Шпаргалка по "Технологии баз данных"

 

12. Трехуровневая модель  организации  баз данных.

В настоящее  время используется трёхуровневая  модель организации БД, предложенная в 1975 г. комитетов по стандартизации Ansi. Одна и та же БД имеет различные  уровни описания.

Внешний уровень – это представление о БД отдельных пользователей и прикладных программ. Каждый пользователь, каждая прикладная программа видят и обрабатывают только те данных предметной области, которые им необходимы.

На  концептуальном уровне БД представляется обобщенно – объединяются данные, используемые различными пользователями и прикладными программами. Концептуальный уровень фактически определяет обобщённую модель предметной области и не содержит никаких сведений о методах хранения данных.

Внутренний  уровень поддерживает представление БД в памяти компьютера.

 

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

Первоначально исследования в области БД были направлены на разработку способов структуризации данных, получивших название «модели данных». Модель данных – это совокупность принципов организации БД. модели данных различаются принципами определения, манипулирования и хранения данных в базе. Но наиболее важным является способ организации связей между данными в базе. Классическими являются иерархическая, сетевая и реляционная модели данных. Кроме того, при разработке БД в последнее время активно используются такие модели как постреляционная, объектно-ориентированная, объектно-реляционная и многомерная модели. В иерархичной модели связи между данными можно представить с помощью дерева. Данные в такой модели расположены на разных иерархичных уровнях и называются сегментами. Самый высокий сегмент имеет название «корневой». Сегменты, расположенные на более низком уровне, называются сегментами-потомками; на более высоко уровне – сегментами-предками. Каждый сегмент может иметь только одного предка на более высоком уровне и одного или нескольких потомков на более низком уровне. Доступ к определенному сегменту осуществляется по цепочке – от сегмента-предка к сегменту-потомку начиная слева.

Иерархическая модель используется для представления организационных структур, по своей природе являющихся иерархическими. Организовать более сложные связи в этой модели не возможно.

Недостатки: громоздкость модели для обработки данных со сложными логическими данными.

Достоинство: эффективное использование памяти компьютера при хранении данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Сетевая  модель, ее достоинства и недостатки.

Представления сетевыми структурами типа запись данных, связываются отношениями «один-к-одному»  и «один-ко-многим». Это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом. 1 или несколько элементов имеют более 1 исх. элемента.

Более универсальны, так как взаимосвязи большинства  предметных областей имеют сетевой  характер.

Технология работы удобна для пользователя: возможен непосредственно доступ к элементам данных. Сетевая БД состоит из наборов записей, которые связаны между собой так, что записи могут содержать явные ссылки на другие наборы записей. Так они образуют сеть. Связи между записями могут быть произвольными, и эти связи явно присутствуют и хранятся в базе данных.

Достоинство: высокая эффективность затрат памяти; оперативность обработки данных.

 Недостаток – сложность и жесткость схемы базы; сложность понимания; ослаблен контроль целостности, т.к. в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями.

Использование связей «мног-ко-многим» позволяет  устранить недостатки иерархической  модели: низкую приспосабливаемость  к описанию данных иерархической  структуры и слабую гибкость при развитии системы.

Сравнивая иерархические  и сетевые: сетевые обеспечивают достаточно быстрый доступ к данным, (т.к. основная структура представляя  информацию имеет форму сети: каждая вершина (узел) может иметь связь  с любой другой. Данные в сетевой более равноправны: доступ к ним может быть осуществлен, начиная с любого узла.

 

15. Реляционная модель. ЕЕ базовые  понятия (отношения, домен, кортеж, степень отношения), достоинства  и недостатки.

Реляционная модель – комплекс взаимосвязанных простейших двумерных таблиц-отношений. Таблицы-отношения должны обладать следующими свойствами: *каждый столбец таблицы – это элемент данных и его значения должны быть не расчленяемыми на несколько значений; *все столбцы однородные; *в таблице нет двух одинаковых строк; *столбцы и строки могут просматриваться в любом порядке, безотносительно к их информационному содержанию и смыслу; *число строк не ограничено. Отношение описывает некоторый объект материального мира посредством атрибутов R(A1, A2,..,An), называемого схемой отношения. В теории реляционных моделей данных используется терминология алгебры отношений. Согласно ей столбцы отношения называются доменами, а строки – кортежами. При работе с реляционными таблицами используют также альтернативные им понятия – поле и записи. В отношении записи должны иметь уникальный идентификатор – ключ. Ключ – один или несколько полей, однозначно определяющих записи. Ключ служит для быстрого поиска нужной информации. 

 

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

В реляционной  базе данных между таблицами устанавливаются  связи, которые делают их более информативными, чем они являются по отдельности. Связь устанавливается посредством  связи ключевых полей, содержащих общую информацию для обеих таблиц. Пусть таблица R₁ связывается с таблицей R₂. Тогда таблица R₁ называется основной, а таблица R₂ – подчиненной. Ключевое поле основной таблицы называется первичным ключом, а подчиненной – внешним ключом.

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

В общем виде реляционная модель данных представляет собой множество взаимосвязанных  таблиц. Графическое изображение связи между таблицами называется схемой данных.

 

17. Реляционная целостность: целостность  отношений, ссылочная целостность.

В реляционной  модели данных должны выполняться условия  целостности данных. Это условие  «целостности таблиц», «ссылочной целостности».

Условие «целостности таблиц» накладывает ограничения  на значения первичного ключа, они должны быть уникальными. Кроме того, они  должны быть непустыми. Отсюда следует, что не каждое поле может быть выбрано в качестве первичного ключа.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

В процессе обработки  реляционных таблиц СУБД выполняет  операции реляционной алгебры: объединение, пересечение, декартово произведение, разность, проекция, выборка, соединение, деление.

Объединением двух отношений R₁ и R₂ называется отношение R, содержащее множество кортежей, принадлежащих либо R₁,  либо R₂, либо обоим отношениям одновременно.

Пересечением отношений R₁ и R₂ называется отношение R, которое содержит множество кортежей, принадлежащих одновременно и R₁ и R_2.

Отношение определяется, как подмножество R декартова произведения D₁ x D₂ x…x D_n. Декартово произведение – это набор всевозможных сочетаний из n значений, где каждое значение берется из своего домена.

Разностью отношений R₁ и R₂ называется отношение R, содержащее множество кортежей, принадлежащих R₁ и не принадлежащих R₂.

Проекция – это выбор атрибутов в отношении. Для операции выборки задается условие выборки кортежей булевым выражением α(r), составленным из термов сравнения с помощью логических операций «И», «ИЛИ», «НЕ». Терм сравнения – выражение типа сравнения (в нем могут использоваться операции =,<, >,≤, ≤, ≠).

Операция соединения отношений R₁ и R₂ выполняется путем сцепления кортежей отношения R₁ с кортежами R₂ при условии совпадения значения атрибута А1 отношения R₁ со значением атрибута А2 отношения  R₂ (А1, А2 – атрибуты, задаваемые для сцепления). При этом в результирующее отношение R одинаковые атрибуты включаются только один раз.

Операция деление выполняется над двумя отношениями R₁ и R₂, имеющими атрибуты, определенные на одном домене. Пусть k₁ – степень отношения R₁, а k₂ – отношения R₂ и k₁>k₂. Тогда результат операции деления R₁÷R₂ есть отношение R степени k₁-k₂, любой кортеж которого вместе с любым кортежем R₂ образует кортеж, имеющийся в R₁.

 

19. Постреляционная модель, ее достоинства  и недостатки.

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 являются: возможность представления связанных реляционных таблиц одной постреляционной таблицей (повышает эффективность обработки данных), отсутствие ограничений на длину полей и их количество в записях таблицы.

Недостатком является сложность в обеспечении целостности данных.

 

20. Объектно – ориентированная модель данных. Ее базовые понятия (объекты, классы, методы, наследование, инкапсулирование, расширяемость, полифоризм), достоинства и недостатки.

Объектно-ориентированная модель представляет собой структуру, которую можно изобразить графически в виде дерева, , узлами которого являются объекты. Каждый объект характеризуется уникальным идентификатором, состоянием, поведением. Поведение объекта описывают методы, называемые процедурами, т.е. составной частью описания объекта являются процедуры, способные производить действия над атрибутами объекта.

Объекты могут  соединяться в классы. Экземпляры одного класса отличаются лишь значениями своих свойств, но не своими методами.

Суть наследования состоит в том, что на основании существующего класса можно образовать новый класс объектов, который будет наследовать свойства родительского класса.

Доступ к данным осуществляется только в соответствии с правилами поведения объекта, описываемыми  методами (инкапсуляция).

Полифоризм – способность объектов по-разному реагировать на одно и то же событие в окружающем мире. Полифоризм используется для унификации обработки разнородных объектов.

Основным достоинством объектно – ориентированной модели является способность отображать информацию о сложных объектах с исчерпывающим описанием взаимосвязей между ними и их динамического поведения. Недостатком является сложность понятийного аппарата, что затрудняет ее применение и отрицательно сказывается на накоплении опыта создания и эксплуатации объектно-ориентированных баз данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20,21.Объектно-ориентированная  модель данных. Ее базовые понятия  (объекты,классы,методы,наследование, инкапсулирование, расширяемость,полиморфизм), достоинства и недостатки.Объектно-реляционная модель данных, ее достоинства и недостатки.Объектно-ориентир.и объектно-реляцион.модели использ.для преодоления ограничен.возможностей реляцмон.модели по хранениюи обработке сложных объектов.(документ,звук,видео,графич.изображ.)Они поддерж.обработку объектов,описываемых не только традиц.типами данных-числовым,символьным,типа даты,но и др.Объектно-ориентир.модель-это структура,кот.м.изобразить графически в виде дерева,узлами кот.явл.объекты.К.объект х-ется уникальным идентификатором,состоянием и поведением.Сост.объекта опред.множеством знач.его атрибутов.Поведение объекта описывают методы,кот.назыв.процедурами,т.е.составной частью описания объекта явл.процедуры,спос.производить действия над атрибутами объекта в случае наступл.тех или иных событий.Объекты м объедин.в классы.Для выполн.действий над объектами примен.объектно-ориентир.механизмы-наследование,инкапсуляция,полиморфизм.Наследование:на основ.сущ.класса м.образов.новый класс объектов,кот.б.наследовать св-ва родительского класса.Инкапсуляция-доступ к данным осущ.только в соотв.с правилами поведения объекта.Полиморфизм-способность объектов по-разному реагировать на одно и тоже событие в окр.мире.(использ.для унификации обработки разнородн.объектов).Достоинство объектно-ориентир.модели-способность отражать информ.о сложных объектах с исчерпывающим описанием взаимосвязей между ними и их динамич.поведения.Эта модель исп.для сложных предметных областей,при моделир.кот.не хватает функциональности реляционной модели.Недостаток-сложность понятийного аппарата.Объектно-реляц.модель данных явл.гибридной моделью,сочетающей возможности реляционной модели с объектными св-ми данных.Особенность этой модели в том,что она основана на стратегии реляц.модели.