Иерархическая сетевая и объективная ориентированная модель

  

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

 высшего профессионального  образования 

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

 И ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ

при ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»

 

ПОВОЛЖСКИЙ  ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ

имени П.А.Столыпина

Факультет Экономики и управления 
Специальность Экономическая безопасность 
Кафедра Антикризисное управление

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по  дисциплине: «Информатика»

 
на тему: «Иерархическая сетевая и объективная ориентированная модель».

 

 

        Автор работы:

Студент 1 курса

очной формы обучения

Савонин Н.С

Подпись_________________

 

Проверил:

Должность, звание____________

____________________________

Оценка______________________

Подпись_____________________

 

 

 

 

Саратов 2013г

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

Глава 1  Иерархическая модель данных 3

1.1 Иерархические структуры данных. 3

1.2 Манипулирование данными. 4

1.3 Ограничения целостности. 4

Глава 2  Сетевая модель базы данных 5

Глава 3 Объектно-ориентированные СУБД 8

3.1 Структура. 8

3.2 Целостность данных, средства манипулирования данными 3

Заключение 4

 

Глава 1  Иерархическая модель данных

1.1 Иерархические структуры данных.

 

Иерархическая БД состоит из упорядоченного набора деревьев; более точно, из упорядоченного набора нескольких экземпляров одного типа дерева. Тип дерева состоит  из одного «корневого» типа записи и упорядоченного набора из нуля или  более типов поддеревьев (каждое из которых является некоторым типом  дерева). Тип дерева в целом представляет собой иерархически организованный набор типов записи.

На рис. 2.1 показан пример типа дерева (схемы иерархической БД). Здесь  тип записи Отдел является предком для типов записи Руководитель и Служащие, а Руководитель и Служащие – потомки типа записи Отдел. Смысл полей типов записей в основном должен быть понятен по их именам. Поле Рук_Отдел типа записи Руководитель содержит номер отдела, в котором работает служащий, являющийся данным руководителем (предполагается, что он работает не обязательно в том же отделе, которым руководит). Между типами записи поддерживаются связи (правильнее сказать, типы связей, поскольку реальные связи появляются в экземплярах типа дерева).

  
Пример типа дерева

База данных с такой схемой могла  бы выглядеть так, как показано на рис. 2.2 (мы показываем один экземпляр  дерева).

  
Пример иерархической базы данных

Все экземпляры данного типа потомка  с общим экземпляром типа предка называются близнецами. Для иерархической  базы данных определяется полный порядок  обхода дерева: сверху-вниз, слева-направо. Заметим, что в терминологии IMS вместо термина запись использовался термин сегмент, а под записью базы данных понималось все дерево сегментов.

 
1.2 Манипулирование данными.

 

Примерами типичных операций манипулирования  иерархически организованными данными  могут быть следующие:

• найти указанный экземпляр типа дерева БД (например, отдел 310);
• перейти от одного экземпляра типа дерева к другому;
• перейти от экземпляра одного типа записи к экземпляру другого типа записи внутри дерева (например, перейти от отдела к первому сотруднику);
• перейти от одной записи к другой в порядке обхода иерархии;
• вставить новую запись в указанную позицию;
• удалить текущую запись.

1.3 Ограничения целостности.

 

В иерархической модели данных автоматически  поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя. Заметим, что аналогичная поддержка целостности по ссылкам между записями без связи «предок-потомок», не обеспечивается. Примером такой «внешней» ссылки является содержимое поля Рук_Отдел в экземпляре типа записи Руководитель.

 

Глава 2  Сетевая модель базы данных 
 
Сетевая модель данных определяется в тех же терминах, что и иерархическая. Она состоит из множества записей, которые могут быть владельцами или членами групповых отношений. Связь между записью-владельцем и записью-членом также имеет вид 1:N. 
 
Основное различие этих моделей состоит в том, что в сетевой модели запись может быть членом более чем одного группового отношения. Согласно этой модели каждое групповое отношение именуется и проводится различие между его типом и экземпляром. Тип группового отношения задается его именем и определяет свойства общие для всех экземпляров данного типа. Экземпляр группового отношения представляется записью-владельцем и множеством (возможно пустым) подчиненных записей. При этом имеется следующее ограничение: экземпляр записи не может быть членом двух экземпляров групповых отношений одного типа (т.е. сотрудник из примера в п..1, например, не может работать в двух отделах).

 
 
Способ упорядочения подчиненных  записей:

• произвольный,
• хронологический /очередь/,
• обратный хронологический /стек/,
• сортированный.

Если  запись объявлена подчиненной в нескольких групповых отношениях, то в каждом из них может быть назначен свой способ упорядочивания.

Режим включения подчиненных записей:

• автоматический - невозможно занести в БД запись без того, чтобы она была сразу же закреплена за неким владельцем;
• ручной - позволяет запомнить в БД подчиненную запись и не включать ее немедленно в экземпляр группового отношения. Эта операция позже инициируется пользователем.

Режим исключения.

Принято выделять три класса членства подчиненных  записей в групповых отношениях:

• Фиксированное. Подчиненная запись жестко связана с записью владельцем и ее можно исключить из группового отношения только удалив. При удалении записи-владельца все подчиненные записи автоматически тоже удаляются. В рассмотренном выше примере фиксированное членство предполагает групповое отношение "ЗАКЛЮЧАЕТ" между записями "КОНТРАКТ" и "ЗАКАЗЧИК", поскольку контракт не может существовать без заказчика.
• Обязательное. Допускается переключение подчиненной записи на другого владельца, но невозможно ее существование без владельца. Для удаления записи-владельца необходимо, чтобы она не имела подчиненных записей с обязательным членством. Таким отношением связаны записи "СОТРУДНИК" и "ОТДЕЛ". Если отдел расформировывается, все его сотрудники должны быть либо переведены в другие отделы, либо уволены.
• Необязательное. Можно исключить запись из группового отношения, но сохранить ее в базе данных не прикрепляя к другому владельцу. При удалении записи-владельца ее подчиненные записи - необязательные члены сохраняются в базе, не участвуя более в групповом отношении такого типа. Примером такого группового отношения может служить "ВЫПОЛНЯЕТ" между "СОТРУДНИКИ" и "КОНТРАКТ", поскольку в организации могут существовать работники, чья деятельность не связана с выполнением каких-либо договорных обязательств перед заказчиками.

Операции над данными  в сетевой модели БД

 

Добавить	- внести запись в БД и, в  зависимости от режима включения,  либо включить ее в групповое  отношение, где она объявлена  подчиненной, либо не включать  ни в какое групповое отношение.
Включить в групповое  отношение	- связать существующую подчиненную  запись с записью-владельцем.
Переключить	- связать существующую подчиненную  запись с другой записью-владельцем  в том же групповом отношении.
Обновить	- изменить значение элементов  предварительно извлеченной записи.
Извлечь	- извлечь записи последовательно  по значению ключа, а также  используя групповые отношения  - от владельца можно перейти  к записям - членам, а от подчиненной  записи к владельцу набора.
Удалить	- убрать из БД запись. Если  эта запись является владельцем  группового отношения, то анализируется  класс членства подчиненных записей.  Обязательные члены должны быть  предварительно исключены из  группового отношения, фиксированные  удалены вместе с владельцем, необязательные останутся в БД.
Исключить из группового отношения	- разорвать связь между записью-владельцем  и записью-членом.

 
 
 
Ограничения целостности

Как и в иерархической модели обеспечивается только поддержание целостности по ссылкам (владелец отношения - член отношения).

Достоинства и недостатки ранних СУБД

Достоинства ранних СУБД:

развитые средства управления данными  во внешней памяти на низком уровне;

возможность построения вручную эффективных  прикладных систем;

возможность экономии памяти за счет разделения подобъектов (в сетевых  системах)

Недостатки ранних СУБД:

сложность использования;

высокий уровень требований к знаниям  о физической организации БД;

зависимость прикладных систем от физической организации БД;

перегруженность логики прикладных систем деталями организации доступа к  БД.

Как иерархическая, так и  сетевая модель данных предполагает наличие высококвалифицированных программистов. И даже в таких случаях реализация пользовательских запросов часто затягивается на длительный срок.

 

 

 

Глава 3 Объектно-ориентированные СУБД

3.1 Структура. 

инкапсуляция	- каждый объект обладает некоторым  внутренним состоянием (хранит внутри  себя запись данных), а также  набором методов - процедур, с  помощью которых (и только таким  образом) можно получить доступ  к данным, определяющим внутреннее  состояние объекта, или изменить  их. Таким образом, объекты можно  рассматривать как самостоятельные  сущности, отделенные от внешнего  мира;
наследование	- подразумевает возможность создавать  из классов объектов новые  классы объекты, которые наследуют  структуру и методы своих предков,  добавляя к ним черты, отражающие  их собственную индивидуальность. Наследование может быть простым  (один предок) и множественным  (несколько предков);
полиморфизм	- различные объекты могут по разному реагировать на одинаковые внешние события в зависимости от того, как реализованы их методы.

Структура объектной модели описывается  с помощью трех ключевых понятий 

3.2 Целостность данных, средства манипулирования данными. 
 
Целостность данных

Для поддержания целостности объектно-ориентированный  подход предлагает использовать следующие  средства:

автоматическое поддержание отношений  наследования возможность объявить некоторые поля данных и методы объекта  как "скрытые", не видимые для  других объектов; такие поля и методы используются только методами самого объекта создание процедур контроля целостности внутри объекта

Средства манипулирования  данными

К сожалению, в объектно-ориентированном  программировании отсутствуют общие  средства манипулирования данными, такие как реляционная алгебра  или реляционное счисление. Работа с данными ведется с помощью  одного из объектно-ориентированных  языков программирования общего назначения, обычно это SmallTalk, C++ или Java.

 

Заключение 

В объектно-ориентированных базах данных, в отличие от реляционных, хранятся не записи, а объекты. ОО-подход представляет более совершенные средства для отображения реального мира, чем реляционная модель, естественное представление данных. В реляционной модели все отношения принадлежат одному уровню, именно это осложняет преобразование иерархических связей модели "сущность-связь" в реляционную модель. ОО - модель можно рассматривать послойно, на разных уровнях абстракции. Имеется возможность определения новых типов данных и операций с ними.

В то же время, ОО - модели присущ и ряд недостатков:

• отсутствуют мощные непроцедурные средства извлечения объектов из базы. Все запросы приходится писать на процедурных языках, проблема их оптимизации возлагается на программиста;
• вместо чисто декларативных ограничений целостности (типа явного объявления первичных и внешних ключей реляционных таблиц с помощью ключевых слов PRIMARY KEY и REFERENCES) или полудекларативных триггеров для обеспечения внутренней целостности приходится писать процедурный код.

Очевидно, что оба эти недостатка связаны  с отсутствием развитых средств  манипулирования данными. Эта задача решается двумя способами - расширение ОО-языков в сторону управления данными (стандарт ODMG), либо добавление объектных  свойств в реляционные СУБД (SQL-3, а также так называемые объектно-реляционных  СУБД).