Трехуровневая модель организации БД

При проектировании базы данных необходимо ее рассматривать как три представления (ступени) ее создания: 1) отображение предметной области в том виде, в котором она существует в реальном мире; 2) восприятие базы данных человеком; 3) в каком виде база данных должна храниться в компьютере.

Для реализации вышеуказанных представлений в настоящее время используется трехуровневая система организации баз данных (архитектура баз данных), предложенная в 1975 году комитетом по стандартизации ANSI

Внешний уровень определяет точку зрения на базу данных отдельных приложений или пользователей. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы этому приложению.

Концептуальный уровень – центральное управляющее звено. Здесь база данных представлена в наиболее общем виде, обедняющем данные, используемые всеми приложениями. Фактически это обобщенная модель предметной области (объектов реального мира). Отражает только существенные особенности объектов реального мира

Внутренний уровень (физический) – собственно данные, расположенные в памяти информационной системы.

10. модель данных – сов-сть принципов организации данных в БД.

В иерархической модели связи между данными можно представить с помощью дерева. Данные в такой модели расположены на разных иерархических уровнях и называются сегментами. Самый высокий сегмент называется корневым. Сегменты, расположенные на более низком уровне называются сегментами-потомками. Сегменты, расположенные на более высоком уровне, называются сегментами-предками. Каждый сегмент может иметь только одного предка на более высоком уровне и одного или несколько потомков на более низком уровне.

Иерархическая модель используется для представления организационных структур, по своей природе являющихся иерархическими (например, крупных предприятий, воинских подразделений), или сложных механизмов, состоящих из более простых узлов, которые в свою очередь можно подвергнуть декомпозиции. Организовать более сложные связи в такой модели невозможно. Недостатком: ее громоздкость для обработки данных со сложными логическими связями.

Достоинствам: эффективное использование памяти компьютера при хранении данных.

11. сетевая модельявл развитием иерархической модели. В отличие от иерархич модели в сетевой модели потомок может иметь любое количество предков. Сегменты, которые называются в сетевой модели наборами записей,связываются между собой не только по принципу «сверху вниз», но и «по горизонтали» с помощью наборов связей.

Достоинствам: возможность образования произвольных связей и быстрый доступ к данным.

Недостатками: сложность ее понимания для обычного пользователя и большие объемы памяти компьютера на хранение данных.

12. Реляционная модель– модель данных, основанная на математическом понятии отношения и представлении отношений в форме таблиц.

Отношение – именованная структура данных, представл собой подмножество декартова произведения заданных доменов.

Домен – набор допустимых значений атрибута.

Кортеж – строка таблицы, являющейся отношением.

Схема – список имен атрибутов отношения.

Степень отношения – кол-во атрибутов в отношении.

Мощность отношения – кол-во кортежей в отношении.

Достоинство: проста для понимания, наглядна, имеет строгое математич обоснование.

Недостаток: не допускает представления объектов со сложной структурой, поскольку в ее рамках возможно моделирование лишь в помощью двумерных таблиц; данные об объектах содержатся во многих таблицах, извлечение инфо о каждом таком объекте требует выполнения многих операций соединения, что значит замедляет обработку данных.

13. Связи между таблицами в реляц моделиделают их более информативными.свзь устанавливается посредством связи ключевых полей, содержащих общую инфо для обеих таблиц. Пусть таблица Р1 связывается с Р2. тогда Р1называется основной, а Р2 – подчиненной. Ключевое поле основной таблицы называется первичным ключом, а подчиненной – внешним.

Одна запись основной таблицы м.б. связана с одной или несколькими записями подчиненной таблицы. При этом значения первичного ключа уникальны, а внешнего – могут повторяться.

Графическое изображение связи между таблицами наз схемой данных.

Реляционная целостность

В реляц модели должны выполняться условия целостности данных. Условие целостности отношений накладывает ограничения на значения первичного ключа, кот д.б. уникальными и непустыми. Отсюда: не каждое поле м.б. выбрано в качестве первичного ключа.

Условие ссылочной целостности предполагает, что каждое значение внешнего ключа д. совпадать с одним из значений первичного ключа.

16. Постреляционная модель. Постреляционная модель данных в общем случае представляет собой расширенную реляционную модель, снимающую ограничение неделимости значений полей, т.е. допускаются многозначные поля, значения которых состоят из подзначений.

Достоинствами постреляционной модели данных являются:

возможность представления связанных реляционных таблиц одной постреляционнной таблицей. Это обеспечивает высокую наглядность представления данных и повышение эффективности их обработки;

отсутствие ограничений на длину полей и их количество в записях таблицы.

Недостатком постреляционнной модели является сложность в обеспечении целостности данных.

17. Объектно-ориентированная модель –структура, кот можно изобразить графически в виде сети, узлами котор.явл объекты.Осн. понятия:

Объекты – отражение сущности реального мира средствами БД. Каждый объект имеет 2 характеристики: состояние и поведение. Состояние объектов определяется множеством значений его атрибутов. Поведение объекта описывает методы, которые могут изменить состояние объекта

Классы – множество объектов, схожих по поведению и другим свойствам.

Наследование – создание нового класса объектов можно образовать на основе уже существующего класса.

Инкапсулирование – способ доступа к данным не произвольным образом, а только по строго определенным правилам

Расширяемость – возможность добавлять в БД новые объекты и правила их поведения

Полиморфизм – способность объекта по-разному реагировать на одно и то же событие в окружающем мире

Достоинства – возможность отображения информации о сложных взаимосвязях объектов

Недостатки – высокая понятийная сложность, неудобства обработки данных и невысокая скорость обработки запросов.

Операции реляц алгебры.

Объединением двух отношений наз отношение, содержащее мн-во картежей, принадлежащих либо первому, либо второму исходным отношениям, либо обоим отношениям одновременно.

Пусть заданы два отношения R₁ ={r₁} и R₂ ={r₂}, где r₁ и r₂ – соответственно кортежи отношений R₁ и R₂, то объединение

R₃ = R₁ U R₂ = { r | r Î R₁ U r Î R₂ }, где r – кортеж нового отношения, U – операция логического сложения «ИЛИ».

Пересечением отношений называется отношение, которое содержит множество кортежей, принадлежащих одновременно и первому и второму отношениям R₁ и R_2. R₄ = R₁ Ç R₂ = { r | r Î R₁ Ç r Î R₂ }, где r – кортеж нового отношения, Ç – операция логического умножения «И».

Декартово произведение – набор всевозможных сочетаний n значений, где каждое значение берется из своего домена.

Разностью отношений R₁ и R₂ называется отношение, содержащее множество кортежей, принадлежащих R₁ и не принадлежащих R₂: R₅ = R₁ \ R₂ = { r | r Î R₁ Ç r Ï R₂ },

проекцииЭто выбор атрибутов в отношении. Пусть в отношении R выбирается подмножество его атрибутов Y. Тогда проекцией P_Y (R) будет отношение, в которое входят все кортежи R, содержащие только значения атрибутов из подмножества Y. Выборки (фильтрации). Для этой операции вводится дополнительное булевское выражение a(r), составленное из термов сравнения с помощью связок И (Ç) , ИЛИ (U), НЕ (-). Термами сравнения могут быть выражения «=»,«>», «<». В этом случае результатом операции выбора, заданной на отношении R в виде булевского выражения, называется отношение: R[a(r)] = {r| r Î R Ç (r) = «Истина»} Соединениеотношений R1, R2 выполняется путем сцепления кортежей отношения R1с кортежами отношения R2 при условии совпадения значения атрибута А1отношения R1со значением атрибута R2 (А1,А2 – атрибуты, задаваемые для сцепления). При этом в результирующее отношение R одинаковые атрибуты включаются только один раз. Операция деления выполняется над двумя отношениями R1, R2, имеющими атрибут, определенные на одном домене. Пусть k1 – степень отношения R1, а k2 – отношения R2 и k1>k2. тогда результат операции деления R1/ R2 есть отношение К степени k1-k2, любой кортеж которого вместе с любым кортежем R2 образует кортеж, имеющийся в R1.

18. Объектно-реляционная модель данных является гибридной моделью, сочетающей возможности реляционной модели с объектными свойствами данных. Отличительная особенность объектно-реляционной модели от объектно-ориентированной состоит в том, что она основана на стратегии реляционной модели. К сожалению, разработчики технологий баз данных не пришли к единому мнению о том, как следует определять данную модель и о включении объектов в реляционную модель можно говорить только как об общем направлении развития баз данных.

19. Многомерность модели означает многомерное логическое представление структуры информации. предназначена для аналитической обработки инфо.

Агрегируемость данных означает возможность их рассмотрения с различным уровнем обобщения.

Историчность обеспечивает высокий уровень статичности (неизменяемости) данных и их взаимосвязей, а также в обязательном порядке привязку данных к временным точкам.

Прогнозируемость данных подразумевает задание функций прогнозирования и применение их к различным интервалам времени.

Основными понятиями, с которыми оперирует пользователь в многомерной модели, являются :

Измерение – это множество однотипных данных, образующих одну из граней многомерного гиперкуба. (примеры:дни, месяцы, кварталы и годы. города, районы, регионы и страны.

Ячейка– это поле, значение которого однозначно определяется фиксированным набором измерений. В многомерной модели данных используется два варианта организации данных – гиперкубическая и поликубическая.

В гиперкубической все кубы определяются одним и тем же набором измерений (максимально возможным).

В поликубической определяются несколько гиперкубов с различной размерностью и различными измерениями в качестве граней.

Достоинствоммногомерной моделиявляется удобство и эффективность аналитической обработки больших объемов данных, связанных с временными интервалами. При организации таких же данных по реляционной модели происходит рост трудоемкости операций выборки и существенное увеличение затрат памяти компьютера на хранение данных.

Недостатком является громоздкость для простейших задач оперативной обработки информации.

20. Проектирование базы данных– это процесс создания проекта базы данных, предназначенной для поддержки функционирования экономического объекта и способствующей достижению его целей. Оно представляет собой трудоемкий процесс, требующий совместных усилий аналитиков, проектировщиков и пользователей.

Требования:

-Целостность базы данных. (Требование полноты и непротиворечивости данных).

-Многократное использование данных.

-Быстрый поиск и получение информации по запросам пользователей.

-Простота обновления данных.

-Уменьшение излишней избыточности данных.

-Защита данных от несанкционированного доступа, от искажения и уничтожения.

21. Жизненный цикл базы данных (ЖЦБД) – это процесс проектирования, реализации и поддержки базы данных. ЖЦБД состоит из следующих этапов:

1. Предварительное планирование базы данных. собирается информация об используемых и находящихся в процессе разработки прикладных программах и файлах, связанных с ними.

2. Проверка осуществимости. Она предполагает подготовку отчетов по трем вопросам:

-есть ли технология? (технологическая осуществимость);

-имеются ли персонал, средства и эксперты? (операционная осуществимость);

-окупится ли? (экономическая эффективность).

3. Определение требований.На этом этапе определяются: цели бд; информационные потребности различных структурных подразделений и их руководителей; требования к оборудованию; требования к программному обеспечению.

4.Концептуальное проектирование.На этом этапе создаются подробные модели пользовательских представлений данных предметной области. Затем они интегрируются в концептуальную модель, которая фиксирует все элементы корпоративных данных, подлежащих загрузке в базу данных. Эту модель называют еще концептуальной схемой базы данных.

5.Логическое проектирование. На этом этапе осуществляется выбор типа модели данных. Концептуальная модель отображается в логическую

6.Физическое проектирование. На этом этапе предусматривается принятие разработчиком окончательного решения о способах реализации создаваемой базы данных.

7.Оценка и поддержка базы данных. опрос пользователей на предмет выяснения, какие их информационные потребности остались неучтенными.

22. Средством моделирования предметной области на этапе концептуального проектирования является модель «сущность–связь»(ER-модель) В ней моделирование структуры данных предметной области базируется на использовании графических средств – ER-диаграмм В наглядном виде они представляют связи между сущностями.

Сущность – это некоторый объект реального мира, который может существовать независимо. Сущность имеет экземпляры, отличающиеся друг от друга значениями атрибутов и допускающие однозначную идентификацию.

Атрибут – это свойство сущности. Атрибут, который уникальным образом идентифицирует экземпляры сущности, называется ключом. Может быть составной ключ, представляющий комбинацию нескольких атрибутов.

Предположим, что проектируется база данных, предназначенная для хранения информации о деятельности некоторой фирмы. Эта фирма имеет филиалы. В ней могут быть выделены четыре сущности (прямоугольник): филиал, менеджер, заказ, клиент.

В реальном мире существуют связи между сущностями. Связь представляет взаимодействие между сущностями. Она характеризуется мощностью, которая показывает, сколько сущностей участвует в связи.

В рассматриваемой предметной области ФИРМА можно выделить три связи (ромб «управляет»):

МЕНЕДЖЕР – УПРАВЛЯЕТ – ФИЛИАЛ

ФИЛИАЛ – ОБРАБАТЫВАЕТ – ЗАКАЗ

КЛИЕНТ – ДЕЛАЕТ – ЗАКАЗ

23. Типы связей.Связь представляет взаимодействие между сущностями. Она характеризуется мощностью, которая показывает, сколько сущностей участвует в связи. Связь между двумя сущностями называется бинарной, а связь между более чем с двумя сущностями – тернарной.

На ER-диаграмме связь изображается ромбом.

Важной характеристикой связи является тип связи (кардинальность). Рассмотрим типы связей.

"один-к-одному" (1:1). МЕНЕДЖЕР – УПРАВЛЯЕТ – ФИЛИАЛ

"один-ко-многим" (1:М). ФИЛИАЛ – ОБРАБАТЫВАЕТ – ЗАКАЗ

"многие-ко-многим" (М:N). КЛИЕНТ – ДЕЛАЕТ – ЗАКАЗ

24. класс принадлежности сущности.Если каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром сущности В, то класс принадлежности сущности А является обязательным. Этот факт отмечается на ER-диаграмме черным кружочком, помещенным в прямоугольник, смежный с прямоугольником сущности А.

Если не каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром сущности В, то класс принадлежности сущности А является необязательным. Этот факт отмечается на ER-диаграмме черным кружочком, помещенным на линии связи возле прямоугольника сущности А.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: