Иерархические модели данных

Основные данные о работе

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………..…………………..3

1.      БАЗЫ И МОДЕЛИ ДАННЫХ…………………………………………...……….5

1.1. Данные и компьютер……..………………………………………………..5

1.2. Базы данных…………………………………………………………..……7

1.3. Объекты базы данных…………………………………………………..…8

1.4. Концепция баз данных…………………………………………………...10

2. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ……………………………………13

2.1. Иерархическая модель данных………………………………….….……..13

2.2. Сегмент иерархической модели данных…………………..……………..15

2.3. Сравнение сетевой и иерархической модели данных……………..…….18

2.4. Язык описания данных иерархической модели……………….…….……20

2.5. Пример иерархической БД……………………………………..………......22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..……………..27

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ……………………………………………………….....28

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………..………..29

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Список основных команд операций………………………...…30

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Уровни моделей данных………………………………...……...31

         Введение

Термин «модель данных» был введен американским математиком Коддом в 1970 г. при обосновании реляционной модели данных. Это понятие соответствует такому смысловому аспекту термина «модель», который понимается как средство, инструмент для моделирования.

В этом широком смысле любая система машинных команд, любой язык программирования, любая СУБД как инструмент для моделирования информации о предметной области, является моделью данных, так как предоставляет свои средства для описания, организации данных и их обработки.

В ГОСТе понятие модели данных для СУБД определяется как «совокупность правил порождения структур данных в базах данных, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных, последовательности их изменения».

Таким образом, в понятие «модель данных» входят три составляющие:

                  средства для организации данных;

                  операции для обработки, манипулирования данными;

                  ограничения, обеспечивающие целостность данных.

Третья компонента специфична для баз данных и отсутствует, например, в языках программирования.

На каждом уровне работы с данными – инфологическом, логическом и внутреннем используются свои инструментальные средства. На инфологическом наиболее часто используется простейшая модель «сущность-атрибут-связь». На внутреннем уровне все СУБД используют в разных реализациях сходные приемы и средства, такие как страничная организация логических записей БД в наборах данных, организация служебных индексных файлов, сходные методы доступа и т.д.

Инструментальные средства логического уровня наиболее типизируются несмотря на то, что каждая СУБД представляет собой оригинальную модель данных. Поэтому «моделью данных» в узком смысле называют тип модели данных логического уровня.

Историче­ски, иерархическая модель появилась раньше, и в настоящий момент она используются реже, чем более современная реляционная модель данных. Однако до сих пор существуют системы, работающие на основе этой модели.

Цель  работы – дать характеристику иерархической модели данных.

Методы исследования. При  написании  курсовой работы был произведен комплексный анализ. Основными методами в работе явились методы анализа: метод описания (пример), историко-функциональный, сравнительно-сопоставительный.

Структура  работы. Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии, приложения

Основная часть

1.  База данных и модели данных

1.1. Данные и компьютер

Восприятие реального мира можно соотнести с последовательностью разных, хотя иногда и взаимосвязанных, явлений. С давних времен люди пытались описать эти явления. Такое описание называют данными.

Традиционно фиксация данных осуществляется с помощью конкретного средства общения на конкретном носителе. Обычно данные и их интерпретация фиксируются совместно, так как естественный язык достаточно гибок для представления того и другого. Примером может служить утверждение "Стоимость авиабилета 128". Здесь "128" – данное, а "Стоимость авиабилета" – его семантика.

Применение компьютеров для ведения и обработки данных обычно приводит к еще большему разделению данных и интерпретации. Компьютер имеет дело главным образом с данными как таковыми. Большая часть интерпретирующей информации вообще не фиксируется в явной форме, (компьютер не "знает", является ли "21.50" стоимостью авиабилета или временем вылета).

Это произошло, потому что существует, по крайней мере, две исторические причины, по которым применение компьютера привело к отделению данных от интерпретации. Во-первых, компьютеры не обладали достаточными возможностями для обработки текстов на естественном языке – основном языке интерпретации данных. Во-вторых, стоимость памяти компьютера была первоначально весьма велика. Память использовалась для хранения самих данных, а интерпретация традиционно возлагалась на пользователя. Пользователь закладывал интерпретацию данных в свою программу, которая "знала", например, что шестое вводимое значение связано с временем прибытия самолета, а четвертое – с временем его вылета. Это существенно повышало роль программы, так как вне интерпретации данные представляют собой не более чем совокупность битов на запоминающем устройстве.

Жесткая зависимость между данными и использующими их программами создает серьезные проблемы в ведении данных и делает использования их менее гибкими.

Нередки случаи, когда пользователи одной и той же ЭВМ создают и используют в своих программах разные наборы данных, содержащие сходную информацию. Иногда это связано с тем, что пользователь не знает (либо не захотел узнать), что в соседней комнате или за соседним столом сидит сотрудник, который уже давно ввел в ЭВМ нужные данные. Чаще потому, что при совместном использовании одних и тех же данных возникает масса проблем.

Разработчики прикладных программ размещают нужные им данные в файлах, организуя их наиболее удобным для себя образом. При этом одни и те же данные могут иметь в разных приложениях совершенно разную организацию (разную последовательность размещения в записи, разные форматы одних и тех же полей и т.п.). Обобществить такие данные чрезвычайно трудно: например, любое изменение структуры записи файла, производимое одним из разработчиков, приводит к необходимости изменения другими разработчиками тех программ, которые используют записи этого файла.

Для иллюстрации обратимся, к примеру, приведенному в книге Девиса, Операционные системы: "Несколько лет назад почтовое ведомство (из лучших побуждений) пришло к решению, что все адреса должны обязательно включать почтовый индекс. Во многих вычислительных центрах это, казалось бы, незначительное изменение привело к ужасным последствиям. Добавление к адресу нового поля, содержащего шесть символов, означало необходимость внесения изменений в каждую программу, использующую данные этой задачи в соответствии с изменившейся суммарной длиной полей. Тот факт, что какой-то программе для выполнения ее функций не требуется знания почтового индекса, во внимание не принимался: если в некоторой программе содержалось обращение к новой, более длинной записи, то в такую программу вносились изменения, обеспечивающие дополнительное место в памяти.

В условиях автоматизированного управления централизованной базой данных все такие изменения связаны с функциями управляющей программы базы данных. Программы, не использующие значения почтового индекса, не нуждаются в модификации - в них, как и прежде, в соответствии с запросами посылаются те же элементы данных. В таких случаях внесенное изменение неощутимо. Модифицировать необходимо только те программы, которые пользуются новым элементом данных".

        1.2. Базы данных

              В самом общем смысле база данных - это набор записей и файлов, организованных специальным образом. В компьютере, например, можно хранить фамилии и адреса друзей или клиентов. Один из типов баз данных - это документы, набранные с помощью текстовых редакторов и сгруппированные по темам. Другой тип - файлы электронных таблиц, объединяемые в группы по характеру их использования.

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.

До появления СУБД все данные, которые содержались в компьютерной системе постоянно, хранились в виде отдельных файлов. Система управления файлами, которая обычно является частью операционной системы компьютера, следила за именами файлов и местами их расположения. В системах управления файлами модели данных, как правило, не использовались; эти системы ничего не знали о внутреннем содержимом файлов. Для такой системы файл, содержащий документ текстового процессора, ничем не отличается от файла, содержащего данные о начисленной зарплате.

Знание о содержимом файла - какие данные в нём хранятся и какова их структура - было уделом прикладных программ, использующих этот файл. В приложении для начисления зарплаты каждая из программ, обрабатывающих файл с информацией о служащих, содержит в себе описание структуры данных (ОСД), хранящихся в этом файле. Когда структура данных изменялась - например, в случае добавления нового элемента данных для каждого служащего, - необходимо было модифицировать каждую из программ, обращавшихся к файлу. Со временем количество файлов и программ росло, и на сопровождение существующих приложений приходилось затрачивать всё больше и больше усилий, что замедляло разработку новых приложений.

Проблемы сопровождения больших систем, основанных на файлах, привели в конце 60-х годов к появлению СУБД. В основе СУБД лежала простая идея: изъять из программ определение структуры содержимого файла и хранить её вместе с данными в базе данных.

1.3. Объекты базы данных

Таблицы – это основные объекты любой базы данных. Во-первых, в таблицах хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хранят и структуру базы (поля, их типы и свойства).

Запросы служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции как отбор данных, их сортировку и фильтрацию. С помощью запросов можно выполнять преобразования данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнения таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

Если запросы – это специальные средства для отбора и анализа данных, то формы – это средства для ввода данных. Смысл их тот же – предоставить пользователю средства для заполнения только тех полей, которые ему заполнять положено. Одновременно с этим в форме можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации ввода. Преимущества форм раскрываются особенно наглядно, когда происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае форму делают графическими средствами так, чтобы она повторяла оформление бланка – это заметно упрощает работу наборщика, снижает его утомление и предотвращает появление печатных ошибок.