Информационные системы

Содержание 
 

Введение………………………………………………………………………………2

1. Классические модели данных…………………………………………………….4

2. Сравнение классических моделей данных………………………………………9

Заключение……………………………………………………………………………12

Список  использованной литературы………………………………………………..14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Современная жизнь немыслима без эффективного управления. Важной категорией являются системы обработки информации, от которых во многом зависит эффективность работы любого предприятия или учреждения. Такая система должна:

       - обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по

       итогам работы;

       - позволять легко определять тенденции изменения важнейших

       показателей;

       - обеспечивать получение информации, критической по времени, без

       существенных задержек;

       - выполнять точный и полный анализ данных.

     Современные системы управления базами данных (СУБД) в основном являются приложениями Windows, так как данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ, нежели среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может в меньшей степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ. Среди наиболее ярких представителей систем управления базами данных можно отметить: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент-сервер». Фактически, у любой современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой компанией, имеющий аналогичную область применения и возможности, любое приложение способно работать со многими форматами представления данных, осуществлять экспорт и импорт данных благодаря наличию большого числа конвертеров. Общепринятыми, также, являются технологии, позволяющие использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня (чаще – диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного значения, на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом «де-факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое использование технологии «клиент-сервер».

     Таким образом, на сегодняшний день разработчик не связан рамками какого-либо конкретного пакета, а в зависимости от поставленной задачи может использовать самые разные приложения. Поэтому, более важным представляется общее направление развития СУБД и других средств разработки приложений в настоящее время.

     Цель работы - описать   структуру   иерархической,   сетевой   и   реляционной моделей данных, показать их  недостатки и достоинства. 
1. Классические модели данных 

     Иерархическая модель данных.

     В иерархической модели связи между  данными можно описать с помощью  упорядоченного графа (или дерева). Для описания структуры (схемы) иерархической БД на некотором языке программирования используется тип данных «дерево». Тип «дерево» схож с типами данных «структура» языков программирования ПЛ/1 и C и «запись» языка Паскаль. В них допускается вложенность типов, каждый из которых находится на некотором уровне. Тип «дерево» является составным. Он включает в себя подтипы («поддеревья»), каждый из которых, в свою очередь, является типом «дерево». Каждый из типов «дерево» состоит из одного «корневого» типа и упорядоченного набора (возможно, пустого) подчиненных типов. Каждый из элементарных типов, включённых в тип «дерево», является простым или составным типом «запись». Простая «запись» состоит из одного типа, например числового, а составная «запись» объединяет некоторую совокупность типов, например, целое, строку символов и указатель (ссылку).

     Корневым называется тип, который имеет подчиненные типы и сам не является подтипом. Подчинённый тип (подтип) является потомком по отношению к типу, который выступает для него в роли предка (родителя). Потомки одного и того же типа являются близнецами по отношению друг к другу.

     B целом тип «дерево» представляет  собой иерархически организованный  набор типов «запись».

     Иерархическая БД, представляет собой упорядоченную  совокупность экземпляров данных типа «дерево» (деревьев), содержащих экземпляры типа «запись» (записи). Часто отношения  родства между типами переносят  на отношения между самими записями. Поля записей хранят собственно числовые или символьные значения, составляющие основное содержание БД. Обход всех элементов иерархической БД обычно производится сверху вниз и слева  направо.

     В иерархических СУБД может использоваться терминология, отличающаяся от приведенной. Так, в системе IMS понятию «запись» соответствует термин «сегмент», а под «записью БД» понимается вся совокупность записей, относящаяся к одному экземпляру типа «дерево».

     Для организации физического размещения иерархических данных в памяти ЭВМ могут использоваться следующие группы методов:

1. представление линейным списком с последовательным распределением памяти (адресная арифметика, левосписковые структуры);
2. представление связными линейными списками (методы, использующие указатели и справочники).

     К основным операциям манипулирования  иерархически организованными данными  относятся следующие:

1. поиск указанного экземпляра БД;
2. переход от одного дерева к другому;
3. переход от одной записи к другой внутри;
4. вставка новой записи в указанную позицию;
5. удаление текущей записи и т. д.

     B соответствии с определением типа «дерево», можно заключить, что между предками и потомками автоматически поддерживается контроль целостности связей. Основное правило контроля целостности формулируется следующим образом: потомок не может существовать без родителя, а у некоторых родителей может не быть потомков. Механизмы поддержания целостности связей между записями различных деревьев отсутствуют.

     K достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией. Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя. На иерархической модели данных основано сравнительно ограниченное количество СУБД, в числе которых можно назвать зарубежные системы IMS, PC/Focus, Теаm-Up и Data Еdgе, а также отечественные системы Ока, ИНЭС и МИРИС.

Сетевая модель данных.

     Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов  данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую  модель данных. Наиболее полно концепция  сетевых БД впервые была изложена в Предложениях группы КОДАСИЛ (KODASYL). Для описания схемы сетевой БД используется две группы типов: «запись» и «связь». Тип «связь» определяется для двух типов «запись»: предка и потомка. Переменная типа «связь» являются экземплярами связей. Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. На формирование связи особых ограничений не накладывается. Если в иерархических структурах запись-потомок могла иметь только одну запись-предка, то в сетевой модели данных запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков (сводных родителей). B различных СУБД сетевого типа для обозначения одинаковых по сути понятий зачастую используются различные термины. Например, такие как элементы и агрегаты данных, записи, наборы, области и т. д.

     Физическое  размещение данных в базах сетевого типа может быть организовано практически  теми же методами, что и в иерархических  базах данных.

     K числу важнейших операций манипулирования  данными баз сетевого типа  можно отнести следующие:

• поиск записи в БД;
• переход от предка к первому потомку;
• переход от потомка к предку;
• создание новой записи;
• удаление текущей записи;
• обновление текущей записи;
• включение записи в связь;
• исключение записи из связи;
• изменение связей и т. д.

     Достоинством  сетевой модели данных является возможность  эффективной реализации по показателям  затрат памяти и оперативности. B сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.

     Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связен между записями.

     Системы на основе сетевой модели не получили широкого распространения на практике. Наиболее известными сетевыми СУБД являются следующие: IDMS, db_VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.

Реляционная модель данных

     Реляционная модель данных предложена сотрудником  фирмы IBM Эдгаром Коддом и основывается на понятии отношение (relation).

     Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Подробно теоретическая  основа реляционной модели данных рассматривается  на следующем разделе. Наглядной  формой представления отношения  является привычная для человеческого  восприятия двумерная таблица.

     Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют  кортежи, а столбцам - атрибуты отношения.

     C помощью одной таблицы удобно  описывать простейший вид связей  между данными, а именно деление  одного объекта (явления, сущности, системы и проч.), информация о  котором хранится в таблице,  на множество подобъектов, каждому  из которых соответствует строка  или запись таблицы. При этом  каждый из подобъектов имеет  одинаковую структуру или свойства, описываемые соответствующими значениями  полей записей. Например, таблица  может содержать сведения о  группе обучаемых, о каждом  из которых известны следующие  характеристики: фамилия, имя и  отчество, пол, возраст и образование.  Поскольку в рамках одной таблицы не удается описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц.

     Физическое  размещение данных в реляционных  базах на внешних носителях легко  осуществляется с помощью обычных  файлов.

     Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми.

     Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.

     Примерами зарубежных реляционных СУБД для  ПЭВМ являются следующие: DBaseIII Plus и dBase IY (фирма Ashton-Tate), DB2 (IBM), R:BASE (Microrim), FoxFro ранних версий и EoxBase (Fox Software), Раrаdох и dBASE for Windows (Borland), FoxFro более поздних версий, Visual FoxFro и Access (Microsoft), Clarion (Clarion Software), Ingres (ASK Computer Systems) и Oracle (Oracle).

     К отечественным СУБД реляционного типа относятся системы: ПАЛЬМА (ИК АН УССР), а также система HyTech (МИФИ).

     Заметим, что последние версии реляционных  СУБД имеют некоторые свойства объектно-ориентированных  систем. Такие СУБД часто называют объектно-реляционными. Примером такой  системы можно считать продукты Oracle 8.х. Системы предыдущих версий вплоть до Oracle 7.х считаются «чисто» реляционными. 
 
 
 
 
 

2. Сравнение классических моделей данных 

     При сравнении моделей данных очень  трудно отделить факторы, характеризующие  принципиальные особенности модели, от факторов, связанных с реализацией  этих моделей данных средствами конкретных СУБД.

Достоинства и недостатки реляционной модели.

     Рассматривая  преимущества и недостатки известных  моделей данных, следует отметить ряд несомненных достоинств реляционного подхода:

• Простота. B реляционной модели всего одна информационная конструкция, которая формализует табличное представление данных, привычное для пользователей экономистов.
• Теоретическое обоснование. Наличие теоретически обоснованных методов нормализации отношений и проверки ацикличности структуры позволяет получать базы данных с заданными характеристиками.
• Независимость данных. Когда необходимо изменить структуру реляционной БД, это, как правило, приводит к минимальным изменениям в прикладных программах.