмент может быть связан с произвольным числом логически подчиненных сегментов;
- каждый логически подчиненный сегмент может быть связан только с одним логически исходным (родительским ) сегментом.
- Пример структуры иерархического дерева
- Набор всех экземпляров сегментов, подчиненных одному экземпляру корневого сегмента, называется физической записью.
- Пример двух экземпляров дерева
|
|
|
|
- Язык описания данных
- иерархической модели
- (DDL, Data Definition Language)
- Способ доступа определяет способ организации взаимосвязи физических записей.
- 1) HSAM (hierarchical sequential access method) —иерархически последовательный метод;
- 2) HISAM (hierarchical index sequential access method) — иерархически индексно-последовательный метод;
- 3) HDAM (hierarchical direct access method) — иерархически прямой метод;
- 4) HIDAM (hierarchical index direct access method) — иерархически индексно-прямой метод;
- 5) INDEX — индексный метод.
- Внешние модели
- Внешняя модель представляет собой совокупность поддеревьев для физических БД, с которыми работает данный пользователь. Каждый подграф внешней модели в обязательном порядке должен содержать корневой тип сегмента соответствующий физической БД концептуальной модели.
- Представление внешней модели называется логической БД и определяется совокупностью блоков связи данного приложения с физическими БД, входящими в концептуальную схему БД.
- Блок связи — РСВ (program communication bloc) — описывает связь с одной физической БД.
- Совокупность блоков РСВ образует полное внешнее представление данного приложения — блок спецификации программ (PSB, program specifying block).
- Пример иерархической БД
- Язык манипулирования данными в иерархических БД
- (DML, Data Manipulation Language)
- 1. Операторы поиска данных.
- 1). GET UNIQUE <имя сегмента> WHERE <список поиска>
- 2). GET NEXT <имя сегмента> WHERE <список аргументов поиска>
- 3). GET NEXT <имя сегмента> WITHIN PARENT [where <дополнительные условия>]
- 2. Операторы поиска данных с возможностью модификации.
- Используются операторы поиска данных, но в синтаксис добавляется слово HOLD:
- GET HOLD UNIQUE <имя сегмента> WHERE <список поиска>
- 3. Операторы модификации данных.
- 1). DELETE
- 2). UPDATE
- 3). INSERT< имя сегмента >
- Преимуществами иерархической модели:
- развитые средства управления данными во внешней памяти на низком уровне;
- возможность построения вручную эффективных прикладных систем;
- возможность эффективного использования памяти.
- Недостатки иерархической модели :
- асимметрия поиска по симметричным запросам;
- зависимость поиска от соответствия иерархической структуры существующим связям в предметной области;
- низкий уровень языка запросов и манипулирования данными;
- трудность реализации «дружественных» интерфейсов пользователя;
- аномалии вставки, удаления и обновления;
- дублируемость данных;
- трудно реализовывать гибкие механизмы защиты данных, целостности, непротиворечивости.
- 2. СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ
- Стандарт сетевой модели впервые был определен в 1975 году организацией СОDASYL, которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания.
- Базовыми объектами модели являются:
- элемент данных;
- агрегат данных;
- запись;
- набор данных.
- Элемент данных - минимальная информационная единица, доступная пользователю с использованием СУБД.
- (то же, что и в иерархической модели)
- Агрегат данных соответствует следующему уровню обобщения в модели.
- В модели определены агрегаты двух типов: агрегат типа вектор и агрегат типа повторяющаяся группа.
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
- Записью называется совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира.
- (соответствует понятию «сегмент» в иерархической модели. Для записи, так же как и для сегмента, вводятся понятия типа записи и экземпляра записи)
- Набором называется двухуровневый граф, связывающий отношением «один-ко-многим» два типа записи.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Язык описания данных в сетевой модели
- Язык описания данных имеет разделы:
- описание БД – области размещения;
- описания записей – элементов и агрегатов (каждого в отдельности);
- описания наборов (каждого в отдельности).
- Язык манипулирования данными в сетевой модели
- Навигационные операции осуществляют перемещение по БД путем прохождения по связям, которые поддерживаются в схеме БД. В этом случае результатом является новый единичный объект, который получает статус текущего объекта.
- Операции модификации осуществляют добавление новых экземпляров отдельных типов записей и наборов, удаление экземпляров записей и наборов, модификацию отдельных составляющих внутри конкретных экземпляров записей.
- указатели текущего состояния:
- текущая запись процесса (код или ключ последней записи, с которой работала данная программа);
- текущая запись типа записи (для каждого типа записи ключ последней записи с которой работала программа);
- текущая запись типа набор (для каждого набора с владельцем Т1 и членом Т2 указывается, Т1 или Т2 были последней обрабатываемой записью).
- Контрольные вопросы
- Определите иерархическую структуру данных.
- Каковы операции манипулирования иерархической структурой данных. Приведите примеры их использования.
- Определите сетевую структуру данных.
- Приведите примеры операций сетевой структуры данных. Приведите примеры их использования.
