Файл: Базы данных Учебное пособие.pdf

21 

Недостатки модели: 
1.  Высокая сложность и жесткость схемы БД. 
2.  Слабый контроль целостности связей из-за возможности установления 

произвольного количества связей в БД. 

3.  Возможная потеря независимости данных от программ при реоргани-

зации БД. 

4.  Сложность для понимания и разработки прикладных программ на ос-

нове данной модели [3]. 

1.5.3 Реляционная модель 

Реляционная модель данных была разработана в начале 1970-х гг. амери-

канским  математиком  Э. Ф. Коддом,  который  впервые  сформулировал  основ-
ные  понятия  и  ограничения  модели.  Предложения  Кодда  были  настолько  эф-
фективны  для  систем  баз  данных,  что  за  разработку  модели  он  был  удостоен 
престижной премии Тьюринга в области теоретических основ вычислительной 
техники. Простота, гибкость и наглядность данной модели как для разработчи-
ков, так и для всех пользователей, привлекли к ней широкое внимание и опре-
делили  большую  популярность.  В связи  с  этим  уже  в 1980-х гг.  реляционная 
модель стала промышленным стандартом СУБД [8]. 

Реляционная модель основывается на понятии отношение (от англ. – rela-

tion).  Наглядной  формой  представления  отношения  является  обычная  двумер-
ная таблица, которая имеет строки (записи) и столбцы (колонки). 

Таблица  отражает  реальный  или  виртуальный  объект  реального  мира, 

называемый сущностью, а каждая её строка отражает один конкретный экзем-
пляр объекта – экземпляр сущности. Таблица содержит 2 главные части: заго-
ловок  и  набор  записей.  При  этом  все  записи  обязательно  имеют  одинаковую 
структуру, описанную в заголовке таблицы. Например, таблица «Информация о 
сотрудниках», изображенная на рисунке 1.5, содержит сведения о сотрудниках, 
у каждого из которых имеются характеристики – номер, ФИО, должность и те-
лефон. 

Для организации хранения, обработки и поиска данных о различных объ-

ектах, а также реализации взаимосвязей в предметной области в таблицах (от-
ношениях) используются так называемые ключевые поля. 

Достоинства модели: 
1.  Простота и наглядность представления данных. 
2.  Наличие развитого языка управления данными. 

22 

3.  Использование практически во всех современных СУБД. 
4.  Независимость прикладных программ от физической реализации БД. 
Недостатки модели: 
1.  Сложность  описания  иерархических,  сетевых  связей,  а  также  пред-

метных областей со сложными структурами данных. 

2.  Относительно большое использование внешней памяти. 

Рис. 1.5 – Представление данных в реляционной модели 

Ещё раз отметим, что реляционная модель на сегодняшний день является 

основной для большинства существующих СУБД. Более подробно реляционная 
модель данных рассматривается в главе 3. 

1.5.4 Объектно-ориентированная модель 

Объектно-ориентированная модель данных начала разрабатываться в свя-

зи  с  появлением  объектно-ориентированных  языков  программирования  в  
1990-е гг. 

Стандартизированная объектно-ориентированная модель описана в реко-

мендациях стандарта ODMG-93 (Object Database Management Group). Реализо-
вать в полном объеме данные рекомендации на настоящий момент не удалось, а 
потому  можно  говорить  лишь об  абстрактном  «объектном»  подходе к  логиче-
скому представлению данных и разных объектно-ориентированных реализациях. 

Объектно-ориентированную  БД  графически  можно  представить  в  виде 

дерева,  узлами  которого  являются  объекты.  Свойства  объектов  описываются 
некоторым  стандартным  типом  (например,  string)  или  собственным  типом 
пользователя  (class).  Значением  свойств  типа  string  является  строка  символов. 
Значение  свойства  типа  class  есть  объект,  являющийся  экземпляром  соответ-
ствующего класса. Каждый объект – экземпляр класса считается потомком объ-
екта, в котором он определен как свойство. Объект – экземпляр класса принад-
лежит  своему  классу  и  имеет  одного  родителя.  Родовые  отношения  в  БД 
образуют связную иерархию объектов. 

Номер ФИО

Должность

Телефон

1

Иванов Сергей Петрович Инженер

1100

2

Петров Иван Сергеевич

Программист

1101

Таблица «Информация о сотрудниках»

Наименование

таблицы

Заголовок

таблицы

Строки

таблицы

23 

Структура объектно-ориентированного подхода описывается с использо-

ванием следующих понятий: 

•  инкапсуляция – ограничивает область видимости имени свойства пре-

делами того объекта, в котором оно определено, то есть каждый объ-
ект имеет своё некоторое внутреннее состояние, а также набор мето-
дов,  с  использованием  которых  он  получает  доступ  к  чтению  или 
изменению этого состояния; 

•  наследование – распространяет область видимости свойств объекта на 

всех его потомков. В данном случае имеется в виду возможность со-
здания новых классов из старых, которые будут наследовать описание 
и методы своих предков, с возможностью некоторого их изменения; 

•  полиморфизм  означает  способность  одного  и  того  же  программного 

кода работать с разнородными данными. Различные объекты получа-
ют возможность по-разному реагировать на одинаковые внешние со-
бытия в зависимости от реализации их методов. 

Достоинства модели: 
1.  Беспрепятственная  интеграция  между  данными  и  их  обработкой  в 

приложениях. 

2.  Возможность отображения информации о сложных взаимосвязях объ-

ектов. 

3.  Возможность введения новых типов данных и операций с ними. 
Недостатки модели: 
1.  Отсутствие общего языка манипулирования данными. 
2.  Низкая скорость выполнения запросов. 
3.  Проблемы реализации ограничений целостности данных [3]. 

1.5.5 Многомерная модель 

Многомерная  модель  данных  стала  широко  применяться  с  середины 

1990-х гг., после того как Э. Кодд опубликовал в 1993 г. программную статью, 
содержащую  основные  требования  к  системам  OLAP  (OnLine  Analytical  Pro-
cessing – оперативная аналитическая обработка) по представлению и обработке 
многомерных данных. 

К этому  времени  стало  очевидно,  что  реляционные  модели  данных  не-

смотря на свою универсальность не совсем оптимальны при работе в системах 
интерактивной  аналитической  обработки.  Для  этих  целей  стали  появляться 
многомерные СУБД. 

24 

Информация в многомерной модели представляется в виде многомерных 

массивов.  В одной  базе  данных,  построенной  на  многомерной  модели,  может 
храниться  множество  таких  массивов,  на  основе  которых  можно  проводить 
совместный анализ показателей. Если речь идет о многомерной модели с мер-
ностью больше двух, то необязательно информация визуально представляется в 
виде многомерных объектов. В таком случае пользователь в качестве внешней 
модели данных получает для анализа определенные срезы или проекции кубов, 
как  на  рисунке 1.6,  представляемые  в  виде  обычных  двумерных  таблиц  или 
графиков. 

Рис. 1.6 – Представление данных в многомерной модели 

Основные понятия многомерных моделей: измерение и ячейка. 
Измерение  –  это  множество  однотипных  данных,  образующих  одну  из 

граней  гиперкуба.  В многомерной  модели  измерения  играют  роль  индексов, 
служащих для идентификации конкретных значений в ячейках гиперкуба.  

Ячейка – это поле, значение которого однозначно определяется фиксиро-

ванным  набором  измерений.  Тип  поля  чаще  всего  определен  как  цифровой. 
В зависимости  от  того,  как  формируются  значения  некоторой  ячейки,  она  мо-
жет быть переменной (значения изменяются и могут быть загружены из внеш-
него  источника  данных  или  сформированы  программно)  либо  формулой  (зна-

2014

2015

2016

3,215

5,615

8,607

3,570

4,288

9,152

3,064

5,114

7,440

Иванов

Петров

Сидоров

Мониторы

Ноутбуки

Телефоны

25 

чения, подобно формульным ячейкам электронных таблиц, вычисляются по за-
ранее заданным формулам). 

Достоинства модели: 
1.  Удобство в работе с многомерными данными. 
2.  Эффективность аналитической обработки больших объемов данных. 
Недостатки модели: 
1.  Узкоспециализированная модель. 
2.  Проигрывает другим моделям при решении стандартных задач [3]. 

1.5.6 Постреляционная модель 

Постреляционная  модель  данных  является  расширенной  реляционной 

моделью,  в  которой  не  действует  ограничение неделимости  данных  в  ячейках 
таблиц.  Таким образом,  постреляционная  модель  допускает  многозначные по-
ля,  состоящие  из  набора  значений.  Набор  значений  фактически  является  от-
дельной таблицей, «вставленной» в ячейку основной таблицы. 

Также  данная  модель  поддерживает  ассоциированные  многозначные по-

ля, совокупность которых называется ассоциацией. На длину и количество по-
лей в записях таблицы не накладывается требование постоянства. 

Достоинства модели: 
1.  Возможность представления модели в виде одной таблицы. 
2.  Высокая наглядность. 
3.  Повышенная эффективность обработки данных. 
Недостатки модели: 
1.  Обеспечение целостности данных. 
2.  Обеспечение непротиворечивости данных [3]. 

 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·   

Контрольные вопросы по главе 1 

 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·   

1.  Дайте  определение  понятиям  «данные»  и  «информация»,  поясните, 

как связаны эти термины между собой. 

2.  В чем отличия между информационной системой и базой данных? 
3.  Перечислите базовые функции СУБД. 
4.  Назовите основные критерии классификации СУБД. 
5.  Перечислите уровни архитектуры ANSI/SPARC. 
6.  Назовите недостатки многомерной модели данных.