Шпаргалка по "Коммуникации и связи"

11.Понятие модели  данных. Иерархическая модель, ее  достоинства и недостатки.

Модель данных (Котон в 1970г.) некая абстракция, которая будучи приложена к конкретным данным, позволяет пользователям трактовать их как инф-ю, т.е. сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязи между ними. Модели данных определяют: 1) структуры организации хранения БД; 2) ограничения целостности; 3) набор выполняемых операций. Модель данных для СУБД – совокупность правил порождения структуры данных в БД, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющую допустимые связи и значения данных, последовательности их изменения. Структура данных – множество элементов данных и множество связей между ними. Физическая структура- отражает способ физического представления данных в памяти компьютера (и еще называется структурой хранения, внутренней структурой или структурой памяти). Логическая структура (абстрактная) - структура данных без учета ее представления в машинной памяти. Типы связей: бинарные; тринарные; н-арные. Связи отражают: -существующие объективные связи между элементами данных, представляющих сущность и их свойства в предметной области (структурные); – существующие в головах пользователей информационные связи между входящим и выходящим набором параметров (запросные связи). Существует 3 типа логических моделей: - иерархическая (60-е гг.);- сетевая (60-е гг.);- реляционная (70-е гг.). Они отличаются способами представления связей между объектами. Иерархичическая строится по принципу иерархии объектов. 1 объект –главный, другие - подчиненные. Между главным и подчиненными объектами устанавливается связь «1:М»: для каждого экземпляра главного объекта. соответствует несколько подчиненных. Узлы и ветви образуют древовидную структуру, которая предполагает несколько уровней подчинения. Узел – совокупность атрибутов, описывающих объект. Наивысший – корневой находится на 1-м уровне иерархии. Иерархическая модель применяется для организаций различного профиля: военных, администраторов и т.д. Представление модели в памяти компа осуществляется с помощью файловых записей переменной длины, или с помощью перечисления записей каждого дерева в порядке «сверху-вниз». Операции манипулирования данными: - найти указанное дерево; - перейти от одного дерева к другому; - перейти от одной записи к другой внутри дерева; - перейти от одной записи к другой в порядке обхода иерархии; - вставить новую запись; -удалить текущую запись. +: эффективное использование оперативной памяти и неплохие временные показатели выполнения операций; - удобна для раб-ты с иерархически. организованными дан-ми; - простота. – : сложность логических связей; - громоздкость при обработке. Примеры: отечеств: Ока, ИНЕС, МИРИС; IMS фирмы IBM, HC/Focus, Team-Up, Data-Edge.

12. Сетевая модель, ее достоинства и недостатки.

Расширены понятия  главного и подчиненного объекта. Любой объект может быть главным и подчиненным. Главный-владелец набора, подчиненный - член набора. Используется в сетевых коммуникациях передачи данных. Один и тот же объект может участвовать в любом числе взаимосвязей (пример-библиотека). Манипулирование данными: - найти конкретную запись в наборе; - перейти к следующему потомку по некоторой связи; -перейти от потомка к предку по некоторой связи; - создать новую запись;-уничтожить запись; - исключить из связи; - переставить в другую связь. + :-высокая эффективность при размещении данных в памяти; - оперативность. – :-сложность и жесткость схемы базы; - сложность понимания; -сложность контроля целостности.

13. Реляционная модель. Ее базовые понятия (отношение, домен, кортеж, схема, степень и мощность отношения), достоинства и недостатки.

Объекты и взаимосвязи  представляются в виде таблиц. Взаимосвязи рассматриваются в качестве объектов. Каждая таблица представляет объект. Таблица должна иметь первичный ключ - поле или комбинацию полей, которые единственным образом идентифицирует каждую строку в таблице. Эта модель получила наибольшее распространение в СУБД для персонального компа. Отношен – таблица; Столбец – атрибут; строка – кортеж. Схема отношения – это именованное множество пар (имя атрибута, имя домена). Сов-ть схем от-ний, использ-мых для представления инфы наз-ся схемой реляц БД, а текущие значения соответствующих отношений - реляц БД. В реляционной алгебре поименованный столбец отношения называется атрибутом, а множество всех возможных значений конкретного атрибута – доменом.

Отн-ния  обладают св-ми:- не содержат картежей дубликатов; -атрибуты не упорядоч-ны; картежи неупоряд-ны; -знач всех атриб-ов атомарны; - послед-ть картежей и атрибутов не существенна; все картежи орган-ны по 1-й стр-ре.

+: - простота схемы данных для польз-ля;- повышение лог и физ нез-сти; - предоставление польз-лю языков выс ур-ня;-оптимизация доступа к БД; - улучшение целостности и защ дан.; - возмож-ть раз-х применений; - строг мат основа

-: -все дан  хран-ся в виде отно-й, состоящих  из простых атрибутов; - для описания  их провед-ния треб-ся создать  прикл. Программы; - БД состоит  из большего кол-ва таблиц, что  затрудняет процесс выборки и хран-ся много лишней инф; - возможностей недостаточно, когда объекты данных сложны.

Сущ-ет 2 мех-ма манип-ния данными: 1.реляц алгебра2. мат логика

Степень отн-ния- число атрибутов, Кардинальное число или мощность отношений - число его картежей.

14.Связь между таблицами в реляционной модели данных. Первичный и внешний ключи, их отличия.

Выд-ют 3 группы целостности: 1. целосность сущ-тей (ни один атрибут входящий в ПК не может  иметь неопред знач.)2. цел-ть ссылок 3. Цел, определенная пользователем

Один или несколько атрибутов, значения которых однозначно определяют кортеж отношения, называется его ключом, или первичным ключом, или ключевым полем. То есть ключевое поле – это такое поле, значения которого в данной таблице не повторяется. Записи в таблице хранятся упорядоченными по ключу. Правила выбора первичного ключа: наименьшее количество атрибутов; наименьшее по длине; несимвольный. Ключ может быть простым, состоящим из одного поля, и сложным, состоящим из нескольких полей. Сложный ключ выбирается в тех случаях, когда ни одно поле таблицы однозначно не определяет запись. Кроме первичного ключа в таблице могут быть вторичные ключи, называемые еще внешними ключами, или индексами. Индекс – это поле или совокупность полей, чьи значения имеются в нескольких таблицах и  которое является первичным ключом в одной из них. Значения индекса могут повторяться в некоторой  таблице. Индекс обеспечивает логическую последовательность записей в таблице, а также прямой доступ к записи. Для каждого внешнего ключа необходимо решить 3 проблемы: - возможность принятия неопределенного значения (Null); - что должно происходить при удалении кортежа главной таблицы, на которую ссылаются внешние ключи. Существует 3 возможности: - каскадирование; - ограничение на обновление или удаление; - установка в Null-значение.

По  первичному ключу всегда отыскивается только одна строка, а по вторичному – может отыскиваться группа строк с одинаковыми значениями первичного ключа.  Ключи нужны для однозначной идентификации и упорядочения записей таблицы, а индексы для упорядочения и ускорения поиска. Индексы можно создавать и удалять, оставляя неизменным содержание записей реляционной таблицы. Количество индексов, имена индексов, соответствие индексов полям таблицы определяется при создании схемы таблицы. С помощью индексов  и ключей устанавливаются связи между таблицами. Связь устанавливается путем присвоения значений внешнего ключа одной таблицы значениям первичного ключа другой. Группа связанных таблиц называется схемой данных. Информация о таблицах, их полях, ключах и т.п. называется метаданными. Связь один к одному (1:1):  A(U/U)B означает, что каждому элементу объекта А может соответствовать только один элемент объекта В и наоборот, например: универ – ректор, студ. – зачетка. Связь один ко многим (1:N): А(N/U)B означает, что могут существовать экземпляры объекта А, которым соответствует более одного экземпляра объекта В. Но при этом каждому экземпляру объекта В может соответствовать только один экземпляр объекта А, например:  Университет -    Факультеты; Группа -  Студенты. Связь многие к одному (N:1): A(U/N)B означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать только один экземпляр объекта В, но среди экземпляров объекта В могут быть такие, которым соответствует несколько экземпляров объекта А, например:  Университет -     Факультеты; Покупатели  -     Продавец. Очевидно, что если 1:N – тип связи между А и В, то N:1 – тип связи между В и А. Связь многие ко многим (N:M), или групповое: A(N/M)B означает, что может существовать экземпляр объекта А, которому соответствует несколько экземпляров объекта В и наоборот. Например:         Преподаватели  -  Предметы;        Покупатели    -    Продавцы.

15.Реляционная  целостность: целостность отношений,  ссылочная целостность.

Выделяют 3 группы правил целостности: - целостность сущностей (ни один атрибут, входящий в ПК, не может иметь неопределенное значение); - целостность ссылок/согласований (значения атрибутов внешнего ключа должны быть равны значениям ПК в некотором картеже другого отношения или должны быть не определены); - целостность, определяемая пользователем. Можно использовать следующие типы условий целостности данных: - обязательность данных; - проверка на правильность; - целостность таблицы (существование первичного ключа, отсутсвие повторяющихся значений); - ссылочная целостность; - применение деловых правил.

В Реляционной  Модели Данных должны выполняться два  условия целостности данных: -)Условие  целост-ти таблиц, накладыв ограничения  на знач-я первич ключа, кот должны быть уникальными и непустыми. –)условие ссылочной цел-ти предполагает, что каждое знач-е внеш ключа должно совпадать с одним из значений первич ключа.

16.Операции реляционной  алгебры: объединение, пересечение,  декартово произведение, разность, проекция, выборка, соединение, деление.

Теоретической  основой реляционной БД является реляционная алгебра, основанная на теории множеств и рассматривающая специальные операции над отношениями, и реляционное исчисление, базирующееся на математической логике. Операция Выборка позволяет выбрать из отношения только те кортежи, которые удовлетворяют заданному условию. При Проекции  отношения на заданный набор его атрибутов получается новое отношение, создаваемое посредством извлечения из исходного отношения кортежей, содержащих указанные атрибуты. При Умножении (декартовом произведении) двух отношений получается новое отношение, кортежи которого  являются сцеплением (конкатенацией) кортежей первого и второго отношений. Декартово произведение доменов-D1,D2,D3...Dn наз-ся мн-во всех картежей V1,V2…Vn длиной n, где любое V1 принадлежит D1. Отнош-ние – нек подмножество декартова произведения 1-го или более доменов R прин-т D1*D2*…*Dn.

В результате Объединения двух отношений получается третье, включающее кортежи, входящие хотя бы в одно отношение, то есть содержащее все элементы исходных отношений. При Вычитании выдаются лишь те кортежи первого отношения, которые остались от вычитания второго отношения, то есть из первого отношения выбрасываются все кортежи второго. Операция Соединение применяется к двум отношениям, имеющим общий атрибут. Результат этой операции для двух отношений по некоторому условию есть отношение, состоящее из кортежей, которые являются сочетанием первого и второго  отношений, удовлетворяющих указанному условию. Результатом операции Пересечение  двух отношений является отношение, включающее все кортежи, входящие в оба отношения. Операция Деления предполагает, что имеется два отношения: одно – бинарное (содержащее два атрибута), другое – унарное (содержащее один атрибут). В результате получается  отношение, состоящее из кортежей, включающих значения первого атрибута кортежей первого отношения, но только таких, для которых множество значений второго атрибута первого отношения совпадает с множеством значений  атрибутов второго отношения.

17. Постреляционная  модель, ее достоинства и недостатки

• Поддерживает множественные группы, называемые ассоциированными множественными полями, а сов-ть объединенных множественных полей наз ассоциацией
• Не накладываются огранич на длину и кол-во полей в записях, что делает структуру табл более наглядной

Постреляц модель дан реализована в СУБД uniVers, Bubba, Dasdb и др.

Дост: возможность  представления сов-ти связ реляц  табл в виде одной постреляц таблиц.

Нед-ки: сложность  обеспечения целостности и непротиворечивости данных

18. Объектно-ориентированная  модель данных. Ее базовые понятия,  достоинства и недостатки.

Объекты инкапсулируют  данные и методы, т.е. доступ к значениям  данных возможен только через методы.

Внутр структура  объекта скрыта от пользователя. Изменение состояния объекта, манипуляция с ним возможны только через его методы.

В наиб общей  и класс. постановке об-ориен подход базируется на понятиях:

• Объект и индентификатор объекта
• Атрибут и метод
• Класс
• Иерархия и наследование классов

Метод – программный код, привязанный к определенному классу и применяемый к объектам этого класса.

Класс – абстракция, определяющая множество объектов одной  структуры. Каждый объект явл экземпляром  некот класса. Между классами устанавливаются  отношения наследования. Состояние объекта определяется набором значений множества свойств. Этими свойствами могут быть атрибуты объекта и связь между объектом и одним или несколькими другими объектами. Поведение объекта определяется набором операций, которые могут быть выполнены над данными объекта или самим объектом.

БД хранит объекты, позволяя совместно использовать их различным пользователям и приложениям.

Структура ООБД графически представима в виде дерева, узлами которого явл объекты. ООБД: POET, Jasmine, Orion, Iris.

Основным достоинством явл возможность отображения  информации о сложных взаимосвязанных объектах. Об-ориентир модель позволяет также идентифицировать отдельные записи в базе и определять функции их обработки. Основной недостаток состоит в сложности понимания ее сути и низкой скорости выполнения запросов.