Примеры сетевых бд. Сетевые модели данных
Ценитель красот родного Урала, Денисов всегда отличался реалистичность изображаемого на полотне. Он осознавал, что рядом с прекрасным таится и необузданная стихия, несущая разрушения.
Несколько своих работ художник посвятил неукротимой стихии огня, что в мгновения ока способна превратиться из блага в разрушительное зло. Эту силу и неукротимость и изобразил Денисов-Уральский в своей картине «Лесной пожар».
Если быть точным, то полотен с таким названием у художника существует несколько, но первая среди них была написана в 1897 году.
Здесь огненная стихия изображена на пике своей силы. Она несется вперед, уничтожая все на своем пути. Огонь, изображенный художником, вселяет страх и благоговение.
Денисов оживил свой огонь. Он превратил его в зверя, пожирающего сосны. Эти деревья великаны кажутся крошечными в сравнении с языками пламени. Такое пропорциональное соотношение предметов только усиливает эмоциональное напряжение картины.
Мастерство художника столь велико, что ему удалось передать движение огня: взмывающие к небу языки пламени готовы поглотить само солнце, дым окутывает все видимое пространство, а жар продолжает расползаться по земле маленькими неуловимыми змейками. Кажется, еще немного – и останется только огонь.
Картина сыграна на цветовом контрасте: оттенки оранжевого, красного и серого воплощают смерть и разрушения, но деревья и трава остаются зелеными. К ним еще не успел добраться огонь, и растения поражают насыщенность цветов. Кроны деревьев изображены изумрудными, а травы – бледно-зеленимы. Ведь они все еще полны жизни, которая ощущается благодаря выбранным художником краскам.
Сверкающий огонь и густые клубы дыма создают захватывающее своей реалистичность зрелище. Они в полной мере отображают силу и красоту лесного пожара, не умаляя ни первого, ни второго.
ВОПРОС13! Сетевая модель данных. Одна из первых сетевых моделей данных, разработанная группой CODASYL (Conference of Data System Languages), была предложена в 1969 г. и развивалась до 80-х годов.
(Оригинал смотри здесь http://coronet.iicm.tugraz.at/wbtmaster/allcoursescontent/netlib/library.htm)
Первоначально сетевая модель замышлялась как инструмент для программистов. В качестве базового языка программирования был выбран Cobol.
К известным сетевым системам управления базами данных относятся: DBMS, IDMS, TOTAL, VISTA, СЕТЬ, СЕТОР, КОМПАС и др.
Основное достоинство сетевой модели – это высокая эффективность затрат памяти и оперативность.
Недостаток – сложность и жесткость схемы базы, а также сложность понимания. Кроме того, в этой модели ослаблен контроль целостности, так как в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями.
Сравнивая иерархические и сетевые базы данных, можно сказать следующее. В целом иерархические и сетевые модели обеспечивают достаточно быстрый доступ к данным. Но поскольку в сетевых базах основная структура представления информации имеет форму сети, в которой каждая вершина (узел) может иметь связь с любой другой, то данные в сетевой базе более равноправны, чем в иерархической, так как доступ к информации может быть осуществлен, начиная с любого узла.
Однако следует отметить жесткость организации данных в иерархических и сетевых моделях. Доступ к информации осуществляется только в соответствии со связями, определенными при проектировании структуры конкретной базы данных. Базы данных с такими моделями сложно реорганизовывать.
Недостатком этих моделей является и сложность механизма доступа к данным, а также необходимость на физическом уровне четко определять связи данных. А поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на некоторые другие элементы, то для этого требуются значительные ресурсы памяти ЭВМ. Кроме того, для таких моделей характерна сложность реализации систем управления базами данных.
Сетевая модель – это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 18). Реальный пример иерархической модели представлен на рис. 19.
Рис. 18. Представление связей в сетевой модели данных
Рис. 19. Пример сетевой модели данных
Сетевая база данных состоит из наборов записей, которые связаны между собой так, что записи могут содержать явные ссылки на другие наборы записей. Тем самым наборы записей образуют сеть. Связи между записями могут быть произвольными, и эти связи явно присутствуют и хранятся в базе данных.
Над данными в сетевой базе могут выполняться следующие операции:
· Добавить – внести запись в базу данных.
· Извлечь – извлечь запись из базы данных.
· Обновить – изменить значение элементов предварительно извлеченной записи.
· Удалить – убрать запись из базы данных.
· Включить в групповое отношение – связать существующую подчиненную запись с записью-владельцем.
· Исключить из группового отношения – разорвать связь между записью-владельцем и записью-членом.
· Переключить – связать существующую подчиненную запись с другой записью-владельцем в том же групповом отношении.
________________________________________________________________________________
Базовыми объектами сетевой модели являются:
· элемент данных;
· агрегат данных;
· запись;
· набор данных.
Элемент данных - то же, что и в иерархической модели, то есть минимальная информационная единица, доступная пользователю с использованием СУБД.
Агрегат данных соответствует следующему уровню обобщения в модели. В модели определены агрегаты двух типов:
· агрегат типа вектор и
· агрегат типа повторяющаяся группа .
Агрегат данных имеет имя, и в системе допустимо обращение к агрегату по имени. Агрегат типа вектор соответствует линейному набору элементов данных. Например, агрегат Адрес может быть представлен следующим образом:
Агрегат типа повторяющаяся группа соответствует совокупности векторов данных. Например, агрегат Зарплата соответствует типу повторяющаяся группа с числом повторений 12.
Записью называется совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Понятие записи соответствует понятию "сегмент" в иерархической модели. Для записи, так же как и для сегмента, вводятся понятия типа записи и экземпляра записи.
Следующим базовым понятием в сетевой модели является понятие "Набор". Набором называется двухуровневый граф, связывающий отношением "один-ко-многим" два типа записи.
Набор фактически отражает иерархическую связь между двумя типами записей. Родительский тип записи в данном наборе называется владельцем набора, а дочерний тип записи - членом того же набора.
Для любых двух типов записей может быть задано любое количество наборов, которые их связывают. Фактически наличие подобных возможностей позволяет промоделировать отношение "многие-ко-многим" между двумя объектами реального мира, что выгодно отличает сетевую модель от иерархической. В рамках набора возможен последовательный просмотр экземпляров членов набора, связанных с одним экземпляром владельца набора.
Между двумя типами записей может быть определено любое количество наборов: например, можно построить два взаимосвязанных набора. Существенным ограничением набора является то, что один и тот же тип записи не может быть одновременно владельцем и членом набора.
В качестве примера рассмотрим таблицу, на основе которой организуем два набора и определим связь между ними:
| Преподаватель | Группа | День недели | № пары | Аудитория | Дисциплина |
| Иванов | Понедельник | 22-13 | КИД | ||
| Иванов | Понедельник | 22-13 | КИД | ||
| Карпова | Вторник | 22-14 | БЗ и ЭС | ||
| Карпова | Вторник | 22-14 | БЗ и ЭС | ||
| Карпова | Вторник | 22-14 | БД | ||
| Смирнов | Вторник | 23-07 | ГВП | ||
| Смирнов | Вторник | 23-07 | ГВП |
Экземпляров набора Ведет занятия будет 3 (по числу преподавателей), экземпляров набора Занимается у будет 4 (по числу групп). На рис.20 представлены взаимосвязи экземпляров данных наборов.
Рис. 20. Пример взаимосвязи экземпляров двух наборов
Среди всех наборов выделяют специальный тип набора, называемый "Сингулярным набором", владельцем которого формально определена вся система. Сингулярный набор изображается в виде входящей стрелки, которая имеет собственно имя набора и имя члена набора, но у которой не определен тип записи "Владелец набора". Например, сингулярный набор М.
Сингулярные наборы позволяют обеспечить доступ к экземплярам отдельных типов данных, поэтому если в задаче алгоритм обработки информации предполагает обеспечение произвольного доступа к некоторому типу записи, то для поддержки этой возможности необходимо ввести соответствующий сингулярный набор.
В общем случае сетевая база данных представляет совокупность взаимосвязанных наборов, которые образуют на концептуальном уровне некоторый граф.
Сетевая база данных — это модель данных, где несколько записей или файлов могут быть связаны с несколькими владельцами файлов и наоборот. Модель может рассматриваться как перевернутое дерево, где каждый член — это отрасли, связанные с владельцем, который находится в нижней части дерева. По сути, это отношения в чистой форме, где один элемент может указывать на множество элементов данных, и само по себе может быть указано несколько элементов данных.
Модель сетевой базы данных позволяет каждой записи иметь несколько родителей и несколько дочерних записей, которые, когда они визуализируются, принимают форму сетевой структуры сетевых записей. В отличие от она может иметь только одну родительскую запись, но может иметь много дочерних записей.
Это свойство иметь несколько ссылок применяется двумя способами: схема и сама база данных может рассматриваться как обобщенный график типов записей, которые связаны типами отношений. Основное достоинство базы данных заключается в том, что она позволяет получить более естественное моделирование связей между записями, в отличие от иерархической модели. Но начала завоевывать всё большую популярность перед сетевой и иерархической моделями из-за её гибкости и производительности, что стало ещё более очевидным, когда аппаратная технология стала ещё быстрее.
Сетевая модель базы данных
Улучшенная форма иерархической модели данных, сетевая модель представляет данные в виде дерева записей. Связи между таблицами (отчеты) выражаются в виде наборов. В наборе есть одна родительская запись (владелец) и одна или более дочерних записей (члены). Связанные записи в наборе напрямую связаны с указателями, а не путём сопоставления повторяющихся столбцов, как и в случае с реляционной моделью данных.
Записи, связанные с одним владельцем
Модель сетевой базы данных позволяет записям из более чем одной таблицы быть связанными с одним владельцем с записями из другой таблицы. Это обеспечивает определенное преимущество над реляционной базой при запросе результатов из нескольких внешних ключей таблиц, связанных с одним первичным ключом таблицы. В базе данных медиа-коллекции, таких как альбом песен и видео записи, все они могут быть членами собственника в одном комплекте, как показано на рисунке 2. Это означает, что оба альбома и фильмы для данного собственника могут быть получены за одну операцию. При этом отпадает необходимость хранить и потенциально изменять порядок временных результатов в середине операции, что приводит к повышению производительности запросов. Без необходимости хранить и сохранять дубликаты столбцы базы данных также помогают уменьшить дисковое пространство и память.
Исследование эффективности
Реальные данные показывают, что прирост производительности и экономия ресурсов с использованием сетевых баз данных может быть довольно значительной. В структуре данных, используются трехсторонние отношения между художником, альбомом и таблицами песни, наши разработчики сравнили изменения данных и выполнение запросов в реляционной модели и сетевой базе данных с помощью настольных систем и небольших, потребительских устройств. Они обнаружили, что сетевая модель использует на 29% меньше дискового пространства для хранения одинакового количества записей и связей, чем реляционная модель данных. Все сбережения при хранении можно отнести к замене ключевых показателей артист-альбом и альбом-песни зарубежные на установленные указатели.
Удаление этих структур данных, оказало огромное влияние на требования к хранению, поскольку типичный индекс B-дерева требует примерно в 1,3 раза больше пространства, чем индексы. Они также обнаружили, что сетевая модель базы данных увеличила до 23 раз лучше производительность вставки и выросла в 123 раза быстрее производительность запросов, как показано в таблице 1.
Сетевая база данных против реляционной базы данных
Различные требования управления означают разные структуры данных и различные методы хранения и доступа к данным. В результате система может состоять из нескольких таблиц без связей или сотни таблиц, связанных со сложными взаимосвязями. В то время как реляционная модель данных является стандартом де-факто, теперь мы знаем, что она не всегда обеспечивает оптимальные решения для более сложных задач управления данными. Выбор подходящей модели данных, или даже объединение нескольких моделей, может дать гораздо более эффективный результат, чем реляционная модель данных работающая в одиночку. В результате достигается значительная экономия затрат, повышение качества и увеличение пользовательского опыта.
Вывод
В то время как реляционная модель данных является очень популярной из-за её простоты использования, она не требует ключа и индексов таблицы, что существенно замедляет работу приложения. Сетевая модель базы данных обеспечивает более быстрый доступ к данным и является оптимальным методом для быстрого применения. Так что если Вы нажмете на любимого артиста, а также если хотите посмотреть список для поиска лишних альбомов и просмотреть названия фильмов на вашем медиа-плеере, это может быть создано сетевыми моделями СУБД.
Сетевая модель данных пришла на смену более простой и понятной иерархической. По своей сути сетевая модель сильно похожа на иерархическую, у нее тоже имеются узлы, то есть корневые элементы, в которые заносится наиболее важная информация. Между собой узлы объединены посредством связей. А узлы, расположенные на одном и том же расстоянии от корневого узла, образуют, как и в иерархической модели, уровни. Особенность иерархической модели состояла в том, что от одного элемента до другого мог быть только один маршрут, а в сетевой это не так, здесь есть несколько маршрутов. Сетевая модель данных предоставляет возможность построения более сложных структур и есть основное отличие этих двух моделей.
Целью создания такой была реализация связей "многие ко многим" с одновременным исправлением всех имеющихся недостатков в иерархической модели, которые были выявлены со временем. Сетевая модель данных строится на применении С этой точки зрения ей соответствует произвольный граф. В такой модели у каждого потомка может иметься произвольное количество предков. Сетевая состоит из определенного набора записей, а также из указанного набора связей, присутствующих между данными записями. Два типа записей, то есть предок и потомок, определяют типы связей. Экземпляр типа связи обычно представляет собой один экземпляр типа записи предка с включением упорядоченного набора элементов, относящихся к типу записи потомка. Под набором принято понимать поименованную совокупность записей, где записи одного типа объявлены владельцем набора, а остальные записи - членами данного набора.
Сетевая модель данных обладает некоторыми особенностями. Все типы используемых связей в обязательном порядке должны быть функциональными, то есть "многие к одному", "один к множеству" или "один к одному". В модели такое внутреннее ограничение выражено тем утверждением, что для этого типа связи с определенным типом записи предка и типом записи потомка обязательно выполняются определенные условия. Для того чтобы определить связь "многие ко многим", был введен особый тип записей, а также пара функциональных "один к множеству" и "множество к одному". Если есть необходимость, то в запись, исполняющую роль связки, может быть добавлена дополнительная информация.
В сетевой модели групповые отношения обычно описывают связь вида "один к множеству", то есть владелец один, а у него много подчиненных. Можно привести в пример такое отношение, как «работать». Тут подразумевается, что каждый сотрудник работает в каком-то определенном отделе, но в каждом отделе вполне может работать несколько сотрудников. В сетевой модели вида "один к множеству" связь между разными сущностями реализована при помощи групповых отношений.
Сетевая модель подразумевает использование следующих операций над данными:
Запомнить, то есть внести информацию в нашу базу данных;
Включить в групповое отношение, то есть установить между данными определенные связи;
Переключить, то есть сделать переход одного члена набора к какому-то другому владельцу;
Обновить, то есть произвести какие-либо модификации данных;
Извлечь, то есть осуществить операции по чтению данных;
Удалить, то есть произвести логическое или физическое удаление данных;
Исключить какую-то запись из группового отношения, то есть осуществить разрыв связи между данными.
В такой модели данных имеются специальные возможности по манипулированию данными и навигации среди них. Навигационный аппарат в графовых моделях предназначен для установления записей, к которым предполагается применить очередное манипулирование данными. Эти записи принято именовать текущими. В сетевой модели могут присутствовать переходы от текущего экземпляра к следующему, из текущей вершины в произвольную другую вершину, связь текущей с которой была реализована посредством группового отношения. Навигация может начаться с произвольной записи.
