Модели данных

Под моделью данных в теории баз данных понимают некоторую формальную теорию представления и обработки данных, включающую методы описания типов и логических структур данных (аспект структуры), методы манипулирования данными (аспект манипуляции) и методы описания и поддержки целостности данных (аспект целостности).

Модель данных представляет собой абстрактное логическое определение объектов, операторов и других элементов, в совокупности составляющих абстрактную машину доступа к данным. Объекты позволяют создавать структуру данных, операторы – манипулировать данными.

Иногда понятие «модель данных» смешивают с понятием «модель базы данных». Этого делать не следует. Модель данных – это способ моделировать, инструмент. Модель базы данных – это результат использования этого способа для проектирования базы данных. Можно провести здесь аналогию с языком программирования и написанной на нем программой.

Необходимо также помнить, что модель данных описывает именно логическое представление данных. Как мы выяснили ранее, физическая организация данных может иметь мало общего с тем, как данные представлены логически. Собственно говоря, можно продолжить аналогию с языками программирования – откомпилированная программа тоже может заметно отличаться от программного кода. К ней добавляются различные служебные данные, а компилятор вполне может внести изменения в код для целей оптимизации.

Так, например, исторически одними из первых появились СУБД, организующие данные в виде инвертированных списков. Такой подход не все авторы выделяют в качестве самостоятельной модели данных, и мы также не будем рассматривать его в этом качестве. Примечательно здесь то, что технические решения, использованные для реализации этого подхода, в первую очередь, сами инвертированные списки, до сих пор используются в СУБД для построения индексов и поиска записей по ключевым полям. При этом СУБД может основываться на реляционной модели данных и предоставлять пользователю интерфейс для доступа к данным в рамках этой модели.

Вообще, на сегодняшний день выделяют четыре (а с инвертированными списками – пять) моделей данных: иерархическую, сетевую, реляционную и объектно-ориентированную. Также следует отметить и набравшие популярность в последние годы так называемые «нереляционные» СУБД, но это направление пока довольно бурно развивается и говорить об устоявшихся моделях данных, на наш взгляд, преждевременно. Обзор нереляционных СУБД будет сделан в соответствующей главе второй части курса.