Классификация баз данных

Многообразие характеристик и видов баз данных порождает многообразие классификации. Рассмотрим основные виды классификации. По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные. Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы, к которой подключены несколько других компьютеров [26]. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ПК компьютерной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). По способу доступа к данным базы данных подразделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом. Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:

• — файл-сервер. Согласно этой архитектуре в компьютерной сети выделяется машинасервер для хранения файлов централизованной базы данных. Файлы базы данных могут быть переданы на рабочие станции для обработки: ввода, корректировки, поиска записей. При большой интенсивности доступа к одним и тем же файлам производительность системы падает. В этой системе сервер и рабочие станции должны быть реализованы на достаточно мощных компьютерах.
• — клиент-сервер — архитектура, используемая не только для хранения файлов централизованной базы данных на сервере, но и выполняющая на том же сервере основной объем работы по обработке данных. Таким образом, при необходимости поиска информации в базе данных рабочим станциям — клиентам передаются не файлы данных, а уже записи, отобранные в результате обработки файлов данных [33]. Такая архитектура позволяет использовать маломощные компьютеры в качестве рабочих станций, но обязательно в качестве сервера используется очень мощный компьютер. Прежде чем создавать базу данных, с которой вам придется работать, необходимо выбрать модель данных, наиболее удобную для решения поставленной задачи. Модель данных — совокупность структур данных и операций их обработки [40]. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Модели данных, которые поддерживают СУБД, а, следовательно, и сами СУБД делят на:
• — иерархические;
• — сетевые;
• — реляционные [17].

В основу иерархической системы положена разветвленная структура с элементами подчиненности. К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне [20]. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т. д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей. В каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Несмотря на кажущуюся целесообразность, для получения ответов на некоторые запросы в иерархической модели требуется выполнение большого числа операций.

Сетевая (полносвязная) база данных. В сетевой структуре базы данных при тех же основных понятиях иерархической базы данных: узел, уровень, связь — каждый элемент может быть связан с любым другим элементом [42].

Реляционная база данных, в основу которой положена реляционная информационная система. Реляционная структура базы данных ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц, называемых еще реляционными таблицами. Каждая реляционная таблица обладает следующими свойствами:

• — каждый элемент таблицы — один элемент данных;
• — все столбцы в таблице однородные, т. е. все элементы в столбце имеют одинаковые характеристики и свойства;
• — каждый столбец имеет уникальное имя;
• — одинаковые строки в таблице отсутствуют;
• — порядок следования строк и столбцов может быть произвольным [41].

Понятие реляционный (relation — отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области баз данных Э. Кодда. В основу реляционной базы данных положено понятие алгебры отношения и реляционного исчисления. Реляционный подход к построению базы данных предполагает отображение реальных объектов (явлений, событий, процессов) в виде информационных объектов или объектов предметной области [43]. Информационные объекты описывают реальные с помощью совокупности взаимосвязанных реквизитов. Отношения представлены в виде таблиц, строки которых представляют записи, а столбцы — атрибуты отношений — поля. Если значение поля однозначно определяет соответствующую запись, то такое поле называют ключевым. Информация, введенная в одну реляционную таблицу, может быть связана с одной или несколькими записями другой таблицы [3]. Реляционная база данных является объединением нескольких двумерных таблиц, между которыми установлены связи. Между записями двух таблиц могут быть установлены следующие основные виды связей:

• — один к одному — эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта, А соответствует не более одного экземпляра информационного объекта В и наоборот;
• — один к многим — эта связь предполагает, что одному экземпляру информационного объекта, А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А;
• * многие к многим — эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта, А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В и наоборот.

Одни и те же данные могут группироваться в таблицы различными способами, т. е. возможна различная форма наборов отношений взаимосвязанных информационных объектов. При этом должен выполняться принцип нормализации:

• — в одной и той же таблице не может находиться повторяющихся полей;
• — в каждой таблице ключ должен однозначно определять запись из множества записей;
• — значению ключа должно соответствовать исчерпывающая информация об объекте таблицы;
• — изменение значения любого не ключевого поля не должно влиять на информацию в других полях. В последние годы подавляющее большинство баз данных являются реляционными и практически все СУБД ориентированы на такое представление информации. Рассмотрим реляционную СУБД Access, которая входит в пакет MS Office.