Сетевые модели данных. Ограничения целостности

Лекция № 8 Сетевые модели данных

CТРУКТУРА СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ.

Cетевые модели данных (СМД) базируются на смешанном представлении: вершинам графа сопоставляются некоторые типы сущности, которые представлены таблицами, а дугам - типы связей. Наиболее систиматизированной является модель, предложенная группой "Ассоциация по языкам систем обработки данных" (СODASYL). На модели данных СODASYL основаны такие известные СУБД как IDMS, DMS1100, IDS-II, Vista. Kосвенно ее используют DATACOM/DB, ADABAS и другие СУБД. Многие идеи из этой модели заимствованы в современных реляционных СУБД.

Двумя основными категориями структуры данных в СМД являются записи и связи. Связи специфицируют соединения между записями различных типов. В CODASYL допускаются только функциональные связи.

Графическое представление типов данных и связей, каждая из которых должна быть функциональной, называется СТРУКТУРНОЙ ДИАГРАММОЙ данных.

Направленность дуг в структурной диаграмме противоположна направлению соответствующих функциональных зависимостей. Пример структурной диаграммы представлен на рис.8.1.

студент

группа

факультет

                  L1                   L2

	Типы стипендий			Приказы на стипендию

 

                  L5                         L3    L4

 

L6                     L7

Рисунок 8.1

Дуга в структурной диаграмме отображает тип набора, который соответствует функциональной связи.  Например, интенсионал и реализация набора  для связи L1 показаны на рис. 8.2

а) ИНТЕНСИОНАЛ НАБОРА         б) РЕАЛИЗАЦИЯ НАБОРА

 

ЛП-52

ПО-32

ПО-31

группа

           L1

.....

Рисунок 8.2

Набор в сетевой модели состоит из экземпляров, каждый из которых включает запись владельца и по одной или более записей членов набора. То есть экземпляр набора есть множество неоднородных элементов, при этом роли двух типов записей, участвующих в наборе различны. Тип записи "Факультет" является владельцем набора, также как запись "ИИТ" является владельцем (главной записью) экземпляра набора. Совокупность записей о группах факультета являются членами экземпляра набора или подчиненными записями в наборе. В структурной диаграмме направленная дуга, изображающая набор, исходит из типа записи владельца. Реализацию типа набора можно представить, как совокупность дуг, соединяющих табличные представления реализаций типа сущности (рис. 8.3)

ДИСЦИПЛИНЫ                РЕЗУЛЬТАТЫ          ВИДЫ КОНТРОЛЯ

СЕССИИ

 

Студенты

Рисунок 8.3

Подмножество дуг, соединяющих одну запись владельца с нулем и более записей членов набора называется экземпляром набора или просто на бором.

На рисунке изображены по два экземпляра наборов L4 (оценки студентов), L6 (оценки по дисциплинам), L7  (оценки по видам контроля). Как следует из определения экземпляр набора может не содержать подчиненных записей.

Реализация структурной диаграммы состоит из реализаций типов записей  и типов наборов. Реализация типа записи - таблица. Но в отличие от реляционных моделей данных, где таблицы соответствуют классическим множествам, в СМД таблицы могут рассматриваться как расширенные множества и в каждом отдельном случае требуется конкретизация типа таблицы, используемой в конкретной вершине структурной диаграммы. В этой связи требует уточнение понятие функциональной зависимости, которая в этом случае устанавливается не обязательно на основе содержимого записей, а может быть определена на уровне экземпляров записи.

Особым типом набора CODASYL является СИНГУЛЯРНЫЙ набор, в котором владелец описывается как "система". Возможен только один экземпляр каждого объявленного набора. Членами сингулярного набора могут быть записи разного типа. Для любого типа записи можно указать, что он является членом сингулярного набора и одновременно членом других наборов.

ОГРАНИЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ.

В сетевой модели функциональность связей является внутренним ограничением. В терминах СМД это ограничение выражается как утверждение: "запись член набора не может иметь более одной записи владельца набора". Вместе с тем записи могут не входить ни в один экземпляр набора (то есть могут не иметь записи владельца, хотя в схеме базы данных такой тип записи характеризуется как член набора. Последнее свойство должно быть выражено как явное ограничение.

Функциональный характер связей модели данных CODASYL делает невозможным непосредственное представление типа связи "Многие ко многим". Такой тип может быть представлен вспомогательным типом записей и двумя функциональными связями. В качестве примера рассмотрим связь "многие ко многим" между учебными группами и обслуживающими их подразделениями библиотеки (рис. 8.4.)

 

Рисунок 8.4

Следствием функциональности связей в сетевой модели CODASYL является подразумеваемое ограничение, заключающееся в том, что запись не может быть членом более, чем одного экземпляра набора каждого типа. Недопустим вариант связей, изображенных на рис.8.5

КАФЕДРЫ ВУЗА      Связь                  ПРЕПОДАВАТЕЛИ

"Работа на кафедрах"

 

Рисунок 8.5

В модели СODASYL не разрешены рекурсивные связи, когда запись владелец и записи члены набора принадлежат одному типу. Примером такой связи может служить отношение начальник-подчиненный в для типа сущности "СОТРУДНИКИ" (рис.8.6).