Curs Nr. 3 & 4 - Modele de Date.

Modelul de Date Ierarhic

Ierarhic

Retea

Relational

Importanta modelelor: Performanta oricareicolectii de date in furnizarea de informatii depinde de

modul de organizare a acestor date

Regulile dupa care sunt organizate si manipulate datele

caracterizeaza modelele.

CERINTE ale modelarii datelor:

Sa se reprezinte cat mai fidel situatia din

lumea reala

Adaptarea datelor la cerintele reprezentarii

si prelucrarii pe calculator

DEFINITIE:

D.p.d.v. tehnic, un model de date este un

formalism avand doua componente: Un set de reguli pentru organizarea si structurarea datelor

Un set de reguli pentru manipularea datelor

CLASIFICAREA modelelor dupa gradul de

tipizare a datelor:

MT1: Modele de date strict tipizate

MT2: Modele de date slab tipizate

Def. MT1=fiecare data trebuie sa apartina unei

categorii (datele care nu se incadreaza in

mod natural intr-o categorie, vor trebui sa

fie fortate intr-una din categoriile

modelului, sau ignorate complet)

Def. MT2=modelele in care nu se face nici o presupunere referitor la categorii

AVANTAJE SI DEZAVANTAJE

Avantaje MT1: proprietatile datelor pot fi abstractizate si cercetate in termenii categoriilor carora le apartin

Dezavantaje MT1: lipsa de flexibilitate = dificultati in reprezentarea deosebirilor semantice mai subtile

Obs1: Majoritatea modelelor existente la ora actuala sunt modele strict tipizate.

Obs2: Orice SGBD are la baza un model de

date asociat.

CLASE DE PROPRIETATI CUPRINSE IN

MODELELE DE DATE:

P1: Proprietati statice

P2: Proprietati dinamice

Definitie matematica a modelelor de date:

Un model de date notat M poate fi definit ca

fiind compus din doua parti:

un set G de reguli de structurare a datelor,

numite reguli generatoare, care exprima

proprietatile statice ale modelului de date

un set O de operatii permise asupra datelor,

care exprima proprietatile dinamice ale

modelului.

Corespondente in cadrul SGBD:

Setul G materializat prin intermediul LDD

Setul O materializat prin intermediul LMD

Definirea LDD utilizat pentru descrierea

structurilor de date permise in cadrul unui

model de date M, in doua moduri:1. prin specificarea obiectelor permise si a relatiilor

permise dintre ele, folosind reguli generice de definire

2. prin specificarea obiectelor si relatiilor nepermise,

excluse prin definirea unor restrictii numite constrangeri

Partitionare a regulilor generatoare G:

Gs = partea de specificare a structurii

= set de reguli generatoare care genereaza structura unei scheme S

Gc = partea de specificare a constrangerilor (genereaza constrangerile asociate schemei S)

Partile unei scheme S:

Ss = parte de structura

Sc = parte de constrangeri = lista explicita a constrangerilor care trebuie respectate

OBS:

Exista constrangeri explicite si constrangeri impliciteConstrangerile implicite sunt incorporate in partea de structura Ss , fiind inerente modelului de date ales

Definitie LMD: cuprinde operatii care

produc schimbari in starea bazei de date

Obs1: Operatiile din cadrul LMD nu pot

afecta structura bazei de date ele

conserva modelul conceptual al bazei de

date

Obs2: Orice SGBD are la baza un model de

date M; LDD si LMD sunt materializari ale

seturilor G si O ale modelului M

Metode de structurare si vizualizare date: ABSTRACTIZARE:

GENERALIZARE

AGREGARE

Def: ABSTRACTIZARE= neglijarea aspectelor nerelevante in favoarea concentrarii asupra proprietatilor care prezinta interes dintr-un anumit punct de vedere (se retin acele aspecte care au relevanta pentru scopul propus.

Criteriul de relevanta= esenta oricarei abstractizari

Utilitate: Abstractizarea (in modelarea datelor) conduce la obtinerea unor categorii de date sau si/sau combinatii ale acestor categorii in categorii mai generale.

Exemplu de abstractizare:

Tipizarea

Forma elementara de abstractizare: definirea

unui tip pornind de la o clasa de obiecte

similare

Ierarhii de tipuri: obtinute prin abstractizare

efectuata pe mai multe niveluri (tipurile de

pe un anumit nivel constituie obiecte pentru

nivelul imediat superior de abstractizare)

Obs: Ierarhiile de tipuri sunt structuri cu o mare putere expresiva, in cadrul carora tipurile generate si legaturile dintre ele sunt mai usor de inteles si vizualizat.

Forme de abstractizare utilizate in b.d.:

Def1: Generalizarea = forma de abstractizare care asociaza unei multimi de tipuri un singur tip generic

Mecanism specific:

Scoaterea in evidenta a similitudinilor dintre obiecte sau tipuri si neglijarea deosebirilor dintre acestea.

a) Generalizarea obiect-tip = clasificare

b) Generalizarea tip-tip = generalizare propriuzisa

Def2: Specializarea = opusul generalizarii

Def3: Instantierea = opusul procesului de clasificare

Obs1: Un tip generalizat poate reuni toate proprietatile comune ale obiectelor si tipurilor constituente.

Reciproca: Toate proprietatile tipului generalizat pot fi mostenite de tipurile si obiectele constituente.

Exceptii:

1. Mostenirea anumitor proprietati poate fi explicit invalidata pt. unii constituenti.

2. Pentru tipul generalizat, pot fi definite proprietati specifice acestuia, care nu se mostenesc.

Ex. de ierarhie de generalizare (prez. pe tabla, la curs)

Def4: Agregarea = forma de abstractizare prin care

un obiect este reconstituit din partile sale

componente.

Mecanism specific:

Punerea in evidenta a structurii unui obiect in mod

gradat, pentru a ilustra:

(a) modul in care partile componente se

raporteaza la obiectul privit ca intreg si (b)

relatiile dintre componente in cadrul intregului. Ex. de ierarhie de agregare (prez. pe tabla, la curs)

Ex. de ierarhie combinata de generalizare si

agregare (prezentata pe tabla, la curs)

Entitati & legaturi intre entitati

Componenta unui Model Conceptual:

descrierea tuturor entitatilor unei b.d. impreuna cu toate legaturile dintre ele.

Entitate (definitie) = un continut de sine statator, adica o realitate obiectiva care exista prin ea insasi.

Ex: entity: a concrete object in its reality, such as a person or thing

Caracterizarea entitatilor: prin proprietatile lor.

Tipuri de entitati (def.)= reprezentarea entitatilor in cadrul modelelor de date

= reprezentari care corespund unor categorii de obiecte

din lumea reala, constituind intensiunea acestei

categorii.

Atribute (def.) = reprezentarea in cadrul modelelor de date a proprietatilor care caracterizeaza entitatile.

Obs: un tip de entitate poate fi privit ca:

(a) rezultanta agregarii atributelor entitatii pe care o

reprezinta in cadrul unui model de date (abstractizare

prin agregare)

(b) rezultatul clasificarii prin generalizare tip-obiect a unei

multimi de entitati avand proprietati comune

(abstractizare prin generalizare)

Def: Extensiunea unui tip de entitate = multimea entitatilor cu proprietati comune, reprezentate (descrise) prin tipul de entitate respectiv; fiecare entitate din aceasta multime este o instantiere (entitate individuala) a tipului de entitate caruia ii apartine.

Obs: Entitatile individuale (instantierile) se deosebesc intre ele prin valorile diferite pe care le au atributele lor.

FORME DE STRUCTURARE A DATELOR in cadrul modelelor:

I. Prima forma de structurare: modalitatea de asociere a atributelortabele

II. A doua forma de structurare: modalitatea de reprezentare a legaturilor existente intre multimile de entitati ale b.d.

(a) leg. 1:1

(b) leg. 1:N

(c) leg: M:N

Modelul de date IERARHICPrimul model de date utilizat in construirea structurilor

de date utilizate in SGBD-uri.

Cea mai reprezentativa implementare:

IMS (Information Management System / IBM- dezvoltat

in contextul programului de cercetari spatiale

Apollo)

Caracteristici specifice modelului:

(1) Diagrama structurii de date: graf orientat de tip

arbore ierarhic

(2) Reprezentarea legaturilor intre entitati prin arcele

orientate ale arborelui

Tipurile de Entitati si Atributele aferente, considerate pt.

exemplificarea reprezentarii Bazei de Date a Universitatii

prin intermediul Modelului Ierarhic

Facultate (CodF, NumeF, AdresaF)

Personal (NumeP, FunctieP, SalarP)

Profesor(NumeProf, GradDidacticProf, DisciplinaProf)

Sala (NumarS, AdresaS, CapacitateS)

Student (NumeStud, FormaInvat, SitSc, AnStud)

FACULTATE

PERSONAL PROFESOR SALA

STUDENT

Intensiunea Modelului Ierarhic al Bazei de Date a Facultatilor:

Extensiunea Modelului Ierarhic al Bazei de Date a Facultatilor: Reprezentarea in extenso (extinsa) a BD Facultati, rezultata prin:

(a)Reprezentarea extensiunii tuturor tipurilor de entitati ale BD Facultati

(b)Conectarea acestora conform legaturilor de tip arbore ale ierarhiei

reprezentate prin Intensiunea BD Facultati

Descrierea Bazei de Date de tip Ierarhic folosind

LDD:

Presupune definirea celor trei elemente esentiale

structurale:

- arborele de definitie ierarhic (specificarea nodului radacina si a legaturilor de tip tata-fiu)

- tipurile de inregistrari(nodurile arborelui)

- campurile din cadrul inregistrarilor(tipul si dimensiunea)

Ex: cu LDD al SGBD ierarhic IMS

TREE Facultati

RECORD Facultate ROOT

CodF INTEGER

NumeF CHAR(15)

AdresaF CHAR(20)

RECORD Personal PARENT = Facultate

NumeP CHAR(15)

FunctieP CHAR(10)

SalarP REAL

RECORD Profesori PARENT = Facultate

NumeProf CHAR(15)

GradDidacticProf CHAR(10)

DisciplinaProf CHAR(20)

..