Modele danych




Modele danych.




Stworzono wiele
modeli danych pozwalających na zarządzanie bazami danych, w
których występują takie typy relacji. Trzy najczęściej
używane modele to: hierarchiczny, sieciowy i relacyjny model
danych.


Hierarchiczny
model danych.

Hierarchiczny
model danych przedstawia relacje pomiędzy elementami danych w
postaci struktury drzewiastej o wielu gałęziach. Jeśli
miałbyś użyć hierarchicznego modelu danych do przedstawienia
relacji pomiędzy trzema obiektami danych z naszego przykładu
(biura, sprzedawcy, regiony), to wyglądałoby to tak, jak na
rysunku 4

Jak widać na
rysunku, model ma trzy poziomy, jeden poziom główny i dwa
poziomy niższego rzędu. Pierwszy poziom opisuje Biuro
Sprzedaży, a każda z jego gałęzi reprezentuje element obiektu
danych i prowadzi do różnej liczby poddrzew. Z kolei, każde z
tych poddrzew reprezentuje kolejny obiekt danych-Sprzedawcę. W
miarę rozbudowy modelu, każdy z pracowników zatrudnionych przy
sprzedaży otrzymuje własne poddrzewo kolejnego poziomu- w tym
przypadku trzeciego\ odpowiadające obiektowi danych Region
Sprzedaży.



Rys. 4 Hierarchiczny model danych.


Kiedy patrzy
się na model hierarchiczny na rysunku 4. to widać, że
wszystkie elementy danych są zorganizowane w bardzo logiczny
sposób; to znaczy każda wartość obiektu danych jest logicznie
powiązaną z jedną lub kilkoma wartościami innego obiektu
danych. Można określić wartość dla każdego z obiektów
danych oraz wszystkie relacje pomiędzy nimi. Jeśli jednak
przestudiowalibyśmy ten model nieco dokładniej, to można
zauważyć, że model hierarchiczny pozwala zobrazować jedynie
relacje jedno-jedno i jedno-wiele lub wiele-jedno. W celu
uwzględnienia relacji wiele-wiele trzeba je zrestrukturyzować
do postaci powtarzających się relacji jedno-wiele.

Jak pokazano to
w naszym wcześniejszym przykładzie (rysunek 3.) relacje
wiele-wiele zachodzą pomiędzy obiektami danych odpowiadającymi
pracownikom sprzedaży i regionom sprzedaży. Oznacza to że
sprzedawca może mieć więcej niż jeden region sprzedaży, a
region sprzedaży może być przypisany więcej niż jednemu
sprzedawcy. Na przykład sprzedawcy Frankowskiemu przypisano dwa
regiony sprzedaży R4 i R6, a każdy z tych regionów przypisano
więcej niż jednemu sprzedawcy. Region R4 przypisany dwóm
sprzedawcom: Frankowskiemu i Jankowskiemu, itd.

Wróćmy do
modelu hierarchicznego z rysunku 4. Zauważmy że relacje typu
wiele-wielu musza zostać zestrukuralizowane do powtarzających
się relacji jedno-wiele. Zwróć uwagę, że w przypadku
struktur drzewiastych, jedna gałąź może prowadzić do wielu
podgałęzi, lecz wszystkie podgałęzie prowadzą zawsze do
tylko jednej gałęzi wyższego poziomu. Aby dostosować się do
tego typu struktury, konieczne jest powtarzanie pewnych obiektów
w wielu podgłęziach w celu opisania relacji wiele-wiele poprzez
kilka relacji jedno-wiele.

Na rysunku 4.
widać także, że niektóre obiekty poziomu Region występują
wielokrotnie jako podgałęzie, aby można było opisać ich
relacje w stosunku do obiektów Sprzedawca tak, jak - na
przykład - region R4 pojawiający się dwukrotnie w
podgałęziach. W każdym z wystąpień pozostaje on w relacji do
obiektów Sprzedawca-raz w stosunku do Frankowskiego, drugi raz w
stosunku do Jankowskiego W celu uniknięcia tego typu powtórzeń
opracowano inny model danych. Model ten nazywa się modelem
sieciowym.


Sieciowy
model danych.


Na sieciowy
model danych można spojrzeć jak na zmodyfikowaną wersję
modelu hierarchicznego. Elementy danych są w nim zorganizowane w
strukturę drzewiasta podobnie jak w przypadku modelu
hierarchicznego. Jednak, inaczej niż w modelu hierarchicznym,
model sieciowy pozwala na definiowanie relacji wiele-wiele w
postaci struktury drzewiastej bez powtarzania poszczególnych
wartości w ramach obiektu danych. Na rysunku 5 przedstawiono
relacje pomiędzy tymi samymi obiektami danych w postaci modelu
sieciowego.

Zwróć uwagę,
że model ten wygląda bardzo podobnie do przedstawionego rysunku
4 oba te modele wykorzystują struktury drzewiaste do
przedstawienia relacji pomiędzy obiektami danych. Ponieważ
relacja pomędzy biurami sprzedaży a pracownikami sprzedaży
jest typu jedno-wiele, modele hierarchiczny i sieciowy opisują
ją w taki sam sposób.





Rysunek 5

Lecz sposób, w
jaki model sieciowy opisuje relacje wiele-wiele pomiędzy
pracownikami sprzedaży a regionami sprzedaży, jest nieco inny
niż w przypadku modelu hierarchicznego.

Istotną
różnicą jest to, że w modelu sieciowym każdy element obiektu
danych Region zawsze występuje jako tylko jedna podgałąź.
Ponadto, podgałęzie obiektu danych Region mogą być
połączone z więcej niż jedną gałęzią wyższego poziomu.
Na przykład, gałąź opisująca Frankowskiego prowadzi do
dwóch podgałęzi odnoszących się do regionów R4 i R6.
Podgałąź opisująca region R4 wychodzi od dwóch gałęzi
odpowiadających Frankowskiemu i Jankowskiemu Gałąź opisująca
Jankowskiego odnosi się do regionów R4,R5 i R6, jako że
reprezentuje trzy poddrzewa w tym modelu.

W obu tych
modelach elementy danych są zorganizowane w sposób logiczny, co
pozwala na powiązanie wszystkich elementów danych poprzez
zdefiniowanie koniecznych połączeń. W przypadku wyszukiwania
pojedynczej informacji w bazie danych, można przejść wzdłuż
odpowiednich połączeń w celu odnalezienia poszukiwanej
informacji. Aby było to możliwe, system musi jednak dysponować
wbudowanym, dość szczegółowym opisem połączeniem w postaci
wskaźników określających powiązania pomiędzy obiektami.
Dodatkowo, ze względu na przyśpieszenie wyszukiwania, często
konieczne jest ułożenie elementów danych w określonym
porządku. Te działania porządkujące realizowane są przez
takie operacje jak sortowanie czy indeksowanie.


Relacyjny
model danych


Relacyjny model
danych jest najpopularniejszym z modeli używanych do
organizowania i zarządzania elementami danych. Większość
oprogramowania mikrokomputerowego przeznaczonego do zarządzania
bazami danych jest zaprojektowana zgodnie z tym modelem. FoxPro
2.0, FoxBase, Paradox, Rbase, oraz rodzina oprogramowania dBASE
wykorzystują relacyjny model danych do strukturalizacji
elementów danych. Jednym z powodów popularności tego modelu
jest to że, jest on łatwy do zrozumienia i prosty do
zastosowania. Może on być stosowany do strukturalizacji relacji
typu jedno-jedno, jedno-wiele oraz wiele-wiele. Mając poprawnie
określoną strukturę bazy danych, można z łatwością
operować elementami danych. Odnajdywanie pożądanych informacji
staje się bardzo szybkie, jeśli wszystkie powiązania i relacje
pomiędzy obiektami danych zostały uwzględnione.