Сетевая модель данных
Вопрос13! Сетевая модель данных. Одна из первых сетевых моделей данных, разработанная группой codasyl (Conference of Data System Languages), была предложена в 1969 г. И развивалась до 80-х годов.
(Оригинал смотри здесь http://coronet.iicm.tugraz.at/wbtmaster/allcoursescontent/netlib/library.htm)
Первоначально сетевая модель замышлялась как инструмент для программистов. В качестве базового языка программирования был выбран Cobol.
К известным сетевым системам управления базами данных относятся: DBMS, IDMS, TOTAL, VISTA, СЕТЬ, СЕТОР, КОМПАС и др.
Основное достоинство сетевой модели – это высокая эффективность затрат памяти и оперативность.
Недостаток – сложность и жесткость схемы базы, а также сложность понимания. Кроме того, в этой модели ослаблен контроль целостности, так как в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями.
Сравнивая иерархические и сетевые базы данных, можно сказать следующее. В целом иерархические и сетевые модели обеспечивают достаточно быстрый доступ к данным. Но поскольку в сетевых базах основная структура представления информации имеет форму сети, в которой каждая вершина (узел) может иметь связь с любой другой, то данные в сетевой базе более равноправны, чем в иерархической, так как доступ к информации может быть осуществлен, начиная с любого узла.
Однако следует отметить жесткость организации данных в иерархических и сетевых моделях. Доступ к информации осуществляется только в соответствии со связями, определенными при проектировании структуры конкретной базы данных. Базы данных с такими моделями сложно реорганизовывать.
Недостатком этих моделей является и сложность механизма доступа к данным, а также необходимость на физическом уровне четко определять связи данных. А поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на некоторые другие элементы, то для этого требуются значительные ресурсы памяти ЭВМ. Кроме того, для таких моделей характерна сложность реализации систем управления базами данных.
Сетевая модель – это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 18). Реальный пример иерархической модели представлен на рис. 19.
Рис. 18. Представление связей в сетевой модели данных
Рис. 19. Пример сетевой модели данных
Сетевая база данных состоит из наборов записей, которые связаны между собой так, что записи могут содержать явные ссылки на другие наборы записей. Тем самым наборы записей образуют сеть. Связи между записями могут быть произвольными, и эти связи явно присутствуют и хранятся в базе данных.
Над данными в сетевой базе могут выполняться следующие операции:
- Добавить – внести запись в базу данных.
- Извлечь – извлечь запись из базы данных.
- Обновить – изменить значение элементов предварительно извлеченной записи.
- Удалить – убрать запись из базы данных.
- Включить в групповое отношение – связать существующую подчиненную запись с записью-владельцем.
- Исключить из группового отношения – разорвать связь между записью-владельцем и записью-членом.
- Переключить – связать существующую подчиненную запись с другой записью-владельцем в том же групповом отношении.
________________________________________________________________________________ Базовыми объектами сетевой модели являются:
- элемент данных;
- агрегат данных;
- запись;
- набор данных.
Элемент данных — то же, что и в иерархической модели, то есть минимальная информационная единица, доступная пользователю с использованием СУБД. Агрегат данных соответствует следующему уровню обобщения в модели. В модели определены агрегаты двух типов:
- агрегат типа вектор и
- агрегат типа повторяющаяся группа.
Агрегат данных имеет имя, и в системе допустимо обращение к агрегату по имени. Агрегат типавектор соответствует линейному набору элементов данных. Например, агрегат Адрес может быть представлен следующим образом:
| Адрес | |||
| Город | Улица | дом | квартира |
Агрегат типа повторяющаясягруппа соответствует совокупности векторов данных. Например, агрегат Зарплата соответствует типу повторяющаяся группа с числом повторений 12.
| Зарплата | |
| Месяц | Сумма |
| . | . |
Записью называется совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Понятие записи соответствует понятию «сегмент» в иерархической модели. Для записи, так же как и для сегмента, вводятся понятия типа записи и экземпляра записи. Следующим базовым понятием в сетевой модели является понятие «Набор». Набором называется двухуровневый граф, связывающий отношением «один-ко-многим» два типа записи.
| Преподаватель | Группа | День недели | № пары | Аудитория | Дисциплина |
| Иванов | 4306 | Понедельник | 1 | 22-13 | КИД |
| Иванов | 4307 | Понедельник | 2 | 22-13 | КИД |
| Карпова | 4307 | Вторник | 2 | 22-14 | БЗ и ЭС |
| Карпова | 4309 | Вторник | 4 | 22-14 | БЗ и ЭС |
| Карпова | 4305 | Вторник | 1 | 22-14 | БД |
| Смирнов | 4306 | Вторник | 3 | 23-07 | ГВП |
| Смирнов | 4309 | Вторник | 4 | 23-07 | ГВП |
Научная электронная библиотека
Сетевая модель данных (СМД) определяется в той же терминологии, что и ИМД [9]. Она состоит из некоторой совокупности записей, могущими быть родителями или членами групповых отношений. Связь между записью-родителем и записью-членом также имеет вид 1:N.
Основное отличие сравниваемых моделей заключается в том, что в СМД запись может входить более чем в одно групповое отношение. При этом каждое отношение именуется и приводится отличие между его экземпляром и типом. Тип отношения определяется его именем и задает общие свойства для всех экземпляров такого типа. Экземпляр отношения задается записью-родителем и множеством (быть может пустым) записей потомков. При этом выполняется следующее ограничение: ни один экземпляр записи не может являться членом двух экземпляров отношений одного типа (например, сотрудник, может работать только в одном отделе).
СМД имеют более сложные структуры, чем ИМД. Каждая запись СМД может иметь любое число связей и по горизонтали, и по вертикали. Сетевые структуры могут иметь петли и циклы (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Примеры сетевых структур
Вершинами СМД являются данные (записи); дугами – отношения (связи); циклы – это замкнутые контура, которые начинаются и заканчиваются у одной и той же записи. Петли образуются, когда связи записи указывают на саму запись.
При описании схемы БД для каждого сегмента данных указывается его адрес и семантика отношений с другими сегментами данных. Доступ к элементам данных в СМД может происходить по любой цепочке.
● добавление – в конец файла БД заносится новый сегмент данных с указанием его адреса и с описанием схемы включения в групповое отношение (либо включение ее в отношение, когда она объявляется подчиненной, или не включение);
● обновление – изменение значений элементов у предварительно извлеченной из БД записи;
● извлечение – нахождение записи по значению ключа и последовательно можно перейти от родителя к записям членам отношений, или от подчиненной записи к родителю;
● удаление – исключить запись из БД. Удаляются элементы по их адресу с описанием связи этих элементов с другими элементами данных;
● исключение из отношения – разрыв связи между записью-родителем и записью-потомком;
● включение в отношение – связь существующей подчиненной записи с записью-родителем;
● переключение – связь существующей подчиненной записи с другой записью-родителем в том же отношении.
Ограничения целостности. Обеспечивается сохранение целостности по ссылкам (родитель – член отношения).
Пример. Рассмотрим фрагмент модели данных предприятия (рис. 4.5). При автоматизации учета контрактов вводятся новые сущности: «Заказчик – Контракт», «Сотрудник – Исполнитель».
Примером СБД является Всемирная паутина глобальной компьютерной сети Интернет.
Рис. 4.5. Фрагмент сетевой модели данных
Достоинством СМД является простота описания связи М:М, недостатком – сложность описания структуры и выполнения операций.