Типы моделей данных

1.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Уфимский колледж радиоэлектроники, телекоммуникаций и безопасности
1.1.2. Типы моделей данных.
Информационная модель предприятия.
Информационная модель данных, её состав.
Дидактический переход от одной модели
данных к другой.
Три типа логических моделей:
иерархическая, сетевая и реляционная.
Понятие логической и физической
независимости данных.

2.

Прежде чем переходить к работе по созданию базы данных на компьютере,
необходимо разработать модель данных.
Модель — это форма отображения определённого фрагмента
действительности (предмета, явления, процесса, ситуации) — оригинала
модели, которое содержит существенные свойства моделируемого объекта и
может быть представлено в абстрактной (мысленной или знаковой) или
материальной (предметной) форме.
Модель данных — это совокупность
взаимосвязанных по определенному
правилу данных.
Модель данных – это некоторая
абстракция, в которой отражаются самые
важные аспекты функционирования,
рассматриваемой предметной области, а
второстепенные игнорируются.

3.

Информационная модель предприятия.

4.

Взаимосвязанные данные предприятия называют системой
информационной
Ядром информационной системы являются хранимые в ней данные.
(например:
графическая информация: фотографии, трехмерные модели объектов;
документы: финансовые отчеты;
данные: плановые осмотры, информация о поставщиках и т.д.)
Хранящиеся в информационной системе данные должны быть легко доступны
в том виде, в каком они нужны для конкретной производственной деятельности
предприятия(например: отдел кадров, бухгалтерия, склад).
Информационная модель предприятия – это условное представление
организации данных, которое отражает взаимосвязь информационных объектов
предприятия.
Информационная модель предприятия объединяет в едином актуальном и
структурированном электронном хранилище всю необходимую для
функционирования предприятия информацию. Этими данными в любой момент
могут воспользоваться как технические специалисты, так и руководители
организации.

5.

Информационная модель данных, её состав.
Дидактический переход от одной модели данных
к другой.

6.

Каждая информационная система в
зависимости от ее назначения имеет дело
с той или иной частью конкретного мира,
которую принято называть предметной
областью информационной системы.
Предметная область – часть реальной
среды, которая описывается и отражается
в базе данных (фирма, предприятие,
институт и т.д.).
Информация,
необходимая
для
описания предметной области, зависит от
реальной модели и может включать
сведения о персонале, заработной плате,
товарах, накладных, счетах, отчетах по
сбыту, то есть сведения о людях, местах,
предметах, событиях и понятиях.

7.

8.

Информационный объект— это описание некоторой сущности предметной области —
реального объекта, процесса, явления или события.
Информационный объект (сущность) образуется совокупностью логически взаимосвязанных
атрибутов (свойств), представляющих качественные и количественные характеристики объекта
(сущности).
Между объектами предметной области могут существовать связи, имеющие различный
содержательный смысл. Эти связи могут быть обязательными или факультативными.
Если вновь порожденный объект оказывается по необходимости связанным с каким-либо
объектом предметной области, то между этими двумя объектами существует обязательная связь.
В противном случае связь является факультативной (необязательной).
Обязательная связь «ЗАМЕЩАЕТ» существует, например, между двумя объектами СОТРУДНИК
и ДОЛЖНОСТЬ в предметной области кадровой информационной системы. Каждый
принимаемый в организацию сотрудник зачисляется на какую-либо должность и не может быть
сотрудника, не замещающего какой-либо Должности. В то же время связь «ЗАМЕЩАЕТСЯ»
между типами объектов СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ является факультативной, поскольку
могут существовать вакантные должности.
Совокупность объектов предметной области и связей между ними характеризует (типовую)
структуру предметной области.

9.

Множество объектов предметной области, значения атрибутов объектов и связи между ними могут
изменяться во времени. Изменения могут сводиться к появлению новых или исключению из рассмотрения
некоторых существующих объектов в предметной области, установлению новых или разрушению
существующих связей между ними. Поэтому с каждым моментом времени можно сопоставить некоторое
состояние предметной области.
Информационно-логическая модель (ИЛМ) — совокупность информационных объектов (сущностей)
предметной области и связей между ними.
Процесс создания информационной модели начинается с определения концептуальных требований
будущих пользователей БД.
Требования отдельных пользователей интегрируются в едином «обобщенном представлении», которое
называют концептуальной моделью данной предметной области (рис.)

10.

Концептуальная модель отображает предметную область в виде
взаимосвязанных объектов без указания способов их физического
хранения. Концептуальная модель представляет интегрированные
концептуальные требования всех пользователей к базе данных данной
предметной области. При этом усилия разработчика должны быть
направлены в основном на структуризацию данных, принадлежащих
будущим пользователям БД, и выявление взаимосвязей между ними.
Возможно, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи
между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми
средствами выбранной СУБД. Это потребует изменения
концептуальной модели.
Версия концептуальной модели, которая может быть реализована
конкретной СУБД, называется логической моделью.

11.

Логическая модель отражает логические связи между атрибутами объектов вне
зависимости от их содержания и среды хранения и может быть реляционной,
иерархической или сетевой. Таким образом, логическая модель отображает
логические связи между информационными данными в данной концептуальной
модели.
Различным пользователям в информационной модели соответствуют различные
подмножества ее логической модели, которые называются внешними моделями
пользователей. Таким образом, внешняя модель пользователя представляет собой
отображение концептуальных требований этого пользователя в логической модели и
соответствует тем представлениям, которые пользователь получает о предметной
области на основе логической модели. Следовательно, насколько хорошо
спроектирована внешняя модель, настолько полно и точно информационная модель
отображает предметную область и настолько полно и точно работает
автоматизированная система управления этой предметной областью.

12.

Логическая модель отображается в физическую память, которая может быть
построена на электронных, магнитных, оптических, биологических или других
принципах.
Внутренняя модель предметной области определяет размещение данных,
методы доступа и технику индексирования в данной логической модели и иначе
называется физической моделью.
Информационные данные любого пользователя в БД должны быть
независимы от всех других пользователей, т. е. не должны оказывать влияния на
существующие внешние модели. Это первый уровень независимости данных. С
другой стороны, внешние модели пользователей никак не связаны с типом
физической памяти, в которой будут храниться данные, и с физическими
методами доступа к этим данным. Это положение отражает второй уровень
независимости данных.

13.

Отличия моделей данных
Свойство
ИМЯ сущности
ИМЯ СВЯЗИ
АТРИБУТЫ
ПЕРВИЧНЫЙ КЛЮЧ
ВТОРИЧНЫЙ КЛЮЧ
ИМЯ ТАБЛИЦЫ
ИМЯ СТОЛБЦА
ТИП ДАННЫХ СТОЛБЦА
Концептуальная Логическая Физическая

14.

Три типа логических моделей:
иерархическая, сетевая и
реляционная.

15.

Иерархическая модель данных
Сначала стали использовать иерархические модели. Эта модель представляет собой совокупность
связанных элементов, образующих иерархическую структуру. К основным понятиям иерархии относятся
уровень, узел и связь.
Узлом называется совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел связан
с одним узлом более высокого уровня и с любым количеством узлов нижнего уровня.
Исключением
является узел самого высокого уровня(корень), который не связан ни с одним узлом более высокого уровня.
Количество деревьев в БД определяется
количеством корней деревьев. К каждой
записи БД существует единственный путь от
корневой записи.
Модель
этого
типа
жестко
структурирована, т.е. взаимосвязь между
объектами
внутри
модели
подчинена
строгому ранжиру.
Примером иерархической модели
данных может служить адрес. На первом
уровне (корне дерева) лежит наша планета Земля. На втором - страна. На третьем -регион
(республика, край, район), затем - населенный
пункт, улица, дом. квартира.

16.

Сетевая модель данных
В основе сетевой модели данных
лежат те же понятия, что и в основе
иерархической модели - узел, уровень и
связь. Однако существенным различием
является то. что в иерархических
структурах
запись-потомок
должна
иметь в точности одного предка; в
сетевой структуре данных потомок
может иметь любое число предков.
Сетевой подход к организации
данных
является
расширением
иерархического.
Любой объект в модели в одно и
тоже время может выступать и как
главный, и как починенный, т.е. иметь
любое количество взаимосвязей в любом
направлении.
Сетевая БД состоит из набора записей и
набора связей между этими записями

17.

Реляционная модель данных
Сегодня
наиболее
распространена
реляционная
модель.
Объекты
представлены в виде таблиц.
Простейшая реляционная БД может
состоять из единственной таблицы, в
которой будут храниться все необходимые
данные.
Обычно реляционная модель базы
данных представляет данные в виде
коллекции таблиц. Вместо моделирования
схемы данных в соответствии со способами
их физического хранения (в виде отдельных
файлов или одного файла, распределенного
хранения с сети и др.) в реляционной модели
структура базы данных определяется
заданием отношений (англ. relation отношение) между простыми таблицами.
Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным
представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного
исчисления для обработки данных.

18.

Понятие логической и физической
независимости данных.
При использовании данных изменение одних не приводит
к изменению других.
Важнейшим свойством СУБД является возможность
поддерживать два независимых взгляда на базу данных – взгляд
пользователя, воплощаемый в «логическом» представлении
данных и «взгляд» системы – «физическое» представление
данных в памяти ЭВМ.
Обеспечение
логической
независимости
данных
предоставляет возможность изменения (в определенных
пределах) «логического» представления базы данных без
необходимости изменения физических структур хранения
данных.
Таким образом, изменение «логического» представления
данных в прикладных программах не приводит к изменению
структур хранения данных.
Обеспечение
физической
независимости
данных
представляет возможность изменять (в определенных пределах)
способы организации базы данных в памяти ЭВМ не вызывая
необходимости изменения «логического» представления
данных.
Таким образом, изменение способов организации базы
данных не приводит к изменению прикладных программ.