Zanim poznamy takie pojęcie jak modele danych, przestudiujemy ich rodzaje, klasyfikacje, a także rozważymy szczegółowy opis, istnieje potrzeba zrozumienia samego znaczenia informatyki, która obejmuje te pojęcia i wszystkie obszary, studiował. W tym artykule rozważymy podstawowe terminy i filary tej nauki, w szczególności omówimy rodzaje struktur danych, relacje w nich i wiele więcej.
Co to jest informacja i informatyka?
Aby przejść do badania struktury modelu danych, musisz zrozumieć, czym są te dane i informacje.
Absolutnie w każdym momencie istnienia ludzkiego społeczeństwa ogromną rolę odgrywały informacje, czyli informacje otrzymywane przez człowieka z rozległego i różnorodnego świata wokół nas. Na przykład nawet prymitywni ludzie zostawiali nam informacje o swoim prostym stylu życia i tradycjach za pomocą malowideł naskalnych.
Od tego czasu ludzie dokonali wielu odkryć naukowych, zebrali informacje o swoich poprzednikach i zgromadzili informacje z życia codziennegonowości, tym samym zdobywając coraz więcej informacji i nadając im takie cechy jak wartość i niezawodność.
Z biegiem czasu ilość informacji stała się tak ogromna i ogromna, że ludzkość nie była w stanie samodzielnie przechowywać ich w swojej pamięci, przetwarzać ręcznie i wykonywać na nich żadnych działań. Dlatego zaistniała potrzeba dzisiejszej nauki fundamentalnej - informatyki, której zakres obejmuje dziedzinę ludzkiej działalności związaną z różnymi przekształceniami informacji. Informatyka obejmuje niemal każdą dziedzinę naszego życia: od prostych obliczeń matematycznych po złożone projekty inżynierskie i architektoniczne, a także tworzenie filmów animowanych i animowanych. Stawia sobie takie podstawowe cele, jak automatyczne przetwarzanie, strukturyzacja, przechowywanie i przekazywanie informacji.
W dzisiejszym temacie poruszymy konkretnie strukturę informacji, a konkretnie porozmawiamy o modelu danych. Wcześniej jednak należy wyjaśnić kilka innych punktów bezpośrednio związanych z tematem naszej rozmowy. Mianowicie: bazy danych i DBMS.
Bazy danych i DBMS
Bazy danych (DB) to rodzaj uporządkowanych informacji.
Termin odnosi się do wspólnego zestawu informacji, które są logicznie powiązane. Bazy danych to struktury, które są aktywnie wykorzystywane w dynamicznych witrynach zawierających ogromne ilości informacji. Na przykład są to zasoby różnych sklepów internetowych, portali funduszymedia lub inne źródła korporacyjne.
Systemy zarządzania bazami danych (DBMS) to zestaw różnych programów służących do tworzenia baz danych, utrzymywania ich w odpowiedniej formie oraz organizowania szybkiego wyszukiwania w nich wymaganych informacji. Przykładem szeroko stosowanego DBMS jest Microsoft Access, który jest udostępniany w jednej linii pakietu Microsoft Office. Charakterystyczną cechą tego DBMS jest to, że ze względu na obecność w nim języka VBA możliwe jest tworzenie aplikacji w samym Accessie, które działają w oparciu o bazy danych.
Bazy danych można klasyfikować według kilku różnych kryteriów:
- Zgodnie z typem modelu (zostaną omówione).
- Według miejsca przechowywania (dysk twardy, pamięć RAM, dyski optyczne).
- Według rodzaju użytkowania (lokalny, czyli jeden użytkownik ma do niego dostęp; medium, czyli dane w bazie danych może przeglądać kilka osób; ogólnie – takie bazy danych znajdują się na kilku serwerach i komputerach osobistych, czyli możliwość przeglądania informacji w nich przysługuje dużej liczbie osób).
- Zgodnie z treścią informacji (naukowych, historycznych, leksykograficznych i innych).
- Według stopnia pewności bazy (scentralizowanej i rozproszonej).
- Według jednorodności (odpowiednio heterogenicznej i jednorodnej).
A także dla wielu innych, mniej istotnych funkcji.
Główną częścią takiej bazy danych są modele danych. Oni reprezentujązestaw struktur informacyjnych i operacji służących do ich przetwarzania, upraszczający i przyspieszający proces organizowania wyszukiwania potrzebnych informacji.
Modele systemu danych: klasyfikacja
Istnieje wiele różnych baz danych, ale wszystkie są oparte na bardziej powszechnych i podstawowych modelach. Klasyfikacja modeli danych informacyjnych jest również podzielona na wiele różnych typów. Oto najczęściej używane kategorie:
- model hierarchiczny;
- schemat sieci;
- model relacyjny;
- schematy obiektowe.
Wszystkie te typy modeli danych różnią się między sobą charakterem prezentacji i przechowywania w nich informacji.
Kryteria wyboru odpowiedniego modelu
Użytkownik może utworzyć bazę danych z dowolnym z powyższych typów. Należy jednak zauważyć, że wybór modelu danych determinuje zależność od niektórych czynników.
Najważniejszym kryterium jest to, czy DBMS używany przez klienta obsługuje określony model. Większość DBMS jest zbudowana w taki sposób, że użytkownikowi prezentowany jest model danych do wykorzystania, jednak niektóre z nich obsługują kilka różnych analogów jednocześnie. Przyjrzyjmy się ich funkcjom jeden po drugim.
Model hierarchiczny
Jest to jeden z typów modeli prezentacji danych, organizujący je jako zbiór elementów ułożonych w kolejności od ogólnych do szczegółowych.
Struktura to odwrócone drzewo. Aby uzyskać dostęp do jednego konkretnego plikujest jeden sposób.
Model hierarchiczny musi spełniać trzy podstawowe warunki:
- Każdy węzeł niższego poziomu może być podłączony tylko do jednego węzła wyższego poziomu.
- W hierarchii jest tylko jeden główny węzeł główny, który nie jest podporządkowany żadnemu innemu węzłowi i znajduje się na najwyższym poziomie.
- Istnieje tylko jedna ścieżka do dowolnego węzła w hierarchii od węzła głównego.
Typ relacji to jeden do wielu.
Model sieciowy
W dużej mierze opiera się na hierarchii, mając z nią sporo wspólnego. Główną różnicą między nimi jest typ łącza, który implikuje relację wiele-do-wielu, co oznacza, że łącza mogą istnieć między różnymi węzłami.
Zaletą modelu sieciowego jest to, że zużywa mniej zasobów komputera pod względem pamięci i szybkości niż inne modele.
Wadą tego schematu jest to, że jeśli musisz zmienić strukturę przechowywanych danych, będziesz musiał zmienić wszystkie aplikacje działające w oparciu o ten model sieci, ponieważ taka struktura nie jest niezależna.
Model relacyjny
Jest dziś najczęstszym. Obiekty i relacje między nimi w tym modelu danych są reprezentowane przez tabele, a relacje w nich są traktowane jako obiekty. Kolumny w takiej tabeli nazywane są polami, a wiersze rekordami. Każda tabela modelu relacyjnego musi spełniaćnastępujące właściwości:
- Absolutnie wszystkie jej kolumny są jednorodne, to znaczy wszystkie elementy znajdujące się w jednej kolumnie muszą mieć ten sam typ i maksymalny dopuszczalny rozmiar.
- Każda kolumna ma swoją unikalną nazwę.
- W tabeli nie powinno być identycznych wierszy.
- Kolejność, w jakiej wiersze i kolumny pojawiają się w tabeli, może być dowolna.
Model relacyjny uwzględnia również typy relacji między tymi tabelami, w tym relacje jeden-do-jednego, jeden-do-wielu i wiele-do-wielu.
Bazy danych zbudowane w oparciu o tabelaryczny model relacyjny są elastyczne, elastyczne i wysoce skalowalne. Każdy obiekt danych jest podzielony na najmniejsze i najbardziej przydatne fragmenty.
Model obiektowy
W zorientowanym obiektowo modelu konstrukcji danych bazy danych są definiowane przez zestaw elementów oprogramowania wielokrotnego użytku z powiązanymi funkcjami. Istnieje kilka różnych baz danych zorientowanych obiektowo:
- Baza danych multimedialnych.
- Baza danych hipertekstowych.
Pierwszy zawiera dane multimedialne. Może zawierać różne obrazy, których na przykład nie można przechowywać w modelu relacyjnym.
Baza danych hipertekstu umożliwia połączenie dowolnego obiektu bazy danych z dowolnym innym obiektem. Jest to dość wygodne do organizowania komunikacji w zestawie odmiennych danych, jednak taki model jest daleki od ideału podczas prowadzeniaanalizy numeryczne.
Być może model obiektowy jest najpopularniejszym i najczęściej używanym modelem, ponieważ może zawierać informacje w formie tabel, takich jak relacyjne, ale w przeciwieństwie do niego nie ogranicza się do rekordów tabelarycznych.
Trochę więcej informacji
Model hierarchiczny został po raz pierwszy zastosowany w informatyce w latach 60. ubiegłego wieku przez IBM, ale dziś jego popularność spadła z powodu niskiej wydajności.
Sieciowy model danych był popularny już w latach 70., po tym, jak został oficjalnie zdefiniowany przez Konferencję Języków Systemów Baz Danych.
Relacyjne bazy danych są zwykle pisane w języku SQL (Structured Query Language). Ten model został wydany w 1970 roku.
Wnioski
W związku z tym możemy podsumować kwestie, które rozważaliśmy dzisiaj, następującymi krótkimi wnioskami:
- Dane na komputerach osobistych (PC) mogą być przechowywane strukturalnie w postaci specjalnych baz danych.
- Rdzeniem każdej bazy danych jest jej model.
- Istnieją cztery główne typy modeli danych: hierarchiczny, sieciowy, relacyjny, obiektowy.
- W modelu hierarchicznym struktura wygląda jak odwrócone drzewo.
- W modelu sieci istnieją łącza między różnymi węzłami.
- W modelu relacyjnym relacje między obiektami są reprezentowane jako tabele.
- W modelu obiektowym relacje między elementami mogą być reprezentowane przez tabele, ale nie są do nich ograniczone.
Na przykład w tym drugim przypadku może wystąpićtekst i obrazy.
