Ковалевич И.А. Основы баз данных: учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

направление упорядочения (по возрастанию или по убыванию его

значений). Например, если в качестве ключа упорядочения выбрана

фамилия студента, следует разрешить дублирование. В то же время, когда в

групповом отношении СТРУКТУРА ФАКУЛЬТЕТА ключом упорядочения

является "Номер группы", дублирование недопустимо. Если пользователь

попытается поместить в базу данных дубликат, система должна этому

воспрепятствовать. Если запись объявлена подчиненной в нескольких

групповых отношениях, то в каждом из них может быть выбран свой способ

упорядочения.

Рис 4.6. Групповые отношения, образующие структуру типа мультиграф

Рис. 4.7.Групповое отношение типа петля и несколько ее экземпляров

Сетевая модель данных поддерживает базы данных сетевой

структуры. Рассмотрим групповые отношения, которые часто встречаются

при проектировании баз данных.

Заместитель

Проректор

Декан

ГЛ.

БУХГАЛ

ТЕР

Сотрудник

подчиняется

Ректор

Заместитель

Первое

образование

Группа

Студент

Второе

образование

Сетевая модель позволяет устанавливать несколько одинаково

направленных групповых отношений между двумя типами записей. Так,

между записями ГРУППА и СТУДЕНТ на Рис 4 .6 установлено два

групповых отношения.

Сетевая модель допускает и циклические структуры. Известная

разновидность таких структур–петля показана на Рис. 4 .7. Каждая запись

этого примера соответствует одному сотруднику университета. Но каждому

сотруднику могут подчиняться другие. Следовательно, каждый сотрудник

может выступать в роли владельца и члена группового отношения

ПОДЧИНЯЕТСЯ.

4.2.3.ОГРАНИЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ

Режим включения. Режим включения может принимать два

значения: автоматический и ручной.

При автоматическом режиме подчиненная запись включается в

групповое отношение одновременно с запоминанием в базе данных. Иными

словами, невозможно занести в базу данных подчиненную запись с тем,

чтобы она автоматически не была закреплена за владельцем. В примере

представленном на Рис. 4 .3, это означает, что при запоминании нового

студента он сразу же закрепляется за определенной группой. При

автоматическом режиме запись-владелец группового отношения должна

быть помещена в базу данных ранее записей–членов.

Ручное включение позволяет запоминать в базе данных подчиненную

запись и не включать ее немедленно в экземпляр группового отношения.

Эта операция выполняется позднее "вручную" (инициируется

пользователем). Например, при запоминании записи СТУДЕНТ режим

включения следует объявить ручным, поскольку не каждый студент

обязательно работает.

Режим исключения. Принято выделять три класса членства

подчиненных записей в групповых отношениях: фиксированное,

обязательное и необязательное.

При фиксированном членстве подчиненная запись жестко

закрепляется за записью владельцем. Она не может существовать без этого

владельца. Подчиненную запись можно исключить из экземпляра

группового отношения, только удалив ее. Например, фиксированное

членство должно быть установлено между записью ПОЭТ и подчиненной

записью ПРОИЗВЕДЕНИЕ. При удалении записи-владельца группового

отношения система автоматически удаляет из базы данных и все

подчиненные записи, объявленные фиксированными членами в

соответствующих групповых отношениях.

Обязательное членство означает, что каждая подчиненная запись,

будучи однажды включенной в групповое отношение, впредь всегда будет

связана с некоторой записью владельцем. Допускается переключение

подчиненной записи другому владельцу, но невозможно ее существование

без владельца. В рассмотренном примере обязательно членство должно

быть объявлено для записи студент в групповом отношении СОСТАВ

ГРУППЫ.

Для успешного удаления записи владельца необходимо, чтобы она не

имела подчиненных записей с обязательным членством. Такие подчиненные

записи следует предварительно удалить либо переключить в другой

экземпляр того же группового отношения. Для группового отношения

СОСТАВ ГРУППЫ это означает, что при удалении группы следует

студентов этой группы перевести в другую.

Необязательно членство позволяет исключить подчиненную запись

из экземпляра группового отношения, но сохранить ее в базе данных, не

прикрепляя ее к другому владельцу. Необязательным членом следует

объявить запись СТУДЕНТ в групповом отношении МЕСТО РАБОТЫ (не

каждый студент работает).

При удалении записи владельца ее подчиненные записи–

необязательные члены сохраняются в базе денных, не участвуя более в

соответствующем групповом отношении. Впоследствии они могут быть

вновь включены в это групповое отношение.

Рассмотренные свойства групповых отношений позволяют в

определенной мере отразить семантику ассоциаций между объектами

сетевой модели данных.

4.2.4.ОПЕРАЦИИ НАД ДАННЫМИ

Операция ЗАПОМНИТЬ позволяет занести в базу данных новую

запись и автоматически включить эту запись в групповые отношения, где

она объявлена подчиненной с соответствующим режимом включения.

Операция ВКЛЮЧИТЬ В ГРУППОВОЕ ОТНОШЕНИЕ

позволяет существующую подчиненную запись связать с записью

владельцем.

Операция ПЕРЕКЛЮЧИТЬ дает возможность подчиненную

запись связать с другой записью-владельцем, например переключить

студента в другую группу.

Операция ОБНОВИТЬ позволяет изменять значения элементов

существующих в базе данных записей, например изменить адрес студента и

т. п. Перед выполнением этой операции соответствующая запись должна

быть извлечена.

Операция ИЗВЛЕЧЬ позволяет последовательно извлечь запись,

например, перебирая сведения о всех студентах университета. Запись можно

извлечь по значению первичного ключа, и эта возможность может быть

обеспечена для любого типа записей независимо от их расположения в

структуре базы данных. Наконец, записи можно извлекать, используя

групповые отношения, в которых они участвуют. Так, от владельца можно

перейти к записям–членам, а от записи–члена перейти к владельцу

группового отношения.

Операция УДАЛИТЬ дает возможность убрать из базы данных

ненужную запись. Если удаляемая запись объявлена владельцем в

групповом отношении, то анализируется класс членства подчиненных

записей. Обязательные члены должны быть предварительно откреплены от

этого владельца (удалены из группового отношения), фиксированные будут

удалены вместе с ним, а необязательные останутся в базе данных.

Операция ИСКЛЮЧИТЬ ИЗ ГРУППОВОГО ОТНОШЕНИЯ

позволяет разорвать связь между записью-владельцем и записью–членом

группового отношения, сохранив обе в базе данных. Например, если какой-

либо студент решил прекратить работать, соответствующая запись

СТУДЕНТ исключается из группового отношения МЕСТО РАБОТЫ.

4.2.5.ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

В СЕТЕВЫХ БАЗАХ ДАННЫХ

–YОсновная единица обработки–запись.

–YОбработка может быть начата с записи любого типа независимо от

ее расположения в структуре базы данных.

– От извлеченной записи возможны переходы как к ее подчиненным

записям, так и к тем, которым она подчинена.

Для пояснения рассмотрим алгоритм выполнения запроса «Выдать

список студентов указанного факультета, приведя для каждого студента

сведения о группе и месте работы».

1.Ввести название факультета.

2.Извлечь последовательно запись ФАКУЛЬТЕТ по окончании

записей перейти к 13.

3.Если факультет не совпадает с заданным перейти к 2.

4.Извлечь следующую запись в групповом отношении СТРУКТУРА

ФАКУЛЬТЕТА.

5.Если список подчиненных записей исчерпан перейти к 13.

6.Обработка записи ГРУППА.

7.Извлечь следующую запись в групповом отношении СОСТАВ

ГРУППЫ.

8.Если список подчиненных записей исчерпан перейти к 4.

9.Обработка записи СТУДЕНТ.

10.Извлечь владельца группового отношения МЕСТО РАБОТЫ.

11.Обработка записи ОРГАНИЗАЦИЯ.

12.Перейти к 7.

13.Выдать сообщение конец запроса. Останов.

4.3. ИЕРАРХИЧЕСКИЕ БАЗЫ ДАННЫХ

4.3.1.ОРГАНИЗАЦИЯ ДАННЫХ И ОГРАНИЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ

Структура данных, подобно рассмотренной сетевой модели,

определяется в терминах элемент и агрегат данных, запись, групповое

отношение, база данных. Для графического обозначения структур данных

также удобно использовать диаграммы Бахмана.

Важное отличие иерархической модели данных состоит в том, что

база данных может иметь только древовидную структуру (Рис. 4 .8).

Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является

Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия появилась в 1968 г. До

сих пор поддерживается много баз данных, что создает существенные проблемы с

переходом как на новую технологию БД, так и на новую технику.

Совокупность корневой записи и множества подчиненных ей записей

других типов называют деревом. Очевидно, что количество деревьев в БД

определяется числом корневых записей.

Групповые отношения в иерархической модели данных не

именуются, поскольку они определяются парой типов записей. Владелец

именуется исходной записью, а член группового отношения - подчиненной.

Отметим, что к каждой записи БД существует только один путь от

корневой записи. Этот путь называется иерархическим. Например, для

записи М5 (Рис. 4 .8) он проходит через записи А1 и ВЗ.

Для упорядочения подчиненных записей в групповых отношениях

могут использоваться разные способы, но наиболее употребляемый -

сортировка по возрастающим значениям ключевого данного.

Корневая запись обязательно должна содержать ключевое данное

(или просто ключ) с уникальными значениями. Ключи некорневых записей

должны иметь уникальные значения только в экземплярах групповых

отношений.

Рис. 4.8. Изображение структуры базы данных и возможных деревьев.

Каждая запись идентифицируется полным сцепленным ключом, под

которым понимается совокупность ключей всех записей от корневой по

иерархическому пути. Например, для записи М5 (Рис. 4 .8) полный

сцепленный ключ представляет конкатенацию ключей записей А 1, ВЗ и

самой М5.

Каждую сетевую структуру можно представить средствами

иерархической модели, но при этом сеть нуждается в преобразовании. В

результате такого преобразования запись сетевой структуры будет

представлена несколькими записями иерархической модели данных, а сама

сеть – одной или несколькими древовидными структурами. Пример

приведения сетевой структуры к древовидным показан на Рис. 4 .9.

B4 B5 B6 B7 H5 H6

M10

M11

M12

M13

E10

E11

E12

E13

E14

Рис. 4.9.Преобразование сетевой структуры в иерархическую

Здесь сведения о студенте после преобразования содержатся в двух

записях: СТУДЕНТ и СОТРУДНИК. Состав данных в этих записях может

быть различным (у студента – образовательные данные, у сотрудника –

производственные), но часть сведений будет дублироваться (например,

фамилия, адрес и т.Yп.). Такие записи часто называют парными.

Ответственность за поддержание соответствия между парными записями

ложится на пользователя (модель данных этого соответствия не

обеспечивает).

В сетевой модели данных можно было перейти от некоторой записи-

владельца к подчиненной записи, а от нее – к владельцу другого группового

отношения. Например, от записи ГРУППА, просматривая записи

СТУДЕНТ, можно для каждого студента извлекать запись ОРГАНИЗАЦИЯ.

Для обеспечения такой возможности при использовании иерархической

модели данных необходимо дополнительное дублирование данных. Так, в

записи СТУДЕНТ следует хранить ключ записи ОРГАНИЗАЦИЯ.

Организация

Факультет

Группа

Студент

Дисциплина

Факультет

Группа

Студент

Дисциплина

Организация

Сотрудник

4.3.2.ОГРАНИЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ

Для групповых отношений в иерархической модели данных

обеспечивается автоматический режим включения и фиксированное

членство. Это означает, что для запоминания любой некорневой записи в БД

должна существовать ее исходная запись. Подчиненная запись жестко

закрепляется за исходной и не может без нее существовать в БД. При

удалении исходной записи автоматически удаляются все ее подчиненные.

Еще раз отметим, что модель данных не поддерживает соответствия

между парными записями. На нашем примере это может означать

существование в БД сотрудника, которому не соответствует никакая запись

СТУДЕНТ, что может представлять собой нарушение семантики данных.

4.3.3.ОПЕРАЦИИ НАД ДАННЫМИ

Основной единицей обработки в иерархической модели данных

является запись.

Операция ЗАПОМНИТЬ позволяет занести в БД новую запись. Для

корневой записи следует обязательно сформировать значение ключа.

Система не допустит, запоминание двух корневых записей с одинаковым

ключом. Для успешного запоминания записи необходимо наличие в БД

исходной записи.

Операция ОБНОВИТЬ дает возможность изменить значения

элементов данных (полей) предварительно извлеченной записи. Ключевые

данные записей не должны подвергаться обновлениям.

Операция УДАЛИТЬ служит для исключения из БД некоторой

записи и всех подчиненных ей записей.

Операция ИЗВЛЕЧЬ в иерархической модели данных имеет

несколько модификаций. Рассмотрим их.