Модель даних (data model) - це система взаємопов'язаних типів об'єктів, операторів і правил забезпечення цілісності, створює абстрактну структуру, яку підтримує система управління базою даних; це сукупність правил проходження структур даних в базі даних, операцій над ними, а також обмежень цілісності, яка визначає допустимі зв'язку і значення даних, послідовність їх зміни. Відображення уявлення даних і відносин між ними математичними і програмними засобами, модель даних є формалізований опис інформаційних структур і операцій над ними.
Модель даних - це формально визначена структура представлення даних (імітація структури). Модель повинна бути адекватною об'єкту управління. При проектуванні інформаційних систем вона відбивається моделями даних, як мінімум, в двох рівнях: логічна і фізична структура. Логічна структура є уявлення логічної організації даних у вигляді безлічі типів записів і зв'язків між ними.
В одній СУБД можуть застосовуватися різні структури і моделі даних. Логічна модель відбивається у фізичній пам'яті (диск, стрічка та ін.). Комп'ютер перетворює концептуальну (загальну) структуру в форму, зручну для запам'ятовування або пошуку. Така внутрішня структура даних називається фізичною структурою. Вона визначає розміщення даних, методи доступу і техніку індексування. Фізичну модель часто називають внутрішньою моделлю системи.
Фізична структура даних проектується з деяким надлишком для забезпечення надійності управління даними. Фізична структура враховує архітектуру комп'ютера. Логічне та фізичне подання даних наведено на малюнку 2.2.
Малюнок 2.2 - Представлення даних під керуванням СУБД
Типи моделей даних. Залежно від способу представлення взаємозв'язків між об'єктами логічна модель даних може бути ієрархічної, мережевої, реляційної.
На початку 60-х рр. коли не було персональних комп'ютерів, застосовувалися ієрархічна і мережна моделі даних. На початку 70-х рр. з'явилася реляційна модель. Ці три моделі розрізняються способами уявлення взаємозв'язків між об'єктами.
Ієрархічна модель даних. Взаємозв'язку між об'єктами відображаються за принципом ієрархії типів об'єкта у вигляді пов'язаного графа, вершини якого розміщені на різних ієрархічних рівнях.
Найвища вершина називається коренем (головний тип об'єкта), а інші, що знаходяться на нижніх рівнях ієрархії, - підлеглими. Корінь (перший рівень) не підкоряється жодній вершині. Всі інші вершини (типи об'єктів) пов'язані з однією і тільки однією вершиною, яка розміщена на більш високому рівні. Взаємозв'язок між об'єктами нагадує генеалогічне дерево (рисунок 2.3).
# 9679; # 9679; # 9679; # 9679; # 9679; # 9679; # 9679; # 9679; # 9679;
Малюнок 2.3 - Схема ієрархічної моделі даних
Взаємозв'язок між головними і підлеглими об'єктами встановлюється типом «один-до багатьох» (1: М).
Мережева модель даних. У мережній моделі поняття головного і підлеглих об'єктів інше, ніж в ієрархічній моделі: будь-який об'єкт тут може бути і головним, і підлеглим; кожен об'єкт може брати участь в будь-якій кількості взаємозв'язків (рисунок 2.4).
# 9679; # 9679; # 9679; # 9679; # 9679;
Малюнок. 2.4-Загальна схема мережевий моделі даних
Дані представляються за допомогою записів і зв'язків. Запис (об'єкт) в мережевий моделі (на відміну від ієрархічної) може мати безліч як підлеглих їй записів, так і записів, яким вона сама підпорядкована.
Реляційна модель даних. Реляційна структура (модель) представляє дані у вигляді двовимірної таблиці. Таблична структура даних відображає відносини між реальними об'єктами і їх характеристиками. Пошук і обробка записів не залежить від організації зберігання даних в пам'яті комп'ютера. При цьому ефективно використовуються математична логіка і алгебра. Основний принцип реляційних структур баз даних - отримання з таблиці необхідних відносин і формування нових. На основі первинної таблиці за допомогою логічних операцій формується нова таблиця відповідної структури. Кожен файл відповідає якомусь поняттю з предметної області.
Переваги реляційних моделей баз даних:
простота представлення даних (таблиця);
мінімальний надлишок даних, що досягається шляхом нормалізації таблиць;
незалежність додатків користувача від даних (при включенні або видаленні таблиць);
можливість зміни складу атрібутних відносин;
відсутність необхідності описувати схеми даних (в ієрархічних і мережевих моделях - треба).
Недоліки реляційних моделей: нормалізація таблиць призводить до значної фрагментації даних, а при вирішенні завдань, як правило, їх необхідно об'єднувати.