قبل از اینکه در مورد مفهومی مانند مدل های داده یاد بگیریم، انواع آنها، طبقه بندی ها را مطالعه کنیم، و همچنین شرح مفصلی را در نظر بگیریم، نیاز به درک معنای علم کامپیوتر است که شامل این مفاهیم و همه حوزه ها می شود. ، مطالعه کرد. در این مقاله اصطلاحات و ارکان اصلی این علم را بررسی خواهیم کرد، به ویژه در مورد انواع ساختارهای داده، روابط موجود در آنها و موارد دیگر صحبت خواهیم کرد.
اطلاعات و انفورماتیک چیست؟
برای ادامه دادن به مطالعه ساختار مدل داده، باید درک کنید که این داده ها و اطلاعات در اصل چیست.
مطمئناً در هر لحظه از وجود جامعه بشری، اطلاعات نقش بسیار زیادی ایفا می کرد، یعنی اطلاعاتی که توسط یک شخص از دنیای گسترده و متنوع اطراف ما دریافت می شد. به عنوان مثال، حتی افراد بدوی نیز با کمک نقاشی های سنگی اطلاعاتی در مورد شیوه زندگی و سنت های ساده خود برای ما گذاشتند.
از آن زمان تاکنون، مردم اکتشافات علمی متعددی انجام داده اند، اطلاعاتی در مورد پیشینیان خود جمع آوری کرده اند و اطلاعات روزانه را جمع آوری کرده اند.اخبار، در نتیجه حجم بیشتر و بیشتری از اطلاعات به دست می‌آید و به آن ویژگی‌هایی مانند ارزش و قابلیت اطمینان می‌دهد.
با گذشت زمان، حجم اطلاعات به قدری گسترده و عظیم شده است که بشریت قادر به ذخیره مستقل آن در حافظه خود، پردازش دستی و انجام هرگونه عملی بر روی آن نیست. به همین دلیل است که نیاز به علم بنیادی امروزی - انفورماتیک وجود داشت که دامنه آن شامل حوزه فعالیت انسانی مرتبط با دگرگونی های مختلف اطلاعات است. انفورماتیک تقریباً هر بخش از زندگی ما را پوشش می دهد: از محاسبات ساده ریاضی گرفته تا طراحی پیچیده مهندسی و معماری و همچنین ایجاد فیلم های انیمیشن و انیمیشن. برای خود اهداف اساسی مانند پردازش خودکار، ساختار، ذخیره سازی و انتقال اطلاعات تعیین می کند.
در مبحث امروز به طور خاص به ساختار اطلاعات خواهیم پرداخت، یعنی در مورد مدل داده صحبت خواهیم کرد. اما قبل از آن باید نکات دیگری که مستقیماً با موضوع گفتگوی ما مرتبط است روشن شود. یعنی: پایگاه های داده و DBMS.
پایگاههای داده و DBMS
پایگاه های داده (DB) نوعی اطلاعات ساختاریافته هستند.
این اصطلاح به مجموعه ای مشترک از اطلاعات اشاره دارد که از نظر منطقی مرتبط هستند. پایگاه های داده ساختارهایی هستند که به طور فعال در سایت های پویا با حجم عظیمی از اطلاعات مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، اینها منابع فروشگاه های آنلاین مختلف، پورتال های وجوه هستندرسانه یا سایر منابع شرکتی.
سیستم های مدیریت پایگاه داده (DBMS) مجموعه ای از نرم افزارهای مختلف است که برای ایجاد پایگاه های داده، نگهداری آنها به شکل مناسب و سازماندهی جستجوی سریع برای اطلاعات مورد نیاز در آنها طراحی شده است. نمونه ای از DBMS های پرکاربرد مایکروسافت اکسس است که در یک خط از Microsoft Office منتشر شده است. ویژگی بارز این DBMS این است که به دلیل وجود زبان VBA در آن، امکان ایجاد برنامه هایی در خود Access وجود دارد که بر اساس پایگاه های داده کار می کنند.
پایگاه های داده را می توان بر اساس چندین معیار مختلف طبقه بندی کرد:
- با توجه به نوع مدل (در مورد آنها بحث خواهد شد).
- براساس مکان ذخیره سازی (هارد، رم، دیسک های نوری).
- بر اساس نوع استفاده (محلی، یعنی یک کاربر به آن دسترسی دارد؛ متوسط، یعنی داده های موجود در پایگاه داده توسط چندین نفر قابل مشاهده است؛ به طور کلی - چنین پایگاه های داده در چندین سرور و رایانه شخصی قرار دارند. ، یعنی امکان مشاهده اطلاعات در آنها به تعداد زیادی از افراد تعلق می گیرد).
- با توجه به محتوای اطلاعات (علمی، تاریخی، لغوی و غیره).
- براساس درجه قطعیت پایه (متمرکز و توزیع شده).
- براساس همگنی (به ترتیب ناهمگن و همگن).
و همچنین برای بسیاری از ویژگی های کمتر مهم دیگر.
بخش اصلی چنین پایگاه داده ای مدل های داده است. آنها نشان میدهندمجموعه‌ای از ساختارها و عملیات اطلاعاتی برای پردازش آن، ساده‌سازی و تسریع فرآیند سازماندهی جستجوی اطلاعات مورد نیاز.
مدل های سیستم داده: طبقه بندی
تنوع گسترده ای از پایگاه های داده وجود دارد، اما همه آنها بر اساس مدل های رایج و اساسی تر هستند. طبقه بندی مدل های داده های اطلاعاتی نیز به انواع مختلفی تقسیم می شود. در اینجا متداول ترین دسته بندی ها هستند:
- مدل سلسله مراتبی؛
- نمودار شبکه؛
- مدل رابطه ای؛
- طرحواره های شی گرا.
همه این نوع مدل های داده از نظر ماهیت ارائه و ذخیره اطلاعات در آنها با یکدیگر متفاوت هستند.
معیارهای انتخاب مدل مناسب
کاربر می تواند یک پایگاه داده با هر یک از انواع بالا ایجاد کند. با این حال، باید توجه داشت که انتخاب مدل داده، وابستگی به برخی از عوامل را تعیین می کند.
مهمترین معیار این است که آیا DBMS مورد استفاده مشتری از یک مدل خاص پشتیبانی می کند یا خیر. اکثر DBMS ها به گونه ای ساخته شده اند که یک مدل داده برای استفاده به کاربر ارائه می شود، اما برخی از آنها چندین آنالوگ مختلف را همزمان پشتیبانی می کنند. بیایید ویژگی های آنها را یکی یکی بررسی کنیم.
مدل سلسله مراتبی
این یکی از انواع مدل های ارائه داده است که آنها را به عنوان مجموعه ای از عناصر سازماندهی می کند که به ترتیب از کلی به خاص مرتب شده اند.
ساختار یک درخت وارونه است. برای دسترسی به یک فایل خاصیک راه وجود دارد.
یک مدل سلسله مراتبی باید سه شرط اساسی را برآورده کند:
- هر گره سطح پایین فقط می تواند به یک گره سطح بالاتر متصل شود.
- فقط یک گره ریشه اصلی در سلسله مراتب وجود دارد که تابع هیچ گره دیگری نیست و در سطح بالایی قرار دارد.
- فقط یک مسیر به هر گره در سلسله مراتب از گره ریشه وجود دارد.
نوع رابطه یک به چند است.
مدل شبکه
تا حد زیادی بر سلسله مراتب متکی است، و اشتراکات بسیار زیادی با آن دارد. تفاوت اصلی بین این دو نوع پیوند است که دلالت بر رابطه چند به چند دارد، به این معنی که پیوندها می توانند بین گره های مختلف وجود داشته باشند.
مزیت مدل شبکه این است که از نظر حافظه و سرعت منابع رایانه شخصی کمتری نسبت به سایر مدل ها مصرف می کند.
عیب این طرح این است که اگر نیاز به تغییر ساختار داده های ذخیره شده دارید، باید همه برنامه هایی را که بر اساس این مدل شبکه کار می کنند، تغییر دهید، زیرا چنین ساختاری مستقل نیست.
مدل رابطه ای
امروزه رایج ترین است. اشیاء و روابط بین آنها در این مدل داده با جداول نشان داده می شوند و روابط موجود در آنها به عنوان اشیا در نظر گرفته می شوند. به ستون های چنین جدولی فیلد و سطرها رکورد می گویند. هر جدول مدل رابطه ای باید برآورده شودخواص زیر:
- کاملاً همه ستون‌های آن همگن هستند، یعنی همه عناصر واقع در یک ستون باید یک نوع و حداکثر اندازه مجاز داشته باشند.
- هر ستون نام منحصر به فرد خود را دارد.
- در جدول نباید ردیف‌های یکسانی وجود داشته باشد.
- ترتیب ظاهر شدن سطرها و ستون ها در جدول می تواند دلخواه باشد.
مدل رابطه‌ای انواع روابط بین این جداول را نیز در نظر می‌گیرد، از جمله روابط یک به یک، یک به چند و چند به چند.
پایگاه های داده ای که بر اساس یک مدل رابطه ای جدولی ساخته شده اند، انعطاف پذیر، سازگار و بسیار مقیاس پذیر هستند. هر شی داده به کوچکترین و مفیدترین قطعات تقسیم می شود.
مدل شی گرا
در یک مدل ساخت داده شی گرا، پایگاه های داده با مجموعه ای از عناصر نرم افزاری قابل استفاده مجدد با توابع مرتبط تعریف می شوند. چندین پایگاه داده شی گرا وجود دارد:
- پایگاه داده چندرسانه ای.
- پایگاه داده فرامتن.
اولین شامل داده های رسانه است. این می تواند حاوی تصاویر مختلفی باشد که، برای مثال، نمی توانند در یک مدل رابطه ای ذخیره شوند.
پایگاه داده ابرمتن اجازه می دهد هر شی پایگاه داده به هر شی دیگری پیوند داده شود. این برای سازماندهی ارتباطات در مجموعه ای از داده های متفاوت بسیار راحت است، با این حال، چنین مدلی در هنگام انجام ایده آل نیست.تجزیه و تحلیل عددی.
شاید مدل شی گرا محبوب ترین و پرکاربردترین مدل باشد، زیرا می تواند حاوی اطلاعاتی در قالب جداول باشد، مانند رابطه ای، اما بر خلاف آن، به رکوردهای جدولی محدود نمی شود.
اطلاعات کمی بیشتر
مدل سلسله مراتبی اولین بار در دهه 60 قرن گذشته توسط IBM در علوم کامپیوتر مورد استفاده قرار گرفت، اما امروزه به دلیل کارایی پایین از محبوبیت آن کاسته شده است.
مدل داده های شبکه قبلاً در دهه 70 محبوب بود، پس از اینکه به طور رسمی توسط کنفرانس زبان های سیستم پایگاه داده تعریف شد.
پایگاه داده های رابطه ای معمولاً به زبان پرس و جو ساختاریافته (SQL) نوشته می شوند. این مدل در سال 1970 عرضه شد.
نتیجه گیری
بنابراین، می‌توانیم مسائلی را که امروز در نظر گرفته‌ایم با نتایج کوتاه زیر خلاصه کنیم:
- داده ها در رایانه های شخصی (PC) را می توان به صورت ساختاری در قالب پایگاه های داده ویژه ذخیره کرد.
- هسته هر پایگاه داده مدل آن است.
- چهار نوع اصلی مدل داده وجود دارد: سلسله مراتبی، شبکه ای، رابطه ای، شی گرا.
- در مدل سلسله مراتبی، ساختار شبیه یک درخت وارونه است.
- در مدل شبکه، پیوندهایی بین گره‌های مختلف وجود دارد.
- در مدل رابطه ای، روابط بین اشیاء به صورت جداول نمایش داده می شود.
- در یک مدل شی گرا، روابط بین عناصر را می توان با جداول نشان داد، اما محدود به آنها نیست.
در مورد دوم، برای مثال، ممکن است وجود داشته باشدمتن و تصاویر.
