| Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"ПОВОЛЖСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ
имени П.А. СТОЛЫПИНА"
Филиал ФГОУ ВПО "ПАГС" в г. Ульяновске
КАФЕДРА ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ
РЕФЕРАТ
по дисциплине "Информационные системы"
на тему: "Иерархическая модель данных. Структуры данных. "
Выполнил:
Студен 4 курса,
заочной формы обучения,
специальности 032001.65 Документоведение и документационное обеспечение управления
Лузина Татьяна Владимировна
Руководитель: доцент, кандидат педагогических наук
Титаренко Юлия Ивановна
Ульяновск 2009
Содержание
Введение
Модели данных
Структурная часть иерархической модели
Структура данных
Операции над данными, определенные в иерархической модели
Управляющая часть иерархической модели
Представление связей в иерархической модели
Известные иерархические СУБД
Заключение
Библиографический список
Развитие средств вычислительной техники обеспечило для сотворения и широкого использования систем обработки данных разнообразного назначения. Разрабатываются информационные системы для обслуживания разных систем деятельности, всевозможные тренажеры и обучающие системы. Одной из принципиальных предпосылок сотворения таковых систем стала возможность оснащения их "памятью" для скопления, хранения и систематизация огромных размеров данных. Другой значимой предпосылкой необходимо признать разработку подходов, а также создание программных и технических средств конструирования систем, предназначенных для коллективного использования. В данной связи потребовалось создать особые способы и механизмы управления такового рода вместе используемыми ресурсами данных, которые стали называться базами данных. Исследования и разработки, связанные с проектированием, созданием и эксплуатации баз данных, а также нужных для этих целей языковых и программных инструментальных средств, привели к появлению самостоятельной ветки информатики, получившей заглавие системы управления данными.
В настоящее время разработаны и употребляются на персональных компьютерах около двадцати систем управления базами данных.
Начиная с 60-х годов для работы с данными, стали употреблять особенные программные комплексы, называемые системами управления базами данных (СУБД). Системы управления базами данных отвечают за:
физическое размещение данных и их описаний;
поиск данных;
поддержание баз данных в актуальном состоянии;
защиту данных от некорректных обновлений и несанкционированного доступа;
В зависимости от способа организации (модели) данных в базах данных (БД) их разделяют на а) иерархические, б) сетевые модели, в) реляционные модели и г) объектно-ориентированные модели СУБД. Однако в большинстве учебных материалов обычно различают три класса СУБД, обеспечивающих работу:
1) иерархических,
2) сетевых и 3) реляционных моделей.
"Иерархические структуры" наиболее подробно описывают положительные и отрицательные черты иерархической модели. Воспринимая окружающий мир, наше сознание в процессе мышления манипулирует иерархическими понятиями. При работе с иерархиями используется "семейная" терминология (родители, внуки, предки, потомки), поскольку семья является самым распространённым примером объектов (в данном случае - людей), объединенных иерархическими отношениями. ("родитель" может иметь множество "детей", но не наоборот), организована в виде иерархического дерева.
В то же время, место объекта в иерархическом дереве - не более чем условное обозначение связи с другими объектами. Иерархическая структура всего лишь помогает сохранить, упорядочить и найти объект.
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен ниже на рис. К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчинённые) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.
К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как видно из рис.2, для записей С4 путь проходит через записи А и В3.
Основными информационными единицами в иерархической модели данных являются сегмент и поле.
Поле данных определяется как наименьшая неделимая единица данных, доступная пользователю.
Для сегмента определяются тип сегмента и экземпляр сегмента. Экземпляр сегмента образуется из конкретных значений полей данных. Тип сегмента - это поименованная совокупность входящих в него типов полей данных. Иерархическая модель данных базируется на графовой форме построения данных, и на концептуальном уровне она является просто частным случаем сетевой модели данных. В иерархической модели данных вершине графа соответствует тип сегмента или просто сегмент, а дугим - типы связей предок - потомок. В иерархических структуpax сегмент - потомок должен иметь в точности одного предка.
Иерархическая модель представляет собой связный неориентированный гpaф древовидной структуры, объединяющий сегменты. Иерархическая база данных состоит из упорядоченного набора деревьев.
Организация данных в СУБД иерархического типа определяется в терминах: элемент, агрегат, запись (группа), групповое отношение, база данных.
Атрибут (элемент данных) - наименьшая единица структуры данных. Обычно каждому элементу при описании базы данных присваивается уникальное имя. По этому имени к нему обращаются при обработке. Элемент данных также часто называют полем.
Запись - именованная совокупность атрибутов. Использование записей позволяет за одно обращение к базе получить некоторую логически связанную совокупность данных. Именно записи изменяются, добавляются и удаляются. Тип записи определяется составом ее атрибутов. Экземпляр записи - конкретная запись с конкретным значением элементов
Групповое отношение - иерархическое отношение между записями двух типов. Родительская запись (владелец группового отношения) называется исходной записью, а дочерние записи (члены группового отношения) - подчиненными. Иерархическая база данных может хранить только такие древовидные структуры.
Корневая запись каждого дерева обязательно должна содержать ключ с уникальным значением. Ключи некорневых записей должны иметь уникальное значение только в рамках группового отношения. Каждая запись идентифицируется полным сцепленным ключом, под которым понимается совокупность ключей всех записей от корневой по иерархическому пути.
При графическом изображении групповые отношения изображают дугами ориентированного графа, а типы записей - вершинами (диаграмма Бахмана).
Для групповых отношений в иерархической модели обеспечивается автоматический режим включения и фиксированное членство. Это означает, что для запоминания любой некорневой записи в БД должна существовать ее родительская запись (подробнее о режимах включения и исключения записей сказано в параграфе о сетевой модели). При удалении родительской записи автоматически удаляются все подчиненные.
ДОБАВИТЬ в базу данных новую запись. Для корневой записи обязательно формирование значения ключа.
ИЗМЕНИТЬ значение данных предварительно извлеченной записи. Ключевые данные не должны подвергаться изменениям.
УДАЛИТЬ некоторую запись и все подчиненные ей записи.
ИЗВЛЕЧЬ корневую запись по ключевому значению, допускается также последовательный просмотр корневых записей
извлечь следующую запись (следующая запись извлекается в порядке левостороннего обхода дерева)
В операции ИЗВЛЕЧЬ допускается задание условий выборки (например, извлечь сотрудников с окладом более 1 тысячи руб.)
Все операции изменения применяются только к одной "текущей" записи (которая предварительно извлечена из базы данных). Такой подход к манипулированию данных получил название "навигационного".
иерархическая модель база связь
В рамках иерархической модели выделяют языковые средства описания данных (ЯОД) и средства манипулирования данными (ЯМД). Каждая физическая база описывается набором операторов, обусловливающих как ее логическую структуру, так и структуру хранения БД. При этом способ доступа устанавливает способ организации взаимосвязи физических записей.
Определены следующие способы доступа:
иерархически последовательный;
иерархически индексно-последовательный;
иерархически прямой;
иерархически индексно-прямой;
индексный.
Помимо задания имени БД и способа доступа описания должны содержать определения типов сегментов, составляющих БД, в соответствии с иерархией, начиная с корневого сегмента. Каждая физическая БД содержит только один корневой сегмент, но в системе может быть несколько физических БД. Среди операторов манипулирования данными можно выделить операторы поиска данных, операторы поиска данных с возможностью модификации, операторы модификации данных. Набор операций манипулирования данными в иерархической БД невелик, но вполне достаточен.
Тип "дерево" является составным. Он включает в себя подтипы ("поддеревья"), каждый из которых, в свою очередь, является типом "дерево". Каждый из типов "дерево" состоит из одного "корневого" типа и упорядоченного набора (возможно пустого) подчиненных типов. Каждый из элементарных типов, включенных в тип "дерево", является простым или составным типом "запись". Простая "запись" состоит из одного типа, например, числового, а составная "запись" объединяет некоторую совокупность типов, например, целое, строку символов и указатель (ссылку).
К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией.
Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.
Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия появилась в 1968 г.
Time-Shared Date Management System (TDMS) компании Development Corporation;
Mark IV Multi - Access Retrieval System компании Control Data Corporation;
System - 2000 разработки SAS-Institute;
Серверы каталогов, такие, как LDAP и Active Directory (допускают чёткое представление в виде дерева).
По принципу иерархической БД построены иерархические файловые системы и Реестр Windows.
С ростом популярности СУБД в 70-80-х годах появилось множество различных моделей данных. У каждой из них имелись свои достоинства и недостатки, которые сыграли ключевую роль в развитии реляционной модели данных, появившейся во многом благодаря стремлению упростить и упорядочить первые модели данных.
Современные БД основываются на использовании моделей данных, позволяющих описывать объекты предметных областей и взаимосвязи между ними. Модели данных используются, как для концептуального, так и для логического и физического представления данных.
Основное различие между этими моделями данных состоит в способах описания взаимодействий между объектами и атрибутами.
1. Зеленков Ю.А. "Введение в базы данных". Учебный курс.
http://www.mstu.edu.ru/education/materials/zelenkov/toc.html
2. Bachman C. W. The Programmer as Navigator, CACM 16.11, Nov. 1973.
3. Журнал "СУБД" № 1, 1995. Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных
http://www.osp.ru/dbms/1995/01/01. htm
4. New Data Management Markets. Gartner Group, August 1999
5. Интернет сайт Oracle corporation.
http://www.oracle9i.ru/partnerinfo/select_stories. phtml
6. Интернет сайт Oracle corporation.
http://www.oracle.com/global/ru/ip/10g/database/index.html
|
