Взаимосвязь моделей данных, физическая организация БД
Функциональная зависимость АВ > С не включена в St, поскольку А, В, С не появляются в схеме одного и того же отношения. Из-за функциональной зависимости С > В соединение S и Т по С образует соединение без потерь информации (S и Т дает R), но возможность поддерживать ограничение АВ > С утрачивается. Приводится сравнительная характеристика достоинств различных моделей данных, правила преобразования… Читать ещё >
Взаимосвязь моделей данных, физическая организация БД (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Приводится сравнительная характеристика достоинств различных моделей данных, правила преобразования данных из одной модели в другую, что очень важно при построении распределенной базы данных из уже действующих локальных баз данных с одинаковыми или разными моделями данных.
Рассматривается процедура выбора модели данных (в общем случае — неоднозначная) в процессе проектирования базы данных.
Обсуждаются вопросы физического построения базы данных: методы размещения, обновления и доступа к данным в базе данных.
Сравнительная характеристика моделей данных, преобразование моделей данных
Описанные и гл. 5−8 свойства реляционных, сетевых, иерархических, объектно-иерархических и объектно-реляционных моделей данных (многомерные модели считаем разновидностью иерархических моделей данных) возможно систематизировать и сравнить (табл. 9.1). Из таблицы видно, что ни одна из моделей не удовлетворяет полностью требованиям, предъявляемым к современным БД.
В связи с этим возникает ряд проблем, основными из которых являются: 1) преобразование моделей данных; 2) выбор модели данных и СУБД.
Обсудим эти проблемы.
Детально процедуры преобразования (отображения) рассмотрены позднее, здесь рассмотрим общую постановку задачи.
Возможные варианты преобразований [10] МД (в себя и другие модели) показаны на рис. 9.1.
Таблица 9.1
Сравнительная характеристика моделей БД
Вид модели. | Достоинства. | Недостатки. |
Иерархическая. | Простота понимания Высокое быстродействие при совпадении структур базы данных и запроса. | Отношения М: М могут быть реализованы только искусственно Могут быть избыточные данные Усложнение операций включения и удаления Удаление исходных сегментов приводит к удалению порожденных сегментов Процедурный характер построения структуры БД и манипулирования данными Доступ к любому порожденному сегменту возможен только через корневой сегмент Сильная зависимость логической и физической моделей Ограниченный набор структур запроса Невозможность реализации таблиц с нелинейной структурой. |
Сетевая. | Сохранение информации при уничтожении записи-владельца Более богатая структура запросов Меньшая зависимость логической и физической моделей Возможность реализации таблиц с нелинейной структурой. | Отношения М: М могут быть реализованы только искусственно Необходимость программисту знать логическую структуру БД Процедурный характер построения структуры БД и манипулирования данными Возможная потеря независимости данных при реорганизации БД. |
Реляционная. | Произвольная структура запроса Простота работы и отражения представлений пользователя Отделение физической модели от логической и логической от концептуальной Хорошая теоретическая проработка. | Отношения?: М могут быть реализованы только искусственно Необходимость нормализации данных Возможность логических ошибок при нормализации и реализации Невозможность реализации таблиц с нелинейной структурой. |
Объектно; ориентированная. | Неограниченный набор типов данных Возможность реализации таблице нелинейной структурой Послойное представление данных Высокая скорость работы из-за отсутствия ключа Ненужность нормализации Легкая расширяемость структуры и ее гибкость Повторное использование типов данных и компонент Реализация отношений М: М. | Сложность освоения модели из-за сложности структуры БД Нечеткий язык программирования Недостаточная защита данных Нечетко проработанный одновременный доступ Плохая обозримостт" структуры. |
В преобразовании выделяют трансформацию структур (схем и ограничений), определяемых ЯОД (позиция, А — операции не охвачены), операций, соответствующих ЯМД (позиция Б). Следует заметить, что при ручном преобразовании МД, как это сделано в гл. 5−9, взаимооднозначного соответствия может (из-за ограничений) и не быть, поэтому на рис. 9.1 введено понятие изоморфизма — конструктивности (позиция Б).
Считаем, что отображения конструктивны, если реализация БД, соответствующая одной исходной схеме Ss, отображается в другую реализацию, соответствующую другой, целевой схеме St:
Рис. 9.1. Виды преобразований:
А — операции охвачены; Б — схемы изоморфны; В — модели одш’аковы В общем случае это отображение — гомоморфизм. Кратко опишем возможные формы преобразования.
Реструктуризация — изменение структуры в рамках одной МД: схема отношения, включая функциональные зависимости, преобразуется в схему с теми же зависимостями.
Трансляция — проектирование схемы, когда требования приложений выражаются средствами одной модели данных, а реализация осуществляется с помощью другой модели.
Реорганизация является частным случаем реструктуризации, когда схемы Ss и St изоморфны.
Конвертирование определяется так: для данной схемы Ss, соответствующей модели Ms и ассоциированной с ней БД получить схему St, соответствующую модели Mt и ассоциированной с ней БД.
Детализируем «операционные» понятия.
Взгляд (View) представляет собой подсхемы различных пользователей в многопользовательском режиме.
Трансформация: для данной схемы Ss модели Ms найти схему St, соответствующую модели Mt, которая может быть использована для операций над БД со схемой Ss. Это может быть отображение взгляда в иерархическую и сетевую модели.
Гомогенная РБД — построение глобальной схемы из локальных (однотипных) схем, покрывающих все другие схемы.
Гетерогенная РБД — общий случай интеграции локальных БД в распределенную БД (РБД).
Остальные преобразования являются частными случаями интеграции. Из них интерес представляют трансляция, трансформация и конвертирование.
Наиболее общими являются преобразования интеграции: гомогенные и гетерогенные, подробно исследуемые позднее.
При реструктуризации схема St — результат применения к схеме Ss операций реляционной алгебры и реляционного исчисления с отображением структур и ограничений. Решение определяется специфическими ограничениями модели. В реляционной модели, например, реструктуризация не имеет особых трудностей, поскольку спецификация структур и ограничений, равно как и управление ими, разделено.
Так, любое отношение Rt степени n в схеме St есть результат функции f (Rs) той же степени? отношения Ss.
Сложнее с ограничениями (функциональными зависимостями). Пусть имеются в схеме Ss отношения: R (A, В), S (C, D) и ограничения, А > В, С > D. Положим, что St: Т = RA=C • S. Тогда в St имеется зависимость, А > BD.
Обратимость отображения не всегда имеет место,.
S: R (A, В, С), АВ > С, С > BS:
S =? A, C®, Т = ?B, C®, С > В.
Функциональная зависимость АВ > С не включена в St, поскольку А, В, С не появляются в схеме одного и того же отношения. Из-за функциональной зависимости С > В соединение S и Т по С образует соединение без потерь информации (S и Т дает R), но возможность поддерживать ограничение АВ > С утрачивается.
Отметим, что совокупность правил отображений структур и функциональных зависимостей, как показано в гл. 4, обладает полнотой и надежностью: достоверные исходные данные дают достоверные результаты.
Реструктуризация может быть проведена и для других МД.
Сложность конвертирования заключается в том, что оно оперирует не виртуальными, а реальными объектами. Это имеет место, например, при создании из двух БД одной, причем операции могут осуществляться на физическом или логическом уровне.
Трансформация реляционной МД в иерархическую и сетевую показана в гл. 5−7. Такая процедура с операциями может быть использована при переходе от концептуальной модели, которая ближе всего к реляционной МД, к иерархической и сетевой МД.