Модели данных. 
Основные типы моделей данных

Модель данных есть представление «реального мира» событий, объектов и существующих между ними связей. При построении модели учитываются лишь важнейшие их свойства, в то время как второстепенные игнорируются. Можно ввести следующее определение модели данных.

Определение Модель данных — это интегрированный набор понятий для описания и обработки данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные в некоторой организации.

Можно выделить три компонента, из которых состоит модель данных:

• 1) набор правил, по которым может быть построена база данных
• 2) набор типов допустимых операций с данными и со структурой базы данных
• 3) набор ограничений поддержки целостности данных, гарантирующих корректность используемых данных.

Целью модели данных является представление данных в понятном виде. На основе трехуровневой архитектуры определения данных можно выделить внешнюю, концептуальную и внутреннюю модели данных. Отметим, что разница между моделью и схемой заключается в том, что схема определяется при помощи языка определения данных DDL.

Выделяют три основных типа моделей данных: иерархическая, сетевая и реляционная.

Иерархическая модель основана на древовидной структуре хранения информации. В рамках этой модели данные представлены в виде упорядоченного набора деревьев одного типа, при этом каждая запись в базе данных реализована в виде отношения «предок-потомок», где потомок имеет только одного родителя.

С помощью иерархической модели не удается описать более сложные отношения между объектами. Например, если запись в фонотеке относится к нескольким подразделам, то модель фонотеки нельзя представить в виде дерева. Таким образом, во многих сферах деятельности иерархическая модель оказалась малопригодной для применения.

В сетевой модели данных каждый объект-потомок может иметь не одного предка, а любое их количество. Графическое изображение сетевой структуры данных визуально напоминает рыбацкую сеть. Примером такой структуры может служить карта автомобильных дорог.

Прорывом в теории баз данных следует считать разработку реляционной модели данных, предложенную доктором Э. Ф. Коддом (E. F. Codd). В 1970 г доктор Кодд опубликовал статью с описанием новой модели данных, позволявшей устранить недостатки прежних моделей и упростить структуру представления данных. Основная идея реляционной модели состояла в том, чтобы упразднить явные указатели на предков и потомков и представить все данные в виде набора простых таблиц.

Первые СУБД, основанные на иерархической модели данных, пришли на смену файловым системам в конце 60 годов XX века. Примером иерархической СУБД может служить СУБД IMS фирмы IBM. В силу ограниченной области применения иерархические СУБД использовались сравнительно недолго.

Достаточно скоро иерархические СУБД были заменены сетевыми (основанными на сетевой модели данных), которые можно рассматривать как расширение иерархических. Следует отметить, что термин «сетевая СУБД» относится лишь к используемой модели данных и не имеет отношения к локальным сетям или Интернет.

Однако сетевые СУБД, также как и иерархические, не смогли удовлетворить основным требованиям разработчиков, т. к. сложность реализации больших приложений в них достаточно высока.

С 80-х годов XX века реляционные СУБД являются стандартом де-факто, однако существуют также объектно-ориентированные СУБД и объектно-реляционные СУБД. Более подробно реляционная модель данных будет рассмотрена ниже.