Модели доступа к данным.

Помимо разделения баз данных по методам обработки, можно классифицировать их по используемой модели (или структуре) данных. С помощью модели данных можно наглядно представить структуру объектов и установленные между ними связи. Модель данных непосредственно определяет наименование СУБД.

Иерархическая модель. БД состоит из упорядоченного набора древовидных структур данных. Организационные структуры, списки материалов, оглавления в книгах, планы проектов и многие другие совокупности данных могут быть представлены в иерархическом виде. При этом автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя, причём потомок имеет единственного родителя. Недостатком модели является сложность реорганизации данных и невозможность выполнения «горизонтальных» запросов к данным, не связанных с иерархической структурой.

Иерархическая модель появилась первой среди всех даталогических моделей: именно эту модель поддерживала первая из зарегистрированных промышленных СУБД IMS (Information Management System) IBM (1968 год). Каждая физическая база описывается набором операторов, определяющих как её логическую структуру, так и структуру хранения баз данных.

Базовыми понятиями модели являются:

Элемент данных – минимальная информационная единица, доступная пользователю с использованием СУБД.

Агрегат – поименованный набор данных. Агрегат данных типа «вектор» - линейный набор элементов данных (например агрегат «Адрес: город, улица, дом, квартира»). Агрегат данных типа «повторяющаяся группа» соответствует совокупности векторов данных. Например, агрегат «Зарплата: месяц, сумма (х 12)».

Записью называется совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Для записи вводятся понятия типа записи и экземпляра записи.

Связьили набор – двухуровневый граф, связывающий отношением «один-ко-многим» два типа записи. Связи именуются. Для любых двух типов записей может быть задано любое количество связей.

Некоторые правила и термины построения сетевой модели:

Тип связи L определяется для типа записи предка P и потомка C. Экземпляр типа связи состоит из одного экземпляра типа записи предка и упорядоченного набора экземпляров типа записи потомка. При этом (1) каждый экземпляр типа P является предком только в одном экземпляре L; (2) Каждый экземпляр C является потомком не более чем в одном экземпляре L.

Следствия таких правил таковы:

(1) Тип записи С в связи L1 может быть типом записи P в связи L2 (обычная иерархическая модель).

(2) Тип записи P может быть таковым в любом числе типов связи.

(3) Тип записи P может фигурировать как тип записи C в любом числе типов связи.

(4) Может существовать любое число типов связи с одним и тем же типом записи P и типом записи C.

(5) Одни и те же типы записей могут быть предком и потомком в связи L1 и потомком и предком в связи L2.

Стандарт сетевой модели впервые был определен в 1975 году организацией CODASYL (Conference of Data System Language), которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания. Типичным представителем является Integrated Database Management System (IDMS) компании Cullinet Software, Inc.

Реляционная модель. Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы. В простейшем случае реляционная модель описывает единственную двумерную таблицу, но чаще всего эта модель описывает структуру и взаимоотношения между несколькими таблицами. Реляционная модель не позволяет корректно представить данные, имеющие собственную сложную структуру. Создание реляционных отношений для таких данных может привести к потере значимых связей между данными.

Примеры широко известных реляционных БД: MS FoxPro, MS Access.

Объектно-ориентированная модель. Её структура описывается с помощью трёх ключевых понятий:

- Инкапсуляция – каждый объект хранит в себе набор данных (т.е. обладает некоторым внутренним содержанием) и набор методов, с помощью которых (точнее исключительно с помощью которых) можно получить доступ к данным этого объекта.

- Наследование – подразумевает возможность создавать из классов объектов новые классы объектов, которые наследуют структуру и методы своих предков, добавляя к ним (или исключая) структуру данных и методы, отражающие их собственную индивидуальность.

- Полиморфизм – различные объекты в зависимости от внешних событий могут вызывать одинаково названные методы, но по-разному реализованные.

Особенностью ООБД является невозможность применения к хранимым объектам понятий и алгоритмов реляционной модели. В этой связи необходим некоторый процедурный язык для оформления запросов и обработки данных. Обеспечение целостности данных заключается в (1) автоматической поддержке отношений наследования; (2) возможности объявлять поля и методы объекта как «скрытые» (т.е. невидимые для других объектов); (3) реализовывать процедуры контроля целостности данных внутри объектов.

Примеры ООБД: Caché, FastObjects, GemStone/S, Jasmine, к ним примыкает объектно-реляционная СУБД PostgeSQL.