Модели данных. В классической теории баз данных, модель данных есть формальная теория представления и обработки данных в системе управления базами данных (СУБД)

В классической теории баз данных, модель данных есть формальная теория представления и обработки данных в системе управления базами данных (СУБД), которая включает три аспекта:
1. аспект структуры: методы описания типов и логических структур данных в базе данных;

2. аспект манипуляции: методы манипулирования данными;

3. аспект целостности: методы описания и поддержки целостности базы данных.

Модель данных — это абстрактное, самодостаточное, логическое определение объектов, операторов и прочих элементов, в совокупности составляющих абстрактную машину доступа к данным, с которой взаимодействует пользователь. Эти объекты позволяют моделировать структуру данных, а операторы — поведение данных.

Каждая БД и СУБД строится на основе некоторой явной или неявной модели данных. Все СУБД, построенные на одной и той же модели данных, относят к одному типу. Например, основой реляционных СУБД является реляционная модель данных, сетевых СУБД — сетевая модель данных, иерархических СУБД — иерархическая модель данных и т.д.

Модель данных есть теория, или инструмент моделирования, в то время как модель базы данных (схема базы данных) есть результат моделирования.

Модель данных представляет собой комбинацию трех компонентов:

· 1.Коллекции типов объектов данных, образующих базовые строительные блоки для любой базы данных, соответствующей модели

· 2.Коллекции общих правил целостности, ограничивающих набор экземпляров тех типов объектов, которые законным образом могут появиться в любой такой базе данных

· 3.Коллекции операций, применимых к таким экземплярам объектов для выборки и других целей.

Наиболее известными являются модели данных:

· Иерархическая модель

· Сетевая модель

· Реляционная модель

· Объектно-ориентированная модель

Хранимые в БД данные имеют определенную логическую структуру – иными словами, описываются некоторой моделью представления данных.

Существуют следующие модели: иерархическая, сетевая, реляционная, постреляционная, объектно-ориентированная.

В иерархической модели связи между данными можно описать в виде упорядоченного графа (или дерева). В языках программирования для описания структуры иерархической БД используется тип данных «дерево». Он является составным. У дерева есть корень, который не имеет предков. Есть и потомки, у каждого из которых только 1 предок. Обход дерева выполняется сверху вниз слева направо. Достоинства: эффективное использование памяти ЭВМ, скорость. Недостатки: представления связи многие ко многим.

Сетевая модель позволяет отображать различные взаимосвязи элементов в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных. Сетевая БД состоит из набора записей и связей. Особых ограничений на связи не накладывается. Достоинства: эффективное использование памяти. Скорость. Недостатки Ослаблена целостность. Громоздкость. Непонятность для пользователя.

Реляционная модель основывается на понятии отношение. Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является привычная двумерная таблица. Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Достоинства: простота, понятность и удобство. Недостатки: неэффективное использование памяти, меньшая скорость, проблемы с иерархическими связями.

Постреляционная модель. Это расширенная реляционная модель, снимающая ограничения неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Она допускает многозначные поля – поля, значения которых состоят из подзначений. Достоинства: представление совокупности связанных реляционных таблиц одной таблицей. Недостатки: проблема обеспечения целостности.

Объектно-ориентированная модель. Имеется возможность идентификации каждой записи. У них есть атрибуты. Объекты связаны между собой. Достоинства: возможность отображения сложных взаимосвязей объектов. Недостатки: высокая сложность.