База данных с иерархической моделью данных состоит из упорядоченного набора экземпляров структур типов «дерево», что показано на рис.1. На этом рисунке информационный объект «1» является предком информационного объекта «2», которой в свою очередь является предком информационного объекта «3». Объект «2» является потомком объекта «1», а объект «3» потомком объекта «2». Экземпляры потомка с общим предком называются близнецами.

Рис. 1. Представление связей в иерархической модели

Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных  рис. 2. Сетевая СУБД состоит из одного или нескольких типов записей и набора типов связей между ними. Каждый тип записи представлен в базе данных набором экземпляров записей данного типа. Аналогично каждый тип связи представлен набором экземпляров связей данного типа между конкретными экземплярами типов записей.  На рисунке типы записей обозначены цифрами, типы связей буквами.

Рис. 2. Представление связей в сетевой модели

Для данного типа связи А1 между типом записи предка «1» и типом записи потомка «2» выполняются следующие условия:

1.      каждый экземпляр типа «1» является предком только в одном экземпляре «2»;

2.      каждый экземпляр «2»является потомком не более чем в одном экземпляре «1».

В рамках сетевой модели возможны следующие ситуации:

·        тип записи потомка в одном типе связи «А1» может быть типом записи предка в другом типе связи «В»;

·        данный тип записи «1» может быть типом записи потомка в любом числе типов связи;

·        может существовать любое число типов связей с одним и тем же типом записи предка и одним и тем же типом записи потомка;

·        если «А1» и «А2» - два типа связи с одним и тем же типом записи предка «1» и одним и тем же типом записи потомка «2», то правила, по которым образуется родство, в разных связях могут различаться;

·        типы записей «4» и «5» могут быть предком и потомком одной связи и потомком и предком другой; предок и потомок  могут быть одного типа записей (связь типа «петля»).

Реляционная модель данных – это предметная область, которая представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. При создании информационной системы совокупность отношений позволяет хранить данные об объектах предметной области и моделировать связи между ними. Элементы реляционной модели данных и формы их представления приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Элементы реляционной модели

Отношение – это плоская таблица, состоящая из столбцов и строк.

Схема отношений – это список имен атрибутов

Кортеж – это строка отношений.

Сущность – объект любой природы, данные о котором хранятся в базе данных.

Атрибут – это поименованный столбец отношения.

Домен – это набор допустимых значений для одного или нескольких атрибутов.

Первичный ключ – это атрибут отношения, однозначно идентифицирующий каждый из его кортежей.

На рис. 3. приведен пример представления отношения «Формуляр читателя». В общем случае порядок кортежей в отношении не определен. Однако в реляционных СУБД для удобства кортежей все же упорядочивают. Чаще всего для этого выбирают некоторый атрибут, по которому система автоматически сортирует кортежи по возрастанию и убыванию. Если пользователь не назначает атрибута упорядочения, система автоматически присваивает номер к кортежам в порядке их ввода.

Рис. 3. Представление отношения «Формуляр читателя»

Отношение «Формуляр читателя» включает четыре домена. Домен 1 содержит фамилии всех читателей, домен 2 номера всех групп, домен 3 название соц. Положения и домен 4 дату рождения всех читателей. Отношение формуляр читателя содержит три кортежа. Кортеж рассматриваемого отношения состоит из четырех элементов.

Для приведенного примера схема отношения имеет вид «Формуляр читателя» (ФИО, № группы, СП, дата рождения). В отношении «Формуляр читателя» ключевым является атрибут «ФИО».

Существование ключа гарантирует то, что отношение – это множество, которое не содержит одинаковых элементов – кортежей.

При проектировании схемы реляционной базы данных можно выделить следующую последовательность процедур.

1.      определение перечня таблиц и их связей;

2.      определение перечня полей, типов полей, ключевых полей каждой таблицы (разработка таблиц – отношений), установление связей между таблицами через внешние ключи;

3.      определение и установление индексов (индексирования) для полей в таблицах;

4.      разработка списков (словарей) для полей с перечислительным характером значений данных;

5.      установление ограничений целостности по полям таблиц и связям;

6.      нормализация таблиц, доработка перечня таблиц и их связей.

Так же в реляционных СУБД для указания связей таблиц производят операцию их связывания. Между таблицами могут устанавливаться бинарные (между двумя таблицами), тернарные (между тремя таблицами) и в общем случае n-арные связи. Наиболее часто встречаются бинарные связи.

При связывании двух таблиц выделяют основную и дополнительную (подчиненную) таблицы. Логическое связывание таблиц производится с помощью ключа связи.

Ключ связи состоит из одного или нескольких полей, который называется полями связи.

Суть связывания состоит в установлении соответствия полей связи основной и дополнительной таблиц. Поля связи основной таблицы могут быть обычными и ключевыми. В качестве полей связи подчиненной таблицы чаще всего используют ключевые поля.

В зависимости от того, как определены поля связи основной и дополнительной таблиц, могут устанавливаться четыре основные связи (Таблица 1.2.):

·        один – один (1:1);

·        один – много (1:М);

·        много – один (М:1);

·        много – много (N:М).

Таблица 1.2.

Характеристика видов связей таблиц

Связь вида один к одному образуется в случае когда все поля связи основной и дополнительной таблиц являются ключевыми. Поскольку значение в ключевых полях обеих таблиц не повторяются, обеспечивается взаимно-однозначно в соответствии записей из этих таблиц. Сами таблицы, по сути, здесь становятся равноправными (Рис. 4.).