Преди да научим за такава концепция като модели на данни, да изучим техните типове, класификации и също така да разгледаме подробно описание, има нужда да разберем самото значение на компютърните науки, което включва тези понятия и всички области, то проучи. В тази статия ще разгледаме основните термини и стълбове на тази наука, по-специално ще говорим за видовете структури от данни, връзките в тях и много други.
Какво е информация и информатика?
За да преминете към изучаване на структурата на модела на данните, трябва да разберете какви са тези данни и информация по принцип.
Абсолютно във всеки момент от съществуването на човешкото общество информацията играеше огромна роля, тоест информацията, получена от човек от огромния и разнообразен свят около нас. Например, дори примитивните хора са ни оставили информация за своя прост начин на живот и традиции с помощта на скални рисунки.
Оттогава хората направиха множество научни открития, събраха информация за своите предшественици и натрупаха информация от ежедневиетоновини, като по този начин получавате все повече и повече обеми информация и й придават качества като стойност и надеждност.
С течение на времето количеството информация е станало толкова огромно и огромно, че човечеството не е било в състояние самостоятелно да я съхранява в паметта си, да я обработва ръчно и да извършва каквито и да е действия върху нея. Ето защо имаше нужда от днешната фундаментална наука – информатиката, в обхвата на която влиза и областта на човешката дейност, свързана с различни трансформации на информация. Информатиката обхваща почти всяка област от нашия живот: от прости математически изчисления до сложно инженерно и архитектурно проектиране, както и създаването на анимационни и анимационни филми. Той си поставя такива основни цели като автоматизирана обработка, структуриране, съхранение и предаване на информация.
В днешната тема ще засегнем специално структурирането на информацията, а именно ще говорим за модела на данните. Преди това обаче трябва да се изяснят някои други моменти, пряко свързани с темата на нашия разговор. А именно: бази данни и СУБД.
Бази данни и DBMS
Базите данни (DB) са вид структурирана информация.
Терминът се отнася до споделен набор от информация, която е логически свързана. Базите данни са структури, които се използват активно в динамични сайтове с огромни количества информация. Например, това са ресурсите на различни онлайн магазини, портали на фондовемедии или други корпоративни източници.
Системите за управление на бази данни (СУБД) е набор от различен софтуер, предназначен да създава бази данни, да ги поддържа в правилна форма и да организира бързо търсене на необходимата информация в тях. Пример за широко използвана СУБД е Microsoft Access, който се издава в един ред на Microsoft Office. Отличителна черта на тази СУБД е, че поради наличието на езика VBA в нея е възможно да се създават приложения в самия Access, които работят на базата на бази данни.
Базите данни могат да бъдат класифицирани според няколко различни критерия:
- Според вида на модела (ще бъдат обсъдени).
- По място за съхранение (твърд диск, RAM, оптични дискове).
- По вид на използване (локално, тоест един потребител има достъп до него; носител, тоест данните в базата данни могат да се разглеждат от няколко души; общо - такива бази данни се намират на няколко сървъра и персонални компютри, тоест възможността за преглед на информация в тях имат право на голям брой хора).
- Според съдържанието на информацията (научна, историческа, лексикографска и други).
- Според степента на сигурност на базата (централизирана и разпределена).
- По хомогенност (съответно хетерогенен и хомогенен).
А също и за много други, по-малко значими функции.
Основната част от такава база данни са моделите на данни. Те представляватнабор от информационни структури и операции за нейната обработка, опростяващи и ускоряващи процеса на организиране на търсенето на необходимата информация.
Модели на системи за данни: класификация
Има голямо разнообразие от бази данни, но всички те са базирани на по-често срещани и фундаментални модели. Класификацията на информационните модели на данни също е разделена на много различни видове. Ето най-често използваните категории:
- йерархичен модел;
- мрежова диаграма;
- релационен модел;
- обектно-ориентирани схеми.
Всички тези типове модели на данни се различават един от друг по естеството на представянето и съхранението на информация в тях.
Критерии за избор на правилния модел
Потребителят може да създаде база данни с всеки от горните типове. Все пак трябва да се отбележи, че изборът на модел на данни определя зависимостта от някои фактори.
Най-важният критерий е дали използваната от клиента СУБД поддържа определен модел. Повечето СУБД са изградени по такъв начин, че на потребителя се представя модел на данни, който да се използва, но някои от тях поддържат няколко различни аналога наведнъж. Нека разгледаме характеристиките им една по една.
Йерархичен модел
Това е един от видовете модели за представяне на данни, организирайки ги като колекция от елементи, които са подредени в ред от общо към конкретно.
Структурата е обърнато дърво. За достъп до един конкретен файлима един начин.
Йерархичният модел трябва да отговаря на три основни условия:
- Всеки възел от по-ниско ниво може да бъде свързан само с един възел от по-високо ниво.
- Има само един основен основен възел в йерархията, който не е подчинен на никой друг възел и е на най-горното ниво.
- Има само един път към всеки възел в йерархията от основния възел.
Типът на връзката е едно към много.
Мрежов модел
До голяма степен разчита на йерархичния, като има доста общо с него. Основната разлика между двете е типът на връзката, което предполага връзка много към много, което означава, че връзките могат да съществуват между различни възли.
Предимството на мрежовия модел е, че той консумира по-малко компютърни ресурси по отношение на памет и скорост в сравнение с други модели.
Недостатъкът на тази схема е, че ако трябва да промените структурата на съхраняваните данни, ще трябва да промените всички приложения, които работят на базата на този мрежов модел, тъй като такава структура не е независима.
Релационен модел
е най-разпространеният днес. Обектите и връзките между тях в този модел на данни са представени с таблици, а връзките в тях се разглеждат като обекти. Колоните в такава таблица се наричат полета, а редовете се наричат записи. Всяка таблица на релационен модел трябва да удовлетворяваследните свойства:
- Абсолютно всичките му колони са хомогенни, тоест всички елементи, разположени в една колона, трябва да имат същия тип и максимално допустим размер.
- Всяка колона има свое уникално име.
- В таблицата не трябва да има еднакви редове.
- Редът, в който се появяват редовете и колоните в таблицата, може да бъде произволен.
Релационният модел също взема предвид видовете връзки между тези таблици, включително връзки едно към едно, едно към много и много към много.
Базите данни, изградени върху табличен релационен модел, са гъвкави, адаптивни и силно мащабируеми. Всеки обект с данни е разбит на най-малките и най-полезни фрагменти.
Обектно-ориентиран модел
В обектно-ориентиран модел за изграждане на данни базите данни се дефинират от набор от софтуерни елементи за многократна употреба със свързани функции. Има няколко различни обектно-ориентирани бази данни:
- Мултимедийна база данни.
- Хипертекстова база данни.
Първата включва медийни данни. Може да съдържа различни изображения, които например не могат да бъдат съхранени в релационен модел.
Хипертекстова база данни позволява всеки обект на база данни да бъде свързан с всеки друг обект. Това е доста удобно за организиране на комуникация в набор от различни данни, но такъв модел далеч не е идеален при провежданечислени анализи.
Може би обектно-ориентираният модел е най-популярният и използван модел, тъй като може да съдържа информация под формата на таблици, като релационни, но за разлика от него не се ограничава до таблични записи.
Малко повече информация
Йерархичният модел е използван за първи път в компютърните науки през 60-те години на миналия век от IBM, но днес популярността му е намаляла поради ниската ефективност.
Мрежовият модел на данни вече беше популярен през 70-те години, след като беше официално дефиниран от Конференцията по системни езици за бази данни.
Релационните бази данни обикновено са написани на език за структурирани заявки (SQL). Този модел е пуснат през 1970 г.
Заключения
По този начин можем да обобщим проблемите, които разгледахме днес, със следните кратки заключения:
- Данните на персоналните компютри (PC) могат да се съхраняват структурно под формата на специални бази данни.
- Ядрото на всяка база данни е нейният модел.
- Има четири основни типа модели на данни: йерархичен, мрежов, релационен, обектно-ориентиран.
- В йерархичния модел структурата изглежда като обърнато дърво.
- В мрежовия модел има връзки между различни възли.
- В релационния модел връзките между обектите са представени като таблици.
- В обектно-ориентиран модел връзките между елементите могат да бъдат представени с таблици, но не се ограничават до тях.
В последния случай, например, може да иматекст и изображения.
