Основные виды моделей и их характеристики

СОДЕРЖАНИЕ 

 

1. ВВЕДЕНИЕ 

Современная жизнь  немыслима без эффективного управления. Важной категорией являются системы  обработки информации, от которых  во многом зависит эффективность  работы любого предприятия ли учреждения. Такая система должна:

• обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы;
• позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей;
• обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенных задержек;
• выполнять точный и полный анализ данных.

Современные системы  управления базами данных (СУБД) в основном являются приложениями Windows, так как данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ, нежели среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может в меньше степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ.

Среди наиболее ярких представителей систем управления базами данных можно отметить: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент-сервер». Фактически, у любой современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой компанией, имеющий аналогичную область применения и возможности, любое приложение способно работать со многими форматами представления данных, осуществлять экспорт и импорт данных благодаря наличию большого числа конвертеров. Общепринятыми, также, являются технологии, позволяющие использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня (чаще – диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного значения на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом «де-факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое использование технологии «клиент-сервер».

Таким образом, на сегодняшний день разработчик  не связан рамками какого-либо конкретного  пакета, а в зависимости от поставленной задачи может использовать самые  разные приложения. Поэтому, более важным представляется общее направление  развития СУБД и других средств разработки приложений в настоящее время. 

2. БАЗЫ ДАННЫХ 

И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ 

2.1. Базы данных 

Цель любой  информационной системы – обработка  данных об объектах реального мира. Основные идеи современной информационной технологии базируются на концепции баз данных (БД).

База  данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

Согласно данной концепции основой информационной технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и в конечном счёте автоматизации, например, предприятие, ВУЗ и т.д.

Первые БД появились  уже на заре 1-го поколения ЭВМ  представляя собой отдельные  файлы данных или их простые coвокупности.

Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить  информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.

Структурирование - это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными  называют данные, записанные, например, в текстовом файле.

Пользователями  базы данных могут быть различные  прикладные программы, программные комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями. 

2.1. Структурные элементы  базы данных 

Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями  структурных элементов, как поле, запись, файл (таблица).

Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

• имя, например. Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения;
• тип, например, символьный, числовой, календарный;
• длина, например, 15 байт, причем будет определяться максимально возможным количеством символов;
• точность для числовых данных, например два десятичных знака для отображения дробной части числа.

Запись - совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи — отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной структуры.

В структуре  записи файла указываются поля, значения которых являются ключами первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей). 

2.2. Системы управления  базами данных 

По мере увеличения объемов и структурной сложности  хранимой информации, а также расширения круга потребителей информации, определилась необходимость создания удобных  и эффективных систем интеграции хранимых данных и управления ими. Теперь создание базы данных, ее поддержка  и обеспечение доступа пользователей  к ней осуществляются централизованно  с помощью специального программного инструментария - системы управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Первые СУБД, поддерживающие opганизацию и ведение БД, появились в конце 60-х годов.

Использование СУБД обеспечивает лучшее управление данными, более совершенную организацию  файлов и более простое обращение  к ним по сравнению с обычными способами хранения информации. 

3. МОДЕЛИ ДАННЫХ 

И ИХ ВИДЫ 

Ядром любой  базы данных является модель данных. Модель данных представляет собой множество  структур данных, ограничений целостности  и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

Модель  данных - совокупность структур данных и операций их обработки.

По способу  установления связей между данными  СУБД основывается на использовании  трёх основных видов модели: иерархической, сетевой или реляционной; на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве.

Однако различия между этими моделями постепенно стираются, что обусловлено прежде всего интенсивными работами в области баз знаний (БЗ) и объектно-ориентированной инфотехнологией, о которой будет идти речь ниже.

Каждая из указанных  моделей обладает характеристиками, делающими ее наиболее удобной для  конкретных приложений. Одно из основных различий этих моделей состоит в  том, что для иерархических и  сетевых СУБД их структура часто  не может быть изменена после ввода  данных, тогда как для реляционных  СУБД структура может изменяться в любое время. С другой стороны, для больших БД, структура которых остается длительное время неизменной, и постоянно работающих с ними приложений с интенсивными потоками запросов на БД-обслуживание именно иерархические и сетевые СУБД могут оказаться наиболее эффективными решениями, ибо они могут обеспечивать более быстрый доступ к информации БД, чем реляционные СУБД. 

4. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ 

МОДЕЛЬ  ДАННЫХ  

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой  по определенным правилам. Объекты, связанные  иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево).

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь.

Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи.  

Предмет

Математика

Информатика

Физика 

К/р 2 

К/р 1

К/р 2

К/р 3

К/р 1

К/р 2

К/р 3

К/р 1 

Каждому узлу структуры  соответствует один сегмент, представляющий собой поименованный линейный кортеж полей данных. Каждому сегменту (кроме S1-корневого) соответствует один входной и несколько выходных сегментов. Каждый сегмент структуры лежит на единственном иерархическом пути, начинающемся от корневого сегмента.