Қарастырылатын сұрақтыр: Мәліметтер қорының моделдері. Иерархиялық модель. Желілік модель. Реляциялық модель.
Мәліметтер қорын пайдалану файлдық құрылым мәліметтерінде болған шектеулер мен кемшіліктерді жоюға мүмкіндік берді. Мәліметтер қорының көмегімен шешілетін әралуан есептер мәліметтер қорын құрылымдау мен мәліметтердің арасындағы байланыстарды ұйымдастырудың түрлі әдістерін қалыптастыруға әкеледі. Соның нәтижесінде мәліметтер қорының бірнеше моделі пайда болды. Мәліметтер қорының моделі деп мәліметтер қорының логикалық кейіптеуін атаймыз.
Алғашқыда мәліметтер қорының иерархиялық, желілік, реляциялық модельдері пайда болды.O лар кейіннен классикалық, негізгі модельдерге айналды. Соңғы уақытта осылардың негізінде постреляциялық, көпөлшемдік, объектілі-бағытталған жаңа модельдер пайда болды және барынша дами отыра, қолданысқа енгізіле бастады
Иерархиялық модель. Бұл ерте қалыптасқан деректер моделінің бірі. Иерархиялық модельде топтық қатынастарды жүзеге асыру, желілік жүйедегі сияқты көрсеткіштер көмегімен жүзеге асады және граф түрінде көрсетіледі. Бірақ, желілік модельден айырмашылығы ұнда принципті ерекшеліктер қатары болады. Топтық қатынастар бағыныңқы қатынастар болып табылады. Топ (жазба) – қатынас иесінің бағыныңқа топтары – қатынас мүшесі болады. Шығыс топ «атасы» (предки), ал бағыныңқы – «ұрпағы» (потомки) болып табылады. Топтық қатынастар иерархиялық құрылымды құрады, олар келесі түрдегі бағытталған графты сипаттайды :
Құрамына бірде-бір топ кірмейтін түбір деп аталатын бір ғана ерекше төбе; Барлық қалған төбелерге бір топ қана кіреді, ал топтардың (ребро) туынды саны шығады (топтар «атасының» туынды саны болады). - Деректердің иерархиялық моделі бірнеше бұтақтардың жиынтығын көрсетеді. Иерархиялық модель терминологиясында деректер құрылымын сипаттайтын бұтақтар деректерді сипаттаушы бұтақтар деп аталады, ал құрылымданған деректер (деректер қоры) – деректер бұтағы деп аталады. Иерархиялық модельде іздеу операциясын жүзеге асыру ерекшелігі – бұл операцияның үнемі түпкі төбеден іздеуді бастауы және иерархиялық жолды түбінен басына дейін арнайыландырады, олардың нұсқалары ізденіс шарттарын қанағаттандырады.
Иерархиялық модельдің операцияларын жүзеге асыратын бағдарламалар желілік модель үшін аналогты бағдарламаларға қарағанда оның құрылымы бойынша навигациясын жеңілдететіндіктен қарапайымдау болып келеді. Иерархиялық модельдің мақсатты пайда болуы нақты әлемдегі ұйымдастыру жүйелерінің көп бөлігі иерархиялық құрылымда болғандығына байланысты. Иерархиялық модельдің мақсатты пайда болуы нақты әлемнің ұйымдастыру жүйесінің көпшілігінде иерархиялық құрылымның болуына негізделген (мемлекеттік әкімшілік бөлінуі, кәсіпорынның ұйымдық құрылымы және т.б.). Сәйкес концептуалды көрстілімдер иерархиялық құрылымда болады және иерархиялық модель терминінде жасанды түрде сипаттала алады. Иерархиялық модельдің кемшілігі ретінде жоғарыда көрсетілген желілік кемшіліктерді айтуға болады. Иерархиялық модельді қолдайтын ДҚБЖ IBM 360/370 ( ЕС ЭВМ) есептеу жүйелерінде кең таралған. Мұндай жүйелердің мысалы ретінде IMS, OKA көрсетуге болады. Дербес ЭЕМ үшін иерхиялық ДҚБЖ мысалы НИКА отандық жүйесі болып табылады ( IBM PC ИНЕС жүйесінің адаптациясы).
Иерархиялық модельдің мәліметтер қорлары бұтақ түріндегі құрылымы бар нысандарды сипаттауға ыңғайлы. Мысалы, белгілі бір кәсіпорынның құрылымын келесі түрде келітруге болады (1.2-сурет).
Мәліметтердің иерархиялық моделінің артықшылықтарына ЭЕМ жадын тиімді пайдалану мен мәліметтермен негізгі амалдарды орындау уақытының көрсеткіштері жатады. Мәліметтердің иерархиялық моделі иерархиялық тұрғыдан реттелген ақпаратпен жұмыс істеу үшін ыңғайлы. Иерархиялық модельдің кемшілігіне күрделі логикалық байланыстары бар ақпаратты өңдеу үшін оның көлемінің тым орасан үлкен болуы, сондай-ақ қарапайым пайдаланушы үшін түсінуге қиындығы жатады.
Желілік модель. Желілік модельдерде мәліметтердің арасындағы өзара байланыстар еркін граф түрінде болады, ондағы әрбір ұрпақтың екі және одан да көп ата тегі болуы мүмкін. Желілік модельдің мәліметтер қоры жазбалар жинағы мен байланыстар жинағынан құралады. Байланыстардың жинағы физикалық көрсеткіштері бар өрістен тұрады. Осылайша, желілік МҚ сұлбасын сипаттау үшін типтердің екі тобы: «жазба» және «байланыс» қолданылады. «Байланыс» типі «жазба» типінің ата тегі және ұрпақ типтері үшін анықталады. «Байланыс» типінің айнымалылары байланыстардың даналары болып табылады.
Желілік МҚ жазбалар жинағы мен сәйкес байланыстар жинағынан тұрады. Байланыстарды қалыптастыруға ерекше шектеулер қойылмайды. Егер иерархиялық құрылымдарда ұрпақ-жазбаның бір ғана ата тегі –жазбасы болса, ал мәліметтердің желілік моделінде ұрпақ-жазба ата тегі-жазбалардың (өгей ата-аналар) кез келген санына ие бола алады. Келесі суретте (1.4-сурет) инженер лауазымына сәйкес келетін жазбаға екі жазба сілтеме жасайды.
Мәліметтердің желілік моделінің артықшылығы жадының шығындалуы мен жеделдік көрсеткіштері бойынша тиімді түрде жүзеге асыру мүмкіндігі болып табылады. Желілік-модель иерархиялық модельмен салыстырғанда еркін түрдегі байланыстардың құрылу тұрғысынан үлкен мүмкіндіктер ұсынады. Мәліметтердің желілік моделінің кемшілігі – оның негізінде құрылған МҚ сұлбасының жоғары дәрежедегі күрделілігі мен қатқылдығы, сондай-ақ қарапайым пайдаланушы үшін МҚ-дағы ақпаратты өңдеуді түсіну мен орындаудың қиындығы. Бұған қоса, мәліметтердің желілік моделінде жазбалардың арасында еркін түрдегі байланыстардың орнау мүмкіндігінің салдарынан байланыстардың біртұтастығына қатысты бақылау әлсірейді.
Мәліметтер қорының иерархиялық және желілік модельдерінде физикалық көрсеткіштерді пайдалану, мәліметтерді өңдеудің жылдамдығын едәуір арттыра түсті. Сонымен бірге, бұл модельдерде мәліметтердің өзара байланыстарының біртұтастығын сақтауға қатысты елеулі кемшіліктер анықталды. Байланыстардың біртұтастығының сақталуын бақылау ата-тегсіз ұрпақ болмайды деген ұстанымды сақтауға негізделген. Мәліметтер қорына өзгертулер енгізген жағдайда байланыстарды, физикалық көрсеткіштерді қайтадан анықтау қажеттігі туындайды, бұл үлкен қиындықтармен, пайдаланушының уақыты мен күш-жігерінің шығындарымен байланысты болады.
Мәліметтерді кестелер немесе реляциалар түрінде көрсететін мәліметтер моделі мәліметтердіц реляциялық моделі болып табылады. Реляция дегеніміз жатық және тік жолдардан түратын екі олшемді кесте. Код моделінде кестедегі мәліметтермен жүмыс жасауға екі тілді қолдануды үсынылады: реляциялық алгебра мен реляциялық есептеу. Бүл теориялар математикалық логиканың бөліктері. Оларда кестені relation ( қатынас) деп атайды. Осы тілдердің екеуіде мәліметтермен физикалық көрсеткіштер негізінде емес, олардың логикалық сипаттамалары арқылы жұмыс істеуді қамтамасыздандырады. Кесте түсініктемесі реляциялық модельдің негізі болып табылады. Мәліметтер қорын кестелер жиыны деп түсінуге болады. Бірақ бүл кестенің түсініктемесі тек қана мәліметтерді көрсету түріне қатысты, дискіде немесе жадыда жазбаларды физикалық іске асыруымен еш қандай байланысы жоқ.
Реляциялық МҚБЖ-де ең кемінде екі шарт орындалады: 1) пайдаланушылар мәліметтерді кесте түрінде қабылдайды; 2) пайдаланушы коне кестелерден бар болатын операторларды қолданып жаңа кестелерді жасауларына болады. Кестеге операцияны қолданған кезде нәтижесінде кестені алатынымыз өте маңызды қасиет (реляциялық бекітілу қасиеті). Басқа сөзбен айтқанда бір түрлі объектке операцияны қолдансақ нәтижесінде бірдей типті объектті аламыз. Реляциялық модель негізінде келесідей түсініктемелер болады: мәліметтер типі, атрибут, домен, бастапқы кілт, қатынас.
Реляциялық модельдегі м ә ліметтер типі деген тусініктеме программалау тілдердегі осындай түсініктемемен толығымен сәйкес. Әдетте символдық, сандық, календарлы, ақшалы, және биттік типтер қарастырылады. Ақпаратты сақтау үшін атрибут қолданылады. Атрибуттың аты мен типі болады. Қатынас қүрылымы атрибуттар жиыны мен олардың типтерінен қүрастырылады. Атрибуттар саны реляция дәрежесі (рангі) болып табылады.
Реляциондық берілгендер қоры бір-біріен байланысқан кестелерден тұрады. Бір кесте көмегімен берілгендер арасында қарапайым байланыстарды құру ыңғайлы, әсіресе кестеде сақталынатын мәліметі бар бір объектті көптеген объекттерге бөлу. Әр объеттердің қасиеті пен құрылымы бірдей болады. Мысалы кестеде бөлім қызметкерлердің келесі мәліметтері сақталынуы мүмкін: фамилиясы мен толық аты-жөні, жынысы мен ұлты, жасы мен білімі.
Реляционды берілгендер қоры моделінің жетістіктері — ол берілгендерді өңдеудің қарапайымдылығы мен ыңғайлығында. Оның осы қарапайымдылы мен қолдану ыңғайлығы реляционды модельдердің кең қолдануына себеп болады. Ал оның негізгі кемшіліктері — ол жад қолданудың үнемді еместігі және берілгендердің өңдеу жылдамдығы кесте мөлшеріне байланыстылығы, иерархилық және желілік байланыстарды құрудың қиындылығы.
