Моделі даних: особливості, класифікація і опис

Перш ніж ми з вами дізнаємося про таке поняття, як моделі даних, вивчимо їх види, класифікації, а також розглянемо докладний опис, є потреба усвідомити сам сенс інформатики, до складу якої ці поняття входять, і всіх областей, що нею вивчаються. В даній статті нами будуть розглянуті основні терміни і стовпи даної науки, зокрема, ми поговоримо про типи структури даних, зв’язки в них і в чому іншому.

Що таке інформація та інформатика?

Щоб перейти до вивчення структури моделі даних, потрібно зрозуміти, що ці дані та інформація представляють із себе в принципі.

Абсолютно в будь-який момент існування людського суспільства величезну роль грала інформація, тобто відомості, одержувані людиною з великого і різноманітного світу, що оточує нас. Наприклад, навіть первісні люди залишали для нас інформацію про їх найпростішому побут і традиції з допомогою наскальних малюнків.

З тих пір люди здійснювали численні наукові відкриття, збирали інформацію про своїх попередників і накопичували відомості з щоденних новин, набираючи тим самим все більше об’ємів інформації і надаючи їй такі якості, як цінність і достовірність.

З часом кількість інформації стало настільки великим і величезним, що людство не в змозі самостійно тримати це в своїй пам’яті, займатися ручною її обробкою та вчиняти будь-які дії над нею. Саме тому і виникла потреба у фундаментальній на сьогоднішній день науки — інформатики, у сферу вивчення якої входить галузь людської діяльності, пов’язана з різними перетвореннями інформації. Інформатика охоплює практично кожну область нашого життя: від проведення найпростіших математичних обчислень до складного інженерного та архітектурного проектування, а також створення анімаційних та мультиплікаційних фільмів. Вона ставить перед собою такі основні цілі, як автоматизована обробка, структурування, збереження та передача інформації.

У сьогоднішній темі ми розглянемо конкретно структурування інформації, а саме поговоримо про моделі даних. Однак перед цим слід прояснити деякі інші моменти, безпосередньо пов’язані з темою нашої розмови. А саме: бази даних і СУБД.

Загрузка...

Бази даних і СУБД

Видом структурованої інформації є бази даних (БД).

Термін означає сумісно використовуваний набір інформації, яка логічно зв’язана між собою. Бази даних є структурами, які активно використовуються в динамічних сайтах, володіють величезними обсягами інформації. Наприклад, це ресурси різних інтернет-магазинів, порталів засобів масової інформації або інших корпоративних джерел.

Системами управління базами даних (СУБД) — називається сукупність різноманітного програмного забезпечення, призначеного для створення БД, підтримання їх у належному вигляді та організації швидкого пошуку необхідної інформації в них. Прикладом широко використовуваної СУБД Microsoft Access, що випускається в єдиній лінійці Microsoft Office. Відмінною особливістю даної СУБД вважається те, що завдяки наявності в ній мови VBA передбачається створення додатків в самому Access, що працюють на основі баз даних.

Бази даних можна класифікувати за кількома критеріями:

  • По виду моделі (про них буде йти мова).
  • За місцем зберігання (жорсткий диск, оперативна пам’ять, оптичні диски).
  • За типом користування (локальні, тобто доступ до неї має один користувач; середні, тобто дані в базі можуть переглядати кілька людей; загальні — такі бази розміщені на декількох серверах і персональних комп’ютерах, то є можливість переглядати інформацію в них має право велика кількість людей).
  • За змістом інформації (наукові, історичні, лексикографічні та інші).
  • За ступенем визначеності бази (централізована і розподілена).
  • По однорідності (однорідна неоднорідна і, відповідно).

А також з багатьох інших, менш значущим ознаками.

Основною частиною такої бази є моделі даних. Вони являють собою безлічі структур інформації та операції по її обробці, спрощують і прискорюють процес організації пошуку необхідної інформації.

Моделі систем даних: класифікація

Існують самі різні бази даних, але всі вони створюються на основі більш поширених і фундаментальних моделей. Класифікація інформаційних моделей даних підрозділяється також на безліч різних видів. Наведемо найбільш часто використовувані категорії:

  • ієрархічна модель;
  • мережна схема;
  • реляційна модель;
  • об’єктно-орієнтовані схеми.

Всі ці види моделей даних розрізняються між собою за характером подання і зберігання в них інформації.

Критерії вибору потрібної моделі

Користувач може створити базу даних з будь-яким з описаних вище видів. Однак варто зазначити, що вибір моделі даних визначає залежність від деяких факторів.

Самий головний критерій полягає в тому, підтримує використовується клієнтом СУБД конкретну модель. Більшість СУБД побудовані так, що користувачеві представлена модель даних, яка повинна бути використана, однак деякі з них підтримують кілька різних аналогів відразу. Давайте розглянемо їх особливості в окремо.

Загрузка...

Ієрархічна модель

Є одним з типів моделей представлення даних, організовуючи їх у вигляді сукупності елементів, які розташовані в порядку від загального до приватного.

Структура — перевернуте дерево. Для доступу до одного конкретного файлу є один шлях.

Ієрархічна модель повинна задовольняти трьом основним умовам:

  • Кожен вузол нижчого рівня може бути пов’язаний тільки з одним вузлом, що знаходиться на більш високому рівні.
  • В ієрархії є всього один головний кореневий вузол, який не підпорядковується жодному іншому вузлу і знаходиться на самому верхньому рівні.
  • До будь-якого вузла ієрархії існує тільки один шлях від кореневого вузла.

Тип зв’язку «один до багатьох».

Мережева модель

Вона багато в чому спирається на ієрархічну, маючи з нею досить багато спільного. Головною відмінністю між ними служить тип зв’язку, який передбачає відношення «багато до багатьох», тобто зв’язки можуть існувати між різними вузлами.

Перевагою мережевої моделі вважається те, що вона витрачає менше ресурсів ПК в плані пам’яті і оперативності, ніж інші моделі.

Недолік такої схеми полягає в тому, що якщо вам знадобиться змінити структуру даних, що зберігаються, то доведеться змінити всі програми, що працюють на основі мережної моделі, так як така структура не є незалежною.

Реляційна модель

Є найбільш поширеною на сьогоднішній день. Об’єкти і зв’язки між ними при такій моделі даних представлені таблицями, причому зв’язку в них розглядаються як об’єкти. Стовпці в такій таблиці називаються полями, а рядки — записами. Кожна таблиця реляційної моделі повинна задовольняти наступним властивостям:

  • Абсолютно всі її стовпці є однорідними, тобто всі елементи, розташовані в одному стовпці, повинні мати однаковий тип і максимально допустимий розмір.
  • У кожного стовпця є своє унікальне ім’я.
  • Однакових рядків у таблиці бути не повинно.
  • Порядок, в якому рядки і стовпці слідують в таблиці, може бути довільним.

Реляційна модель також враховує типи зв’язків між таблицями, включаючи відносини «один до одного», «один до багатьох» і «багато до багатьох».

Бази даних, які створюються на основі табличної реляційної моделі, є гнучкими, адаптуємими і добре масштабованими. Кожний об’єкт даних розбивається на найменші і корисні фрагменти.

Об’єктно-орієнтована модель

В об’єктно-орієнтованої моделі побудови бази даних визначаються сукупністю багаторазово використовуваних елементів програмного забезпечення з пов’язаними функціями. Існує кілька різних об’єктно-орієнтованих баз даних:

  • Мультимедійна база даних.
  • Гипертекстная база даних.

Перша включає в себе дані засобів масової інформації. Вона може містити різні зображення, які, приміром, зберігатися в реляційної моделі не можуть.

Гипертекстная база даних дозволяє будь-якого об’єкта бази бути пов’язаним з будь-яким іншим об’єктом. Це досить зручно для організації зв’язку в безлічі розрізнених даних, однак така модель далека від ідеалу при проведенні чисельних аналізів.

Мабуть, об’єктно-орієнтована є найпопулярнішою і використовуваною моделлю, оскільки вона може містити інформацію у вигляді таблиць, як і реляційна, але, на відміну від неї, табличній записом не обмежується.

Трохи додаткової інформації

Вперше в інформатиці ієрархічна модель була використана в 60-х роках минулого століття компанією IBM, але сьогодні її популярність спала з-за низької ефективності.

Мережева модель даних користувалася популярністю вже в 70-х роках, після того як була офіційно визначена Конференцією по мовам систем баз даних.

Реляційні бази даних зазвичай записуються на мові структурованих запитів (SQL). Така модель вийшла в світ у 1970 році.

Висновки

Таким чином, можна підсумувати розглянуті нами сьогодні питання з допомогою наступних коротких висновків:

  • Дані на Персональних Комп’ютерах (ПК) можуть зберігатися у вигляді структурно спеціальних баз даних.
  • Ядро будь-якої бази даних — її модель.
  • Існує чотири основних види моделей даних: ієрархічна, мережева, реляційна, об’єктно-орієнтована.
  • В ієрархічній моделі структурою зовні є перевернуте дерево.
  • В сітьовій моделі зв’язок є між різними вузлами.
  • В реляційній моделі зв’язок між об’єктами представлені в вигляді таблиць.
  • В об’єктно-орієнтованої моделі зв’язку між елементами можуть бути представлені таблицями, але ними не обмежуються.
  • В останньому випадку, наприклад, можлива наявність тексту і зображень.

    Загрузка...