Ақпараттық жүйе (АЖ)

Иерархиялық моделде объектiлер  басқаларына бағынбайтын бiр төбесi бар бағытталған кескiндi құрайды. Сөйтiп, иерархиялық мәліметтер базасының  әрбiр жазуы кесiн төбесiн ұсынады, одан бiр немесе бiрнеше бұтақтар байланысы тарайды. Осы анықтамадан қарағанда иерархиялық моделiнiң негiзгi байланысы - «бiрден –көпке». Объектiлердi «ұрпақтар» және «ата-бабалар» деп атау керек.

Мәліметтермен манипуляция жасау: МҚ көрсетiлген ағашын табу; бiр ағаштан екiншi ағашқа көшу; ағаштың iшiнде бiр жазудан екiншi жазуға көшу; иерархиялық айналып өту ретiмен бiр жазудан екiншi жазуға өту; көрсетiлген позицияға жаңа жазуды қою; келесi жазуды өшiру. Иерархиялық айналып өту МҚ жоғарыдан - төмен, сол-жақтан оң жаққа қарай орындалады.

Тұтастықты шектеу. Ұрпақ пен ата-бабалар арасында тұтастық сiлтемесі автоматты түрде қолдайды. Негiзгi ереже: ешқандай ұрпақ өзiнiң ата-анасыз өмiр сүре алмайды.

Желiлiк модель. Мәліметтердi ұйымдастырудың желiлiк моделi иерархиялық моделдiң кеңейтiлу түрi болады. Желiлiк модель DBTG (DataBases Task Group) тобының жұмысының нәтижесi болды. Бұл топтың жұмысының негiзгi мақсаты иерархиялық моделiнiң жақсы ерекшелiктерiне ие болған, сондай-ақ оның кемшiлiктерiнен (мысал ретiнде, кейбiр сұраныстардың орындалмауы) айрылуы мүмкiн  мәліметтер моделiн құру.

Иерархиялық құрылымда жазу – ұрпақта тек бiр ата-бабасы болу керек; ал желiлiк құрлымда ұрпақта кез–келген  бiрнеше ата-бабасы бола алады.   

Желiлiк МҚ жазулар арасындағы байланыс жиыны мен жазулар жиынынан тұрады. Иерархиялық моделден айырмашылығы қосымша байланыстың бар болуы.

Байланыс түрi екi жазудың түрi үшiн  анықталады: ата-баба және ұрпақ үшiн. Байланыс түрiнiң данасы ата-баба жазуының бiр данасы түрiнен және ұрпақ  жазуының реттелген жиынтығы данасы түрiнен тұрады. Берiлген P ата-баба жазуының түрiмен L байланыс түрi үшiн және С ұрпақ жазуы үшiн келесi екi шарттар орындалу керек:

1. P түрiнiң әрбiр данасы тек L бiр данада ата- бабасы бола алады;
2. C әрбiр данасы L тек бiр данасынан тұратын ұрпақтан тұрады.  

Мәліметтерге манипулиция  жасау: бiр типтi жазулар арасынан нақты бiр жазуды табу; кез келген байланыс арқылы ата бабадан бiрiншi ұрпаққа өту; кез келген байланыстан келесi ұрпаққа өту; кез келген байланыс бойынша ата бабадан  ұрпаққа өту; жаңа жазу құру; жазуды жою; жазудың түрiн өзгерту; байланысқа iске қосу; байланыстан алып тастау; басқа байланысқа ауыстыру.

Тұтастыққа шектеу қою. Оларды қолдау қажет етпейдi, бiрақ, кейбiр жағдайда сiлтеме бойынша тұтастықты қажет етедi.

Ерте МҚБЖ-нің мықты  жерлерi: ішкi жадыдағы мәліметтердi жетiлген басқару құрылғылары төмен деңгейде; тиiмдi қолданбалы жүйелердi қолмен құру мүмкiндiгi;  объектiлерге бөлу арқылы жадының үнемдеу мүмкiншiлiгi (желiлiк жүйелерде).

Кемшiлiктерi: қолдануға өте қиын; физикалық ұйым туралы бiлiм қажет; қолданбалы жүйелер тек қана осы ұйымға байланысты; олардың логикасы МҚ қатынас құруды ұйымдастыру бөлшектерiмен шамадан тыс жүктелген.

Жалпы алғанда ерте мәліметтер моделiнiң  артықшылықтары мен кемшiлiктерiнде  бiр  түбiрi болды – мәліметтердiң физикалық ұйымдастыруы. Қазіргі кездегі МҚ қойылатын талаптарын толық қанағаттандырмайды.

Осыған байланысты  бірнеше проблемалар  туады, олардың негізгісі:

1) мәліметтердің моделін түрлендіру;

2) мәліметтер моделі мен МҚБЖ  таңдау.

 

МҚ моделдерінің салыстырмалы сипаттамасы

Модельдер түрлері	Артықшылықтары	Кемшіліктері
Иерархиялық	-түсіну қарапайымдылығы   -операциондық сипаттамаларды бағалау қарапайымдылығы	- М:М қатынасы тек табиғи түрде жүзеге асырылуы мүмкін - артық мәліметтер болуы мүмкін -енгізу және өшіру операциялары күрделінеді -алғашқы объектілерді өшіру тудырған объектілерді өшіруге әкеледі -мәліметтермен манипуляция жасаудың процедуралық сипаты -кез келген тудырған түйін рұқсат түбір түйін арқылы ғана мүмкін -МҚ логикалық және физикалық күшті тәуелділігі -сұраныстар құрылымының  күшті шектелген жиыны

 

Желілік	-иесін жойған кезде ақпараттың сақталынуы -иерархиялық МҚ қарағанда сұраныстар құрылымы өте бай - иерархиялық МҚ қарағанда МҚ логикалық және физикалық тәуелділіктері азырақ	-құрылымның күрделілігі: қолданбалы программист МҚ логикалық құрылымын толық білу керек (жиындар мен жазуларда навигация үшін) -МҚ қайта құру кезінде тәуелсіздігін жоғалту мүмкіншілдігі -иерархиялық МҚ қарағанда қолданбалы  программада ұсыну қиындау
Реляциялық	-жұмыс істеу және пайдаланушының ұсынымын бейнелеу қарапайымдылығы -икемділігі (жалғау, файлдарды бөлу) -тегіс файлдарды ендіру қарапайымдылығы -физикалық жүзеге асырудан бөліп алу (тәуелсіздігі) -сұраныстардың еркін құрылымы -жақсы теориялық негіздеуі	-төмен өнімділігі -қатынастардың (қалыптастыру) терең қарастырылу қажеттілігі, сонымен бірге М:М қатынасын да -логикалық қателердің мүмкіншілігі  және моделмен ұқыпты жұмыс  істеу қажеттілігі -кестенің сызықты құрылымы

 

Мәліметтер  моделін түрлендіру. Түрлендірудің мүмкін болатын түрлерін қысқаша сипаттайық.

Қайта құрылымдау – құрылымды бір ММ шеңберінде өзгерту: функционалдық тәуелділіктерді қоса отырып, қатынас үлгісі сол тәуелділіктерімен бірге үлгіге түрлендіріледі.

Трансляция –қосымшаның талаптары бір мәліметтер моделінің құралымен өрнектеледі, ал іске асуы басқа модель арқылы жүзеге асырады.

Көзқарас (View) көппайдаланушылық режимде әр түрлі пайдаланушылардың ішкі үлгілерін ұсынады.

Түрлендіру: Ms моделінің Ss  үлгісі үшін Mt моделіне сәйкес келетін Ss үлгісімен бірге МҚ операциялары үшін қолдануға мүмкін болатын St үлгісін табу.

Гомогенді ТРҚ – барлық басқа үлгілерді жабатын жергілікті үлгіден жалпы үлгіні құру.

Гетерогенді ТМҚ – жергілікті МҚ таратылған МҚ (ТМҚ) интеграциялаудың жалпы жағдайы.

Мәліметтер  моделін таңдау. Екінші проблеманың бірі мәліметтер моделі мен МҚБЖ таңдау. Таңдауға көптеген факторлар әсер етеді: 1) мәліметтер элементінің типі; 2) пайдаланушының интерфейсі; 3) мәліметтердің құрылымы мен қатынасы; мәліметтерді манипуляция жасау тәсілдері; 4) МҚ тұтастығы және мәліметтерді қорғау; 5) программалық және техникалық қолдауы; 6) коммерциялық қолдау; 7) сапа критерилері (сенімділік, дәлдік, кәсіптік стандартқа сәйкестігі); 8) өсу және даму мүмкіншілігі.

Реляциялық  мәліметтер моделiнің жалпы сипаттамасы. Реляциялық мәліметтер моделi (РДМ) relation ағылшын терминiнен аударғанда  — қатынас ұғымын бiлдiредi. Оны 70 жылдарда IBM фирмасының қызметшiсi Эдгар Кодд қолданбалы программалардан мәліметтердiң жазылу мен ұсынылу тәуелдiлiгiн қамтамасыз ету үшiн ұсынған. Ең кең таралған реляциялық моделдің ұғымы К.Дейтке жатады. Дейтке сәйкес реляциялық модель үш бөліктен тұрады:

• Құрылымды бөлігі реляциялық моделде қандай объектілер қарастырылатының сипаттайды. 
• Тұтастық бөлігі кез келген қатынас пен кез келген реляциялық мәліметтер қорына орындалу керек арнайы түрдегі шектеулерді сипаттайды. Бұл мән тұтастығы және сыртқы кілттер тұтастығы.
• Манипуляция жасау бөлігі  реляциялық мәліметтермен манипуляция жасаудың екі эквиваленті тәсілін – реляциялық алгебраны және реляциялық есептеуді сипаттайды.

Мәліметтер  типі. Реляциялық модель мәліметтерге қолданылатын типтердің қарапайым болғанын талап етеді. Мәліметтер типі үш топқа бөлінеді:

• Мәліметтердің сілтеме типі (көрсеткіштер) басқа мәліметтерге көрсету мүмкіншілігін қамтамасыз ету үшін керек.
• Қарапайым немесе атомарлы мәліметтер типі ішкі құрылымға ие емес. Мұндай типтегі мәліметтерді скалярлар деп атайды. Мәліметтердің қарапайым типтеріне келесі типтер жатады: логикалық, жолдық, сандық және т.с.с.
• Мәліметтердің құрылымдалған типтері мәліметтердің күрделі құрылымын беру үшін керек. Құрылымдалған типтер негізінде келесі мәліметтер типтерін келтіруге болады: массивтер мен жазулар (құрылым)

Реляциялық  моделде қолданылатын мәліметтер типі. Мәліметтер типі қарапайым болу керек деген талапты реляциялық операцияларда мәліметтердің ішкі құрылымы ескерілмеу керек деп түсіну қажет. Әрине, мәліметтермен бір тұтас бүтін ретінде жүргізілетін әрекеттер сипатталуы керек мысалы: сандық типтегі мәліметтерді қосуға болады, жолдар үшін  конкатенация операциясы болу мүмкін және т.с.

Домен. Қатынас атрибуттары кез келген бiр доменде анықталуы мүмкiн. Домен деп кейбiр атрибуттың барлық  мүмкiн мәндердiң жиынтығын айтамыз.

Қатынас, атрибуттар, қатынастың кортеждері. Реляциялық мәліметтер моделiнің ең негiзгi түсiнiгінің бірі - қатынас. Ол  мәліметтердi қамтитын екi өлшемдi кестенi ұсынады. Қатынастың бағанасын атрибут деп, қатарлар кортеж немесе жазулар деп аталады.

Анықтама 1. Қатынастың атрибуты <Атрибут_аты : Домен_аты> түріндегі қосарлы .

Анықтама 2. D1,D2,…,Dn домендер жиынында анықталған R қатынасы екі бөліктен тұрады: тақырыбы мен денесінен.

Қатынас дәрежесi деп оның атрибуттар санын айтамыз, ал қуаты деп жазулар санын. Қатынастың бiрiншi дәрежесiн унарлы деп, екiншi дәрежесiн – бинарлы, үшiншi дәрежесiн – тернарлы, ...,  n дәрежесiн – n-арлы атаймыз.

Анықтама 3. Реляциялық мәліметтер қоры деп қатынастар жиының айтамыз.

Анықтама 4. Атрибуттар атының тiзiмiн қатынас үлгiсi деп атайды.

 

Кесте 1. Реляциялық мәліметтер моделінің терминдері

Реляциялық моделдiң элементтерi	Ұсынылу формасы
Мәліметтер қоры	кесте жиыны
Қатынас	Кесте
Қатынас үлгiсi	Кестенiң тақырып қатары
Қатынас тақырыбы	Кесте тақырыбы
Қатынастын кортежі	Кестенің жолы
Қатынастың (-арлығы) дәрежесі	Кестенің баға саны
Қатынастың қуаты	Кестенің жолдар саны
Мән	Объектiнiң қасиеттерiн сипаттау
Атрибут	Кесте бағанасының тақырыбы
Алғашқы кiлт	Бiр немесе бiрнеше атрибуттар
Деректер типi	Кесте элементтерiнiң мәндер түрi

 

Қатынас қасиеттері. Мына қасиеттерде қатынас пен кестенің арасындағы айырмашылығы бар.

1. Қатынаста бірдей кортеждер жоқ. 
2. Кортеждер реттелмеген (жоғарыдан төмен).
3. Атрибуттар реттелмеген (сол жақтан оң жаққа).
4. Атрибуттардың барлық мәндері атомарлы.

Реляциялық моделдiң әрбiр қатынасына келесi шектеулер қойылады:

1. Кестенiң барлық қатарлары бiрегей болу керек, яғни бiрдей алғашқы кiлттерiмен қатарлар болмауы керек.
2. Кестенiң бағаналар арасында қайталанатын аттарымен бағаналар болмауы керек.
3. Бiр кестенiң барлық қатарлары бағананың типi мен аттарына сәйкес бiр құрылымды болу керек.
4. Кестенiң бағана аттары әр түрлi, ал мәндерi оңай болу керек.
5. Кестеде қатарларының орналасу реттi  ерікті  болу керек.

Ең алдымен мән тұтастығының алдында  реляциялық мәліметтер қорында null-мәнді пайдалануын сипаттайық.

Null-мән – мәні белгісіз көрсететін маркер. Сондықтан белгіз немесе толық емес мәліметтердің пайда болу жағдайда өндеушінің екі варианты бар: біріншісі, кәдімгі мәліметтер типін қолдануменен шектелу және null-мәнді қолданбау, ал белгісіз мәліметтердің орнына нөлдік мәндер, не арнайы түрдегі мәндерді енгізу, екіншісі, null-мәнді белгісіз мәліметтердің орнына пайдалану. 

Үшмәнді логика (3VL). Логикалық өрнектердің ақиқаттылығы үшмәнді логикаға (three-valued logic, 3VL) негізделеді, онда T – ақиқат және  F –жалған мәндерінен басқа,  U –белгісіз мәні енгізілген. U логикалық мән дәл null-мәні сияқты. Үш мәнді логика келесі ақиқат кестелеріне негізделеді:

 

AND

F

T

U

OR

F

T

U

NOT

F

F

F

F

F

F

T

U

F

T

T

F

T

U

T

T

T

T

T

F

U

F

U

U

U

U

T

U

U

U