Než se seznámíme s takovým pojmem, jako jsou datové modely, prostudujeme si jejich typy, klasifikace a zvážíme také podrobný popis, je potřeba porozumět samotnému významu informatiky, která tyto pojmy zahrnuje, a všechny oblasti, to studovalo. V tomto článku se budeme zabývat základními pojmy a pilíři této vědy, zejména budeme hovořit o typech datových struktur, vztazích v nich a mnohem více.
Co jsou informace a informatika?
Abyste mohli přejít ke studiu struktury datového modelu, musíte pochopit, co tato data a informace v zásadě jsou.
Absolutně v každém okamžiku existence lidské společnosti hrály obrovskou roli informace, tedy informace, které člověk dostává z obrovského a rozmanitého světa kolem nás. Například i primitivní lidé nám pomocí skalních maleb zanechávali informace o svém prostém způsobu života a tradicích.
Od té doby lidé učinili řadu vědeckých objevů, shromáždili informace o svých předchůdcích a nashromáždili informace z každodenního životazprávy, čímž získává stále více informací a dává jim takové kvality, jako je hodnota a spolehlivost.
Postupem času se množství informací stalo tak obrovským a obrovským, že lidstvo nebylo schopno je samostatně uložit do paměti, ručně zpracovat a provádět s nimi jakékoli akce. Proto byla potřeba dnešní základní věda – informatika, jejíž záběr zahrnuje oblast lidské činnosti spojenou s různými přeměnami informací. Informatika pokrývá téměř každou oblast našeho života: od jednoduchých matematických výpočtů až po složité inženýrské a architektonické návrhy, stejně jako tvorbu animovaných a animovaných filmů. Stanovuje si takové základní cíle, jako je automatizované zpracování, strukturování, ukládání a přenos informací.
V dnešním tématu se konkrétně dotkneme strukturování informací, konkrétně se budeme bavit o datovém modelu. Ještě předtím by však měly být vyjasněny některé další body přímo související s tématem našeho rozhovoru. Jmenovitě: databáze a DBMS.
Databáze a DBMS
Databáze (DB) jsou typem strukturovaných informací.
Pojem odkazuje na sdílený soubor informací, které spolu logicky souvisí. Databáze jsou struktury, které se aktivně používají na dynamických webech s obrovským množstvím informací. Jedná se například o zdroje různých internetových obchodů, portálů fondůmédia nebo jiné firemní zdroje.
Systémy pro správu databází (DBMS) je sada různého softwaru určeného k vytváření databází, jejich udržování ve správné formě a organizování rychlého vyhledávání požadovaných informací v nich. Příkladem široce používaného DBMS je Microsoft Access, který je vydáván v jedné řadě Microsoft Office. Charakteristickým rysem tohoto DBMS je, že díky přítomnosti jazyka VBA v něm je možné vytvářet aplikace v samotném Accessu, které fungují na bázi databází.
Databáze lze klasifikovat podle několika různých kritérií:
- Podle typu modelu (budou diskutovány).
- Podle umístění úložiště (pevný disk, RAM, optické disky).
- Podle typu použití (lokální, to znamená, že k němu má přístup jeden uživatel; médium, to znamená data v databázi může prohlížet více lidí; obecně - takové databáze jsou umístěny na několika serverech a osobních počítačích, tedy možnost prohlížet si informace v nich má nárok velký počet lidí).
- Podle obsahu informací (vědeckých, historických, lexikografických a dalších).
- Podle stupně jistoty základny (centralizované a distribuované).
- Podle homogenity (heterogenní a homogenní).
A také pro mnoho dalších, méně významných funkcí.
Hlavní částí takové databáze jsou datové modely. Oni reprezentujísoubor informačních struktur a operací pro jejich zpracování, zjednodušení a zrychlení procesu organizace vyhledávání požadovaných informací.
Modely datových systémů: klasifikace
Existuje široká škála databází, ale všechny jsou založeny na běžnějších a základních modelech. Klasifikace informačních datových modelů je také rozdělena do mnoha různých typů. Zde jsou nejčastěji používané kategorie:
- hierarchický model;
- síťový diagram;
- relační model;
- objektově orientovaná schémata.
Všechny tyto typy datových modelů se od sebe liší povahou prezentace a ukládání informací v nich.
Kritéria pro výběr správného modelu
Uživatel může vytvořit databázi s jakýmkoli z výše uvedených typů. Je však třeba poznamenat, že výběr datového modelu určuje závislost na některých faktorech.
Nejdůležitějším kritériem je, zda DBMS používaný klientem podporuje konkrétní model. Většina DBMS je postavena tak, že uživateli je prezentován datový model, který má být použit, avšak některé z nich podporují několik různých analogů najednou. Pojďme se podívat na jejich funkce jeden po druhém.
Hierarchický model
Je to jeden z typů modelů prezentace dat, který je organizuje jako kolekci prvků, které jsou uspořádány v pořadí od obecného po konkrétní.
Struktura je obrácený strom. Pro přístup k jednomu konkrétnímu souboruexistuje jedna cesta.
Hierarchický model musí splňovat tři základní podmínky:
- Každý uzel nižší úrovně lze připojit pouze k jednomu uzlu vyšší úrovně.
- V hierarchii je pouze jeden hlavní kořenový uzel, který není podřízen žádnému jinému uzlu a je na nejvyšší úrovni.
- K jakémukoli uzlu v hierarchii vede pouze jedna cesta z kořenového uzlu.
Typ vztahu je jeden k mnoha.
Síťový model
Z velké části se spoléhá na hierarchický a má s ním poměrně hodně společného. Hlavním rozdílem mezi těmito dvěma je typ propojení, který implikuje vztah many-to-many, což znamená, že propojení mohou existovat mezi různými uzly.
Výhodou síťového modelu je, že spotřebovává méně zdrojů PC, pokud jde o paměť a rychlost než jiné modely.
Nevýhodou tohoto schématu je, že pokud potřebujete změnit strukturu uložených dat, budete muset změnit všechny aplikace, které fungují na základě tohoto modelu sítě, protože taková struktura není nezávislá.
Relační model
Je dnes nejběžnější. Objekty a vztahy mezi nimi jsou v tomto datovém modelu reprezentovány tabulkami a vztahy v nich jsou považovány za objekty. Sloupce v takové tabulce se nazývají pole a řádky se nazývají záznamy. Každá tabulka relačního modelu musí splňovatnásledující vlastnosti:
- Absolutně všechny jeho sloupce jsou homogenní, to znamená, že všechny prvky umístěné v jednom sloupci musí mít stejný typ a maximální povolenou velikost.
- Každý sloupec má svůj jedinečný název.
- V tabulce by neměly být stejné řádky.
- Pořadí, ve kterém se řádky a sloupce zobrazí v tabulce, může být libovolné.
Relační model také bere v úvahu typy vztahů mezi těmito tabulkami, včetně vztahů jedna k jedné, jedna k mnoha a mnoho k mnoha.
Databáze postavené na tabulkovém relačním modelu jsou flexibilní, přizpůsobitelné a vysoce škálovatelné. Každý datový objekt je rozdělen na nejmenší a nejužitečnější fragmenty.
Objektově orientovaný model
V objektově orientovaném modelu konstrukce dat jsou databáze definovány sadou opakovaně použitelných softwarových prvků se souvisejícími funkcemi. Existuje několik různých objektově orientovaných databází:
- Multimediální databáze.
- Hypertextová databáze.
První obsahuje mediální data. Může obsahovat různé obrázky, které například nelze uložit do relačního modelu.
Hypertextová databáze umožňuje propojení libovolného databázového objektu s jakýmkoli jiným objektem. To je docela vhodné pro organizování komunikace v sadě nesourodých dat, ale takový model není zdaleka ideální při vedenínumerické analýzy.
Objektově orientovaný model je možná nejoblíbenějším a nejpoužívanějším modelem, protože může obsahovat informace ve formě tabulek, jako jsou relační, ale na rozdíl od něj se neomezuje na tabulkové záznamy.
Trochu více informací
Hierarchický model byl poprvé použit v počítačové vědě v 60. letech minulého století společností IBM, ale dnes jeho popularita upadla kvůli nízké efektivitě.
Síťový datový model byl populární již v 70. letech poté, co byl oficiálně definován Konferencí o jazycích databázového systému.
Relační databáze jsou obvykle napsány v jazyce SQL (Structured Query Language). Tento model byl uveden na trh v roce 1970.
Závěry
Problémy, kterými jsme se dnes zabývali, tedy můžeme shrnout do následujících stručných závěrů:
- Data na osobních počítačích (PC) mohou být strukturálně uložena ve formě speciálních databází.
- Jádrem každé databáze je její model.
- Existují čtyři hlavní typy datových modelů: hierarchické, síťové, relační, objektově orientované.
- V hierarchickém modelu vypadá struktura jako obrácený strom.
- V modelu sítě existují propojení mezi různými uzly.
- V relačním modelu jsou vztahy mezi objekty reprezentovány jako tabulky.
- V objektově orientovaném modelu mohou být vztahy mezi prvky reprezentovány tabulkami, ale nejsou omezeny na ně.
V druhém případě například může existovattext a obrázky.
