Tietokannan rakentamisen perusmallit. Tietokannan tietomallien tyypit

Kuten todettiin, infologinen malli kartoittaa todellisen maailman ihmisille ymmärrettäviksi käsitteiksi, jotka ovat täysin riippumattomia tietotallennusympäristön parametreista. Tällaisten mallien rakentamiseen on monia lähestymistapoja: graafimallit, semanttiset verkot, entiteetti-suhdemalli jne. Näistä suosituimmaksi on osoittautunut kokonaisuus-suhdemalli, jota käsitellään luvussa 2.

Tietomalli on kartoitettava tietokonesuuntautuneeksi datalogiseksi malliksi, joka on DBMS:n "ymmärrettävä". Tietokantojen teorian ja käytännön käytön sekä tietotekniikan kehittämisessä syntyi erilaisia ​​datalogisia malleja tukevia DBMS-järjestelmiä.

Ensin alettiin käyttää hierarkkisia datalogisia malleja. Organisaation yksinkertaisuus, ennalta määrättyjen yhteyksien olemassaolo entiteettien välillä ja samankaltaisuus fyysisten tietomallien kanssa mahdollistivat hierarkkisten DBMS-järjestelmien hyväksyttävän suorituskyvyn hitaissa tietokoneissa, joissa on hyvin rajallinen määrä muistia. Mutta jos tiedoilla ei ollut puurakennetta, hierarkkisen mallin rakentamisessa syntyi paljon vaikeuksia ja halu saavuttaa haluttu suorituskyky.

Verkkomalleja luotiin myös vähän resursseja käyttäville tietokoneille. Nämä ovat melko monimutkaisia ​​rakenteita, jotka koostuvat "joukoista" - nimeltään kaksitasoisia puita. "Setit" yhdistetään käyttämällä "linkkitietueita", muodostamalla ketjuja jne. Verkkomalleja kehitettäessä keksittiin monia "pieniä temppuja", jotka mahdollistivat DBMS:n suorituskyvyn lisäämisen, mutta monimutkaisivat huomattavasti jälkimmäistä. Sovellusohjelmoijan täytyy tuntea paljon termejä, opiskella useita sisäisiä DBMS-kieliä ja hänellä on oltava yksityiskohtainen käsitys tietokannan loogisesta rakenteesta navigoidakseen eri esiintymien, joukkojen, tietueiden jne. välillä. Yksi UNIX-käyttöjärjestelmän kehittäjistä sanoi: "Verkkokanta on varmin tapa menettää tietoja."

Hierarkkisten ja verkkotietokantajärjestelmien käytännön käytön monimutkaisuus pakotti meidät etsimään muita tapoja esittää dataa. 60-luvun lopulla ilmestyi käänteisiin tiedostoihin perustuvia DBMS-järjestelmiä, joille on ominaista organisoinnin helppous ja erittäin kätevien tiedonkäsittelykielten läsnäolo. Tällaisilla DBMS-järjestelmillä on kuitenkin useita rajoituksia tiedon tallentamiseen tarkoitettujen tiedostojen lukumäärälle, niiden välisten yhteyksien lukumäärälle, tietueen pituudelle ja sen kenttien lukumäärälle.

Nykyään yleisimmät mallit ovat relaatiomalleja, joita käsitellään yksityiskohtaisesti luvussa 3.

Tietojen fyysisellä järjestyksellä on suuri vaikutus tietokannan toiminnallisiin ominaisuuksiin. DBMS-kehittäjät yrittävät luoda tuottavimpia fyysisiä tietomalleja tarjoamalla käyttäjille yhden tai toisen työkalun mallin mukauttamiseen tiettyä tietokantaa varten. Nykyaikaisten teollisten DBMS-järjestelmien fyysisten mallien säätämisen moninaisuus ei salli meidän tarkastella niitä tässä osiossa.

Tietokannan organisaatiomallit

1. Hierarkkinen lähestymistapa tietokantojen järjestämiseen. Hierarkkiset tietokannat ovat puiden muotoisia, joissa on kaarilinkkejä ja solmutietoelementtejä. Hierarkkinen rakenne merkitsi epätasa-arvoa tietojen välillä - jotkut olivat tiukasti alisteisia toisille. Tällaiset rakenteet täyttävät tietysti monien, mutta ei kaikkien, tosielämän ongelmien vaatimukset.

2. Verkon tietomalli. Verkkotietokannassa toteutetaan pystysuuntaisten yhteyksien ohella myös horisontaalisia yhteyksiä. Monet hierarkkisen järjestelmän haitat ovat kuitenkin periytyneet, ja tärkein niistä on tarve määritellä selkeästi tietoyhteydet fyysisellä tasolla ja yhtä selkeästi seurata tätä yhteyksien rakennetta tietokannan kyselyissä.

3. Relaatiomalli. Relaatiomalli syntyi halusta tehdä tietokannasta mahdollisimman joustava. Tämä malli tarjosi yksinkertaisen ja tehokkaan mekanismin tietosuhteiden ylläpitämiseen.

Ensinnäkin, kaikki mallin tiedot esitetään taulukoiden ja vain taulukoiden muodossa. Relaatiomalli on ainoa, joka varmistaa tietojen esittämisen yhtenäisyyden. Sekä entiteetit että juuri näiden entiteettien yhteydet esitetään mallissa täsmälleen samalla tavalla - taulukoita . Totta, tämä lähestymistapa vaikeuttaa tietokantaan tallennettujen tietojen merkityksen ymmärtämistä ja sen seurauksena näiden tietojen manipulointia.

Voit välttää manipuloinnin vaikeudet toinen elementti mallit – suhteellisesti täydellinen kieli (huomaa, että kieli on olennainen osa mitä tahansa tietomallia, ilman sitä mallia ei ole olemassa). Kielen täydellisyys, kun sitä sovelletaan relaatiomalliin, tarkoittaa, että sen on suoritettava mikä tahansa relaatioalgebran tai relaatiolaskennan operaatio (jälkimmäisen täydellisyyden on todistanut matemaattisesti E.F. Codd). Lisäksi kielen tulee kuvata mikä tahansa kysely taulukoissa, ei niiden riveissä. Yksi tällainen kieli on SQL.

Kolmas elementti relaatiomalli edellyttää, että relaatiomalli ylläpitää joitain eheysrajoituksia. Yksi tällainen rajoitus määrää, että jokaisella taulukon rivillä on oltava yksilöllinen tunniste pääavain . Toinen rajoitus on asetettu taulukkojen välisten linkkien eheydelle. Siinä todetaan, että taulukkomääritteillä, jotka viittaavat muiden taulukoiden ensisijaisiin avaimiin, on oltava jokin näistä ensisijaisten avainten arvoista.

4. Oliomalli. Uudet tietojenkäsittelytekniikan alueet, kuten tieteellinen tutkimus, tietokoneavusteinen suunnittelu ja laitosautomaatio, ovat vaatineet tietokantoja voidakseen tallentaa ja käsitellä uusia objekteja – tekstiä, ääntä, videota ja asiakirjoja. Olio-tietomallinnuksen suurimmat vaikeudet johtuvat siitä, että niin kehittynyttä matemaattista laitteistoa, johon yleinen oliopohjainen tietomalli voisi perustua, ei ole olemassa. Suurelta osin tästä syystä ei ole edelleenkään perusmallia. Toisaalta jotkut kirjoittajat väittävät, että yleistä olio-tietomallia klassisessa mielessä ei voida määritellä, koska klassinen tietomallin käsite ei sovellu olio-paradigmaan. Huolimatta oliojärjestelmien eduista - monimutkaisten tietotyyppien toteuttaminen, viestintä ohjelmointikielten kanssa jne. – lähitulevaisuudessa relaatiotietokantajärjestelmien ylivoima on taattu.

5.3.3 Tietomallit ja käsitteellinen mallinnus

Edellä jo mainittiin, että skeema luodaan jollain tiedonmäärittelykielellä. Itse asiassa se on luotu tietyn kohde-DBMS:n tiedonmäärittelykielen perusteella, joka on suhteellisen matalan tason kieli; sen avulla on vaikea kuvata tietovaatimuksia niin, että luotu kaavio on ymmärrettävä eri luokkien käyttäjille. Tällaisen ymmärryksen saavuttamiseksi on tarpeen luoda skeeman kuvaus jollain korkeammalla tasolla, jota kutsumme tietomalliksi. Tässä tapauksessa tietomallilla ymmärrämme kokonaisuuden käsitteitä kuvaamaan dataa, niiden välisiä yhteyksiä ja tiedolle asetettuja rajoituksia tietyn aihealueen sisällä.

Malli on esitys aihealueen esineistä ja tapahtumista sekä niiden välisistä suhteista. Tietomallia voidaan pitää kolmen seuraavan komponentin yhdistelmänä.

· Rakenneosa, ts. joukko sääntöjä, joiden mukaan tietokanta voidaan rakentaa.

· Ohjausosa, joka määrittää sallitut toimintojen tyypit tiedoilla (tämä sisältää tietojen päivitys- ja hakutoiminnot sekä tietokantarakenteen muuttamistoiminnot).

· Joukko tietojen eheysrajoituksia, jotka takaavat käytettyjen tietojen oikeellisuuden.

Tietomallin rakentamisen tarkoituksena on esittää tiedot ymmärrettävällä tavalla. Jos tällainen esitys on mahdollista, tietomallia voidaan helposti soveltaa tietokantaa suunniteltaessa. ANSI-SPARC-arkkitehtuurin edustamiseksi voidaan määrittää seuraavat kolme toisiinsa liittyvää tietomallia:

· ulkoinen tietomalli, joka näyttää näkymiä jokaisesta organisaatiossa olevista käyttäjätyypeistä;

· käsitteellinen tietomalli, joka näyttää loogisen (tai yleisen) näkymän tiedoista riippumatta valitun DBMS:n tyypistä;

· sisäinen tietomalli, joka näyttää käsitteellisen skeeman tietyllä tavalla, joka on ymmärrettävä valitulle kohdetietokantajärjestelmälle.

Tietomalleja on ehdotettu ja julkaistu kirjallisuudessa melko paljon. Ne on jaettu kolmeen luokkaan: oliopohjaiset tietomallit, tietuepohjaiset tietomallit ja fyysiset tietomallit. Kahta ensimmäistä käytetään kuvaamaan dataa käsitteellisellä ja ulkoisella tasolla ja viimeistä sisäisellä tasolla.

Objektitietomallit. Objektitietomalleja rakennettaessa käytetään käsitteitä, kuten entiteettejä, attribuutteja ja suhteita. Entiteetti on aihealueen erillinen elementti (työntekijä, tuote, konsepti tai tapahtuma), joka on esitettävä tietokannassa. Attribuutti on ominaisuus, joka kuvaa jotakin objektin puolta ja jonka arvo tulee kaapata, ja suhde on assosiatiivinen suhde entiteettien välillä. Alla on lueteltu joitakin yleisimmistä tietoobjektimallityypeistä.

• Entiteetti-suhdemalli tai ER-malli.
• Semanttinen malli.
• Toimiva malli.
• Objektisuuntautunut malli.

Tällä hetkellä ER-mallista on tullut yksi käsitteellisen tietokannan suunnittelun päämenetelmistä. Oliomalli laajentaa entiteetin määritelmää sisältämään objektin tilaa kuvaavien attribuuttien lisäksi myös siihen liittyvät toiminnot, ts. hänen käytöksensä. Tässä tapauksessa objektin sanotaan kapseloivan tilaa ja käyttäytymistä.

Tietuepohjaiset tietomallit. Tietuepohjaisessa mallissa tietokanta koostuu useista kiinteämuotoisista tietueista, jotka voivat olla erityyppisiä. Jokainen tietuetyyppi määrittää kiinteän määrän kenttiä, joilla kullakin on kiinteä pituus. Loogisia tietuepohjaisia ​​tietomalleja on kolme päätyyppiä: relaatiotietomalli, verkkotietomalli ja hierarkkinen tietomalli.

On kolme päämallit Tietokanta- Nämä ovat hierarkkisia, verkostoituneita ja suhteellisia. Nämä mallit eroavat tavasta, jolla ne muodostavat suhteita tietojen välille.

8.1. Hierarkkinen tietokantamalli

Hierarkkiset mallit tietokannat olivat historiallisesti ensimmäisiä. Tiedot hierarkkisessa pohjassa on järjestetty puurakenteen periaatteen mukaisesti muodossa "esi-isä- jälkeläinen". Jokainen äänite voi olla enintään yksi vanhemman tietue ja useita lapsia. Tietuesuhteet toteutetaan fyysisinä osoittimina tietueesta toiseen. Pääasiallinen haitta hierarkkinen tietokantarakenne- kyvyttömyys toteuttaa suhteita" monesta moneen", sekä tilanteet, joissa äänite sillä on useita esi-isiä.

Hierarkkiset tietokannat. Hierarkkiset tietokannat voidaan esittää graafisesti käänteisenä puu, joka koostuu eri tasoisista esineistä. Huipputaso ( puun juuri) vie yhden esine, toinen - toisen tason esineet ja niin edelleen.

Objektien välillä on yhteyksiä, jokaisen esine voi sisältää useita alemman tason kohteita. Tällaiset esineet ovat suhteessa esi-isään ( esine, lähempänä juurta) lapselle ( esine alempi taso), kun taas esine-esi-isällä ei voi olla jälkeläisiä tai niitä voi olla useita, kun taas esine-jälkeläinen sillä on välttämättä vain yksi esi-isä. Esineitä, joilla on yhteinen esi-isä, kutsutaan kaksosiksi.

Riisi. 6. Hierarkkinen tietokanta

Tietojen järjestäminen DBMS hierarkkinen tyyppi määritellään seuraavasti: elementti, aggregaatti, äänite (ryhmä), ryhmä asenne, tietokanta.

Attribuutti(tietokohde)	Tietorakenteen pienin yksikkö. Tyypillisesti jokaiselle tietokannan kuvauksen elementille annetaan yksilöllinen nimi. Siihen viitataan tällä nimellä käsittelyn aikana. Tietoelementtiä kutsutaan usein myös kenttään.
Ennätys	Nimetty attribuuttien kokoelma. Tietueiden käyttäminen mahdollistaa jonkin loogisesti yhdistetyn tietojoukon hankkimisen yhdellä pääsyllä tietokantaan. Tietueita muutetaan, lisätään ja poistetaan. Tietueen tyyppi määräytyy sen attribuuttien koostumuksen mukaan. Record Instance- tietty tietue, jolla on erityinen merkitys elementeillä.
Ryhmän asenne	- hierarkkinen suhde kahden tyyppisten tietueiden välillä. Päätietuetta (ryhmäsuhteen omistajaa) kutsutaan lähdetietueeksi ja alitietueita (ryhmäsuhteen jäseniä) kutsutaan alatietueiksi. Hierarkkinen tietokanta voi tallentaa vain tällaisia ​​puurakenteita.

Esimerkki. Tarkastellaan seuraavaa yritystietomallia (katso kuva 7): yritys koostuu osastoista, joissa työntekijät työskentelevät. Jokaisella osastolla voi olla useita työntekijöitä, mutta yksi työntekijä ei voi työskennellä useammassa kuin yhdessä osastossa. Siksi varten johdon tietojärjestelmä henkilöstöä, on tarpeen luoda ryhmäsuhde, joka koostuu ylätietueesta OSASTO (OSASTON NIMI, TYÖNTEKIJÄT) ja lapsitietueesta TYÖNTEKIJÄ (SUKUNIMI, ASEMA, PALKKA). Tämä suhde on esitetty kuvassa. 7(a) (Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan, että lapsitietueita on vain kaksi). Asiakkaiden kanssa tehtyjen sopimusten kirjanpidon automatisoimiseksi on tarpeen luoda toinen hierarkkinen rakenne: asiakas - sopimukset hänen kanssaan - työntekijät, jotka osallistuvat sopimukseen. Tämä puu sisältää tietueet ASIAKAS (ASIAKAS_NAME, OSOITE), SOPIMUS(NUMERO, PÄIVÄMÄÄRÄ, SUMMA), SOPIMUS (SUKUNIMI, ASEMA, OSASTO_NAME) (kuva 7b). Riisi. 7. Esimerkki hierarkkisesta tietokannasta

Tämä esimerkki osoittaa hierarkkisuuden haitat DB:

Osittain kopioitu tiedot välillä TYÖNTEKIJÄN ja TOIMITTAJA(tällaisia ​​tietueita kutsutaan pariksi) ja in hierarkkinen tietomalli ei sisälly tuki parillisten tietueiden väliset ottelut.

Hierarkkinen malli toteuttaa asenne lähde- ja alitietueiden välillä 1:N-kaavion mukaisesti, eli yksi emotietue voi vastata mitä tahansa määrää lapsia.

Oletetaan nyt niin toimeenpanija voi osallistua useampaan kuin yhteen sopimukseen (eli syntyy yhteys tyyppi M:N). Tässä tapauksessa sinun on syötettävä tietokantaan toinen ryhmä asenne, jossa TOIMITTAJA on lähdetietue ja CONTRACT on alitietue (kuva 7 c). Siten meidän on jälleen pakko kopioida tietoja.

Hierarkkinen rakenne edellyttää tietojen epätasa-arvoa - jotkut ovat tiukasti alisteisia toisille. Tällaiset rakenteet täyttävät tietysti monien, mutta ei kaikkien, tosielämän ongelmien vaatimukset.

Rakennenäkökulma ratkaisee Mitä edustaa loogisesti tietokantaa, manipulointinäkökohta määrittää menetelmät siirtyminen tilojen välillä tietokannat (eli menetelmät muutoksia tiedot) ja menetelmät uuttaminen tietokannasta, eheysnäkökohta määrittää kuvauskeinot oikeat tilat Tietokanta.

Tietomalli on abstrakti, itsenäinen, looginen määritelmä objekteista, operaattoreista ja muista elementeistä, jotka yhdessä muodostavat abstraktin tiedonhakukoneen, jonka kanssa käyttäjä on vuorovaikutuksessa. Näiden objektien avulla voit mallintaa tietojen rakennetta ja operaattoreita - tietojen käyttäytymistä.

Kirjallisuudessa, artikkeleissa ja jokapäiväisessä puheessa termiä "tietomalli" käytetään joskus "tietokantamallin" ("tietokantamalli") merkityksessä. Tämä käyttö on väärin, kuten monet arvovaltaiset asiantuntijat, mukaan lukien K. J. Date, M. R. Kogalovsky, S. D. Kuznetsov, huomauttavat. Tietomalli on olemassa teoria, tai mallinnustyökalu, kun taas tietokantamalli (tietokantaskeema) on simulaation tulos. K. Datan mukaan näiden käsitteiden välinen suhde on samanlainen kuin ohjelmointikielen ja tietyn ohjelman välinen suhde tällä kielellä.

M. R. Kogalovsky selittää termin merkityksen kehityksen seuraavasti. Aluksi konsepti tietomalleja käytetty synonyyminä tietorakenteet tietyssä tietokannassa. Tietokantajärjestelmien teoriaa kehitettäessä termi "tietomalli" sai uuden merkityksen. Tarvittiin termi, joka merkitsisi työkalua, ei mallinnuksen tulosta, ja siten sisältäisi erilaisia ​​tietyn luokan tietokantoja. 1970-luvun jälkipuoliskolla monet näihin ongelmiin omistetut julkaisut alkoivat käyttää samaa termiä "tietomalli" näihin tarkoituksiin. Tällä hetkellä tieteellisessä kirjallisuudessa termiä "tietomalli" tulkitaan suurimmassa osassa tapauksista instrumentaalisessa merkityksessä (mallinnustyökaluna).

Termiä "tietomalli" käytettiin kuitenkin pitkään ilman muodollista määritelmää. Yksi ensimmäisistä asiantuntijoista, joka määritteli tämän käsitteen varsin muodollisesti, oli E. Codd. Artikkelissa "Data Models in Database Management" hän määritteli tietomallin kolmen komponentin yhdistelmäksi:

Katso myös

• Metamallinnus
• Artikkelin metamallinnus Wikikirjoissa

Huomautuksia

Kirjallisuus

• Päivämäärä K.J. Johdatus tietokantajärjestelmiin. - 8. painos - M.: "Williams", 2006. - 1328 s. - ISBN 0-321-19784-4
• Kogalovsky M.R. Tietojärjestelmien kehittyneet tekniikat. - M.: DMK Press; IT Company, 2003. - 288 s. - ISBN 5-279-02276-4
• Kogalovsky M.R. Tietokantatekniikoiden tietosanakirja. - M.: Rahoitus ja tilastot, 2002. - 800 s. - ISBN 5-279-02276-4
• Tsikritzis D., Lochowski F. Datamallit = D. Tsichritzis, F. Lochovsky. Tietomallit. Prentice Hall, 1982. - M.: Rahoitus ja tilastot, 1985. - 344 s.

Wikimedia Foundation. 2010.

Katso, mitä "tietomalli" on muissa sanakirjoissa:

tietomalli- Sääntöjoukko tietokantojen tietorakenteiden generoimiseksi, niillä suoritettavat toiminnot sekä eheysrajoitukset, jotka määrittävät sallitut yhteydet ja data-arvot sekä niiden muutosjärjestyksen. Huomautus Määritä tietomalli käyttämällä... ...

Tietomalli- – menetelmä informaatiomallitietojen esittämiseksi laskentaympäristössä. [GOST 2.053 2006] Termiotsikko: Technologies Encyclopedia headings: Abrasive equipment, Abrasives, Highways, Automotive equipment... Rakennusmateriaalien termien, määritelmien ja selitysten tietosanakirja

tietomalli- 3.1.7 tietomalli (DM): Tiedon graafinen ja/tai leksikaalinen esitys, joka määrittää niiden ominaisuudet, rakenteet ja suhteet. [ISO/IEC TR 11404 3:1996, määritelmä 3.2.11] Lähde...

DATA MALLI- GOST 2.053–2006 ESKD "Tuotteen elektroninen rakenne" mukaan - menetelmä tietomallitietojen esittämiseksi laskentaympäristössä... Tietueiden hallinta ja arkistointi termein ja määritelmin

moniulotteinen tietomalli- Tietomalli, joka toimii moniulotteisilla dataesityksillä datakuutioiden muodossa. Tällaisia ​​tietomalleja alettiin käyttää laajalti 90-luvun puolivälissä OLAP-tekniikoiden kehityksen seurauksena. Moniulotteisten tietomallien toimintaominaisuudet... ... Teknisen kääntäjän opas

Maailman tullijärjestön tietomalli- Tietomalli ja tietosarja, joka on kehitetty Maailman tullijärjestössä Yhdistyneiden Kansakuntien kauppatietoelementtien hakemiston (UNTDED) perusteella [Trade Facilitation: Englanti-venäläinen termisanasto (tarkistettu toinen painos)… … Teknisen kääntäjän opas

Hierarkkinen tietomalli on tietokannan esitys puun (hierarkkisen) rakenteen muodossa, joka koostuu eri tasoisista objekteista (tiedoista). Objektien välillä on yhteyksiä, jokainen objekti voi sisältää useita objekteja... ... Wikipedia

- (RMD) looginen tietomalli, sovellettu tietokannan rakentamisen teoria, joka on sovellus matematiikan alojen kuten joukkoteorian ja ensimmäisen asteen logiikan tietojenkäsittelyongelmiin. Relaatiotietomallia käytetään rakentamaan... ... Wikipediaa

Tällä termillä on muita merkityksiä, katso ER. Entiteettisuhdemalli (ERM) on tietomalli, jonka avulla voit kuvata aihealueen käsitteellisiä kaavioita. ER-mallia käytetään, kun... ... Wikipedia

GOST R ISO/IEC 19778-1-2011: Tietotekniikka. Koulutus, koulutus ja koulutus. Yhteistyötekniikka. Jaettu työtila. Osa 1: Jaetun työtilan tietomalli- Terminologia GOST R ISO/IEC 19778 1 2011: Tietotekniikka. Koulutus, koulutus ja koulutus. Yhteistyötekniikka. Jaettu työtila. Osa 1: Jaetun työtilan tietomalli Alkuperäinen asiakirja: 5.4.9 AE CE ID... Normatiivisen ja teknisen dokumentaation termien sanakirja-viitekirja

Kirjat

• Elektronikaasun malli ja yleistettyjen varausten teoria atomien välisten voimien ja adsorption kuvaamiseksi, A. M. Dolgonosov. Tässä kirjassa tarkastellaan neljää atomi- ja molekyylifysiikan, kvantti- ja fysikaalisen kemian pääaihetta: kuvaus atomielektronikaasusta ja seuraava päätelmä tärkeimmistä...

Tunnettu kolmenlaisia ​​tietokannan kuvausmalleja(Kuva 3.7):

ü hierarkkinen;

ü verkko;

ü suhteellinen.

Pääasiallinen ero niiden välillä on tietokannan objektien ja attribuuttien välisten suhteiden ja vuorovaikutusten kuvauksen luonne.

Kuva 3.7. Tietomallien perustyypit

1. Hierarkkinen tietokantamalli kuvattu puuna. Jokainen kärkipiste vastaa monia tietueiden esiintymiä, jotka muodostavat loogisen tiedoston. Huiput sijaitsevat tasojen mukaan, ja ne on liitetty toisiinsa alisteisuussuhteilla. Yksi ylimmän tason kärki on juuri (kuva 3.8).

Mallin etu on:

· rakenteen yksinkertaisuus;

· hierarkian periaatteen olemuksen ymmärtämisen helppous;

· tätä mallia tukevien teollisten DBMS-järjestelmien saatavuus.

Epäkohta on toimintojen monimutkaisuus sisällyttää tietoja uusista tietokantaobjekteista hierarkiaan ja poistaa vanhentuneita tietoja.

Riisi. 3.8. Hierarkkinen tietomalli

2. Verkkomalli kuvailee perustietoa ja niiden välisiä suhteita suunnatun verkon muodossa. Nämä ovat objektien välisiä suhteita, kun jokaisella generoidulla elementillä on useampi kuin yksi alkuelementti ja ne voidaan liittää mihin tahansa muuhun rakenteen elementtiin (kuva 3.9).

Verkkorakenteet voivat olla monitasoisia ja niiden monimutkaisuus vaihtelee.

Verkkomallin kuvaama tietokanta koostuu alueista (alueet koostuvat tietueista ja tietueet kentistä).

Epäkohta Verkkomalli on sen monimutkaisuus, mahdollisuus menettää tietojen riippumattomuus tietokannan uudelleenjärjestelyssä. Uusien käyttäjien, uusien sovellusten ja uudentyyppisten kyselyiden ilmaantuessa tietokanta kasvaa, mikä voi johtaa tietojen loogisen esityksen häiriintymiseen.

Kuva 3.9. Verkon tietomalli

3. Relaatiotietokantamalli edustaa objekteja ja niiden välisiä suhteita taulukoiden muodossa, ja kaikki datan toiminnot pelkistetään näiden taulukoiden toimintoihin. Lähes kaikki nykyaikaiset DBMS-järjestelmät perustuvat tähän malliin.

Suhdemalli perustuu "suhteiden" käsitteeseen ja sen tiedot muodostetaan taulukoiden muodossa. Relaatio on kaksiulotteinen taulukko, jolla on oma nimi, jossa rakenteensa säilyttävä minimitoimintoobjekti on taulukon soluista - kentistä koostuva taulukon rivi (tuple).

Jokainen taulukon sarake vastaa vain yhtä tämän suhteen komponenttia. Loogisesta näkökulmasta relaatiotietokantaa edustavat monet kaksiulotteiset taulukot, joissa on erilaisia ​​aihesisältöjä.

Relaatiotietokannassa DBMS tukee tietojen hakemista tietokannasta loogisten suhteiden perusteella. Tietokannan kanssa työskennellessä ei tarvitse ohjelmoida yhteyksiä tiedostoilla, jolloin yhdellä komennolla voidaan käsitellä kaikki datatiedostot ja tehostaa tietokantaohjelmointia. Kehittäjien pätevyysvaatimusten pienentymisen ansiosta tietokannan käyttäjäpiiri laajenee merkittävästi tietokannoista on tullut tietojärjestelmien DBMS-standardi.

Kuva 3.10 Relaatiotietomalli

Suhteen sisällöstä riippuen relaatiotietokannat ovat:

ü objektit, jotka tallentavat tietoja mistä tahansa objektista, kokonaisuuden esiintymästä. Niissä yksi attribuuteista yksilöi objektin ja sitä kutsutaan relaatioavaimeksi tai ensisijaiseksi attribuutiksi. Muut attribuutit ovat toiminnallisesti riippuvaisia ​​tästä avaimesta;

ü yhdistetyt, joihin on tallennettu useiden objektisuhteiden avaimet, joiden kautta niiden välille muodostetaan yhteyksiä.

Relaatiomallin edut:

· rakentamisen helppous;

· ymmärryksen saatavuus;

· kyky käyttää tietokantaa tietämättä sen rakentamismenetelmiä ja -menetelmiä;

· tietojen riippumattomuus;

· rakenteen joustavuus jne.

Relaatiomallin huonot puolet:

· alhainen suorituskyky verrattuna hierarkkisiin ja verkkomalleihin;

· ohjelmiston monimutkaisuus;

· elementtien redundanssi.

Viime vuosina oliotietokantoja (OODB) on tunnistettu ja kehitetty yhä enemmän.

Perimmäinen ero relaatio- ja oliotietokantojen välillä on seuraava: OODB:ssä tietomalli on lähempänä todellisia kokonaisuuksia, objekteja voidaan tallentaa ja käyttää suoraan laittamatta niitä taulukoihin. Tietotyypit määrittelee kehittäjä, eivätkä ne rajoitu ennalta määritettyihin tyyppeihin.

Perinteisiä objekti-DBMS-järjestelmien käyttöalueita ovat tietokoneavusteiset suunnittelujärjestelmät (CAD), mallintaminen ja multimedia.

Objektitietokantajärjestelmiin kuuluu ONTOS DBMS - yksi OODB:n johtajista, Jasmine. ODB-Jupiter on ensimmäinen venäläinen tämän tyyppinen tuote, ORACLE 8.0.

Tietokannat ovat erityisiä tietokonejärjestelmiä, jotka perustuvat korkeasti koulutettujen asiantuntijoiden tiedon yleistämiseen, analysointiin ja arviointiin.

Esimerkiksi “ConsultantPlus”, “Garant Service”.

Tietokannassa käytetyt tietotekniikan pääelementit ovat:

Käyttöliittymä,

Tietopohja,

Tulkki,

Järjestelmän luontimoduuli,

Käyttöliittymä käytössä syöttää kyselyitä ja komentoja asiantuntijajärjestelmään ja vastaanottaa sieltä lähtötietoja.

Lähtötieto ei sisällä vain itse päätöstä, vaan tarvittavat selitykset, joita voi olla kahdenlaisia:

1) pyynnöstä, ts. ne, jotka käyttäjä voi vastaanottaa milloin tahansa;

2) jonka käyttäjä saa päätöstä tehdessään, eli miten päätökseen päädytään (esimerkiksi kuinka valittu hinta vaikuttaa voittoihin ja kustannuksiin jne.).

Tietopohjaan sisältää ongelma-aluetta kuvaavia faktoja sekä niiden loogisen suhteen. Keskeinen linkki tässä ovat säännöt, joita yksinkertaisimmassakin asiantuntijajärjestelmän ongelmassa voi olla tuhansia. Säännöt määrittävät toimien järjestyksen tietyssä tilanteessa, kun yksi tai toinen ehto täyttyy.

Tulkki käsittelee tietokannan tietoa tietyssä järjestyksessä. Käytetään myös lisälohkoja: tietokanta-, laskenta-, syöttö- ja tietojen korjauslohkoja.

Järjestelmän luontimoduuli luo sääntöjä ja tekee niihin muutoksia. Täällä voidaan käyttää sekä erityisiä algoritmikieliä (LISP, Prolog) että asiantuntijajärjestelmän kuoria.

Asiantuntijajärjestelmän kuorien käyttöä pidetään edistyneempänä, ts. ohjelmistotyökalut, joilla pyritään ratkaisemaan tietty ongelma luomalla vastaava tietopohja. Tämä reitti on yleensä nopeampi ja vähemmän työvoimavaltainen.

Kontrollikysymykset

1. Mitä eroa on tiedolla ja datalla?

2. Miten tiedon riittävyys ilmaistaan?

3. Nimeä taloudellisen tiedon luokituksen ominaisuudet.

4. Mikä on tiedon rakenne?

5. Miten indikaattori eroaa potkurista?

6. Ilmoita tiedon tärkeimmät ominaisuudet.

7. Mitä tietotukeen sisältyy?

8. Miten koneen ulkopuolinen tietotuki eroaa koneen sisäisestä tietotuesta?

9. Millaisia ​​luokittimia on olemassa ja mihin tarkoitukseen niitä kehitetään?

10. Mikä on viivakoodin tarkoitus? Mitkä ovat sen ominaisuudet?

11. Määrittele käsitteet "luokittelijat" ja "koodit".

12. Miten automatisoidut tietopankit eroavat tietokannoista?

13. Mitä automaattiset tietopankit sisältävät?

14. Miten asiakas-palvelin-arkkitehtuuri eroaa tiedostopalvelin-arkkitehtuurista?

15. Ilmoita DBMS:n pääominaisuudet.

16. Mitä tietojen eheyden varmistaminen tarkoittaa?

17. Kuvaa tietokannan kuvausmallien tyypit.

4. tietotekniikat johtamisessa ja taloustieteessä

Tietokanta (DB) on joukko toisiinsa liittyviä, joille on ominaista käyttömahdollisuus useille sovelluksille, kyky nopeasti hankkia ja muokata tarvittavia tietoja, minimaalinen tiedon redundanssi, sovellusohjelmien riippumattomuus ja yleinen kontrolloitu hakumenetelmä

Mahdollisuus käyttää tietokantoja useissa käyttäjäsovelluksissa yksinkertaistaa monimutkaisten kyselyiden toteuttamista, vähentää tallennetun tiedon redundanssia ja tehostaa tietotekniikan käyttöä. Tietokantojen tärkein ominaisuus on tietojen ja sitä käyttävien ohjelmien riippumattomuus. Tietojen riippumattomuus tarkoittaa, että tietojen muuttaminen ei muuta sovellusohjelmia ja päinvastoin.

Minkä tahansa tietokannan ydin on tietomalli. Tietomalli on joukko tietorakenteita ja niiden käsittelytoimintoja.

Tietokantamallit perustuvat nykyaikaiseen tiedonkäsittelyn lähestymistapaan, jossa tietorakenteet ovat suhteellisen vakaita. Tietokannan rakenne, joka näyttää aihealueen tietomallin jäsennellyssä muodossa, mahdollistaa loogisten tietueiden, niiden elementtien ja niiden välisten suhteiden luomisen. Suhteet voidaan luokitella seuraaviin päätyyppeihin:

– "yhdestä yhteen", kun yksi tietue voidaan linkittää
vain yhdellä merkinnällä;

– "yhdestä moneen", kun yksi tietue on yhteydessä moniin muihin;

– "monesta moneen", kun sama tietue voi solmia suhteita monien muiden tietueiden kanssa eri tavoin.

Yhden tai toisen tyyppisen suhteen käyttö on määrittänyt kolme päätietokantamallia: hierarkkinen, verkko ja relaatio.

Selvittääksesi tärkeimpien tietokantamallien loogisen rakenteen, harkitse tätä yksinkertaista tehtävää: on tarpeen kehittää looginen tietokantarakenne kolmen toimittajan tietojen tallentamiseksi: P 1, P 2, P 3, jotka voivat toimittaa tavaroita T 1, T 2 , T 3 seuraavissa yhdistelmissä: toimittaja P 1 - kaikki kolme tavaratyyppiä, toimittaja P 2 - tavara T 1 ja T 3, toimittaja P 3 - tavara T 2 ja T 3.

Hierarkkinen malli on esitetty puukaavion muodossa, jossa objektit erotetaan objektien alisteisuustasojen (hierarkian) perusteella (kuva 4.1.)

Riisi. 4.1. Hierarkkinen tietokantamalli

Ylhäällä, ensimmäisellä tasolla on tietoa objektista "toimittajat" (P), toisella - tietyistä toimittajista P 1, P 2, P 3, alemmalla, kolmannella tasolla - tavaroista, joita tietyt voivat toimittaa. toimittajia. Hierarkkisessa mallissa on noudatettava seuraavaa sääntöä: jokaisella alisolmulla ei voi olla enempää kuin yksi pääsolmu (vain yksi saapuva nuoli); rakenteessa voi olla vain yksi luomaton solmu (ilman saapuvaa nuolta) - juuri. Solmuja, joissa ei ole syöttönuolia, kutsutaan lehtiksi. Solmu on integroitu tietueeksi. Löytääksesi tarvittavan tietueen, sinun on siirryttävä juuresta lehtiin, ts. ylhäältä alas, mikä yksinkertaistaa huomattavasti pääsyä.

Hierarkkisen tietomallin etuna on, että sen avulla voidaan kuvata niiden rakennetta sekä loogisella että fyysisellä tasolla. Tämän mallin haittoja ovat tietoelementtien väliset jäykästi kiinteät suhteet, joiden seurauksena mahdolliset yhteyksien muutokset edellyttävät rakenteen muutoksia sekä tiedon fyysisen ja loogisen organisoinnin tiukka riippuvuus. Pääsyn nopeus hierarkkisessa mallissa saavutetaan tiedon joustavuuden menettämisen kustannuksella (yhdellä puun läpikäynnillä on mahdotonta saada tietoa siitä, mitkä toimittajat toimittavat esimerkiksi tuotteen Ti).

Hierarkkinen malli käyttää yksi-moneen-tyyppistä suhdetta tietoelementtien välillä. Jos käytetään useista moneen -suhdetta, päästään verkon tietomalliin.

Verkon malli Tehtävän tietokanta on esitetty kytkentäkaavion muodossa (kuva 5.2.). Kaaviossa näkyvät itsenäiset (pää)tietotyypit P 1, P 2, P 3, ts. tiedot toimittajista ja riippuvaisista - tiedot tavaroista T 1, T 2 ja T 3. Verkkomallissa kaikki tietueiden väliset yhteydet ovat sallittuja, eikä takaisinkytkentäyhteyksien lukumäärää ole rajoitettu. Mutta yksi sääntö on noudatettava: suhde sisältää pää- ja riippuvaisen tietueen

Riisi. 4.2. Verkkotietokantamalli

Verkkotietokantamallin etuna on suurempi tiedon joustavuus verrattuna hierarkkiseen malliin. Yhteinen haittapuoli molemmille malleille on kuitenkin edelleen olemassa - melko jäykkä rakenne, joka haittaa hallintajärjestelmän tietokannan kehittämistä. Jos tietokanta on usein järjestettävä uudelleen (esimerkiksi räätälöityjä perustietotekniikoita käytettäessä), käytetään edistyneintä tietokantamallia - relaatiomallia, jossa ei ole eroja objektien ja suhteiden välillä.

SISÄÄN relaatiomalli tietokantoja, tietoelementtien väliset suhteet esitetään kaksiulotteisissa taulukoissa, joita kutsutaan suhteiksi. Suhteilla on seuraavat ominaisuudet: jokainen taulukon elementti edustaa yhtä tietoelementtiä (ei ole toistuvia ryhmiä); sarakkeen elementit ovat luonteeltaan samanlaisia, ja sarakkeet on nimetty yksilöllisesti; taulukossa ei ole kahta identtistä riviä; Rivejä ja sarakkeita voidaan tarkastella missä tahansa järjestyksessä niiden tietosisällöstä riippumatta.

Relaatiotietokantamallin etuja ovat loogisen mallin yksinkertaisuus (taulukot ovat tuttuja tiedon esittämiseen); turvajärjestelmän joustavuus (jokaiselle suhteelle pääsyn laillisuus voidaan määrittää); tietojen riippumattomuus; kyky rakentaa yksinkertainen tiedonkäsittelykieli käyttämällä matemaattisesti tiukkaa relaatioalgebran teoriaa (relaatioalgebra).

Yllä olevaa tavarantoimittajia ja tavaroita koskevaa ongelmaa varten relaatiotietokannan looginen rakenne sisältää kolme taulukkoa (relaatiota): R 1, R 2, R 3, jotka koostuvat vastaavasti tietueista toimituksista, tavaroista ja tavarantoimittajien tavaratoimituksista. (Kuva 4.3.)

Riisi. 4.3. Relaatiotietokantamalli

DBMS ja sen toiminnot

Tietokannan hallintajärjestelmä (DBMS) on ohjelmistojärjestelmä, joka on suunniteltu luomaan tietokoneelle yleinen tietokanta, jota käytetään monien ongelmien ratkaisemiseen. Tällaiset järjestelmät pitävät tietokannan ajan tasalla ja varmistavat tehokkaan käyttäjien pääsyn sen sisältämiin tietoihin käyttäjille myönnettyjen oikeuksien rajoissa.

DBMS on suunniteltu keskitettyyn tietokannan hallintaan kaikkien tässä järjestelmässä työskentelevien hyödyksi.

Universaalisuuden asteen mukaan DBMS-järjestelmät erotetaan kaksi luokkaa:

– yleiskäyttöiset järjestelmät;

– erikoistuneet järjestelmät.

Yleiskäyttöiset DBMS:t eivät ole keskittyneet mihinkään aihealueeseen tai minkään käyttäjäryhmän tietotarpeisiin. Jokainen tällainen järjestelmä toteutetaan ohjelmistotuotteena, joka pystyy toimimaan tietyssä tietokonemallissa tietyssä käyttöjärjestelmässä ja toimitetaan monille käyttäjille kaupallisena tuotteena. Tällaisilla DBMS-järjestelmillä on keinot määrittää ne toimimaan tietyn tietokannan kanssa. Yleiskäyttöisen DBMS:n käyttö työkaluna tietokantatekniikkaan perustuvien automatisoitujen tietojärjestelmien luomiseen voi lyhentää merkittävästi kehitysaikaa ja säästää työvoimaresursseja. Nämä DBMS:t ovat kehittäneet toimintoja.

Erikoistuneet tietokantajärjestelmät luodaan harvoissa tapauksissa, kun yleiskäyttöisen DBMS:n käyttö on mahdotonta tai sopimatonta.

Yleiskäyttöiset DBMS-järjestelmät ovat monimutkaisia ​​ohjelmistojärjestelmiä, jotka on suunniteltu suorittamaan kaikki tietojärjestelmätietokannan luomiseen ja toimintaan liittyvät toiminnot.

Tällä hetkellä käytössä olevissa DBMS-järjestelmissä on ominaisuuksia, jotka takaavat tietojen eheyden ja vankan suojauksen, minkä ansiosta kehittäjät voivat varmistaa paremman tietoturvan pienemmällä ohjelmointityöllä. WINDOWS-ympäristössä toimivat tuotteet erottuvat käyttäjäystävällisyydestään ja sisäänrakennetuista tuottavuustyökaluistaan.

DBMS:n suorituskykyä arvioidaan:

– pyytää suoritusaikaa;

– tiedonhaun nopeus indeksoimattomissa kentissä;

– tietokannan tuontitoimintojen suoritusaika muista muodoista;

– indeksien luomisen ja massatoimintojen, kuten tietojen päivittämisen, lisäämisen ja poistamisen, suorittamisen nopeus;

– tietojen rinnakkaisten käyttömahdollisuuksien enimmäismäärä usean käyttäjän tilassa;

– raportin luomisaika.

DBMS:n suorituskykyyn vaikuttaa kaksi tekijää:

– Tietojen eheyttä valvovat DBMS:t kantavat lisäkuormitusta, jota muut ohjelmat eivät koe;

– Omien sovellusohjelmien suorituskyky riippuu suuresti tietokannan asianmukaisesta suunnittelusta ja rakentamisesta.

Liittyviä tietoja.