CLASIFICAREA BAZELOR DE DATE

CLASIFICAREA BAZELOR DE DATE

Pe plan international exista mai multe grupuri specializate In standardizarea conceptelor ce apar In dezvoltarea bazelor de date, cele mai importante fiind DBTG, CODASYL, ANSI/X3/SPARC, grupul IBM.

Bazele de date sunt extrem de variate In functie de criteriile luate In considerare. O clasificare a lor se poate face In functie de mai multe criterii cum ar fi:

dupa orientare, pot fi generalizate sau specializate;

dupa amploarea geografica, pot fi locale sau distribuite;

dupa limbajele utilizate, pot fi autonome, atunci c`nd au limbaje proprii, sau pot fi cu limbaj gazda sau mixte.

Criteriul principal de clasificare a bazelor de date Il reprezinta modelul conceptual utilizat In descrierea structurii conceptuale si logice a datelor. In functie de acest criteriu bazele de date pot fi:

ierarhice; 

retea;

relationale;

distribuite;

multimedia;

orientate obiect;

deductive;

functionale. 

1. Baze de date ierarhice

Se bazeaza pe structuri de reprezentare arborigente si de tipuri de relatie "1 la 1" si "1 la m". Cu ajutorul modelului conceptual "ierarhic" structura conceptuala a bazei de date poate fi reprezentata sub forma unui graf ascendent In care nodurile exprima colectii de date, iar arcele reflecta relatii de asociere Intre Inregistrarile colectiilor de date superioare si cele inferioare.

Modelul ierarhic are ca structura de baza structura arborescenta In care fiecarui nod al arborelului ii corespunde un tip de inregistrare, format din unul sau mai multe c`mpuri, reprezent`nd atributele ce descriu entitati. Descrierea acestei structuri poate fi facuta utiliz`nd diagrame de structura.

Figura 8: Diagrama de structura ierarhica

Caracteristicile acestui model sunt:

accesul direct este posibil numai la Inregistrarile din colectia de date radacina;

accesul la Inregistrarile colectiilor de date inferioare se face prin specificarea tuturor colectiilor care se gasesc pe drumul unic, deci toate colectiile de date aflate In subordonare ierarhica Intre colectia radacina si colectia cercetata;

toate Inregistrarile din colectiile bazei de date, cu exceptia colectiei de date radacina, au c`te o Inregistrare superioara.

Acest modul are unele limite, In special la operatiile de actualizare a bazei de date. Astfel, adaugarea de Inregistrari In colectiile de date se poate face numai cu precizarea colectiei de date superioare, iar stergerea unei Inregistrari, genereaza stergerea tuturor inregistrarilor subordonate. Doar colectia de date radacina nu este afectata de acest inconvenient.

2. Baza de date retea

Este un model complet, bazat pe structura de reprezentare "retea" si tipurile de asocieri "1 la 1", "1 la m" si "m la n". Cu ajutorul modelului conceptual "retea", structura conceptuala a bazei de date poate fi reprezentata sub forma unui graf general, fara limite In care nodurile exprima colectii de date, iar acelea reflecta relatii de asociere.

Modelul de date retea are o structura asemanatoare cu cea arborescenta, cu diferenta ca un nod dependent (copil) poate avea mai mult dec`t un singur parinte.

Caracteristicile acestui model sunt urmatoarele:

acceptarea oricarei colectii de date la nivelul 1, prin indicarea explicita a asocierilor dintre acestea;

accepta existenta temporara a Inregistrarilor fara legaturi cu alte Inregistrari;

permite reprezentarea unica a Inregistrarilor In baza de date.

Potrivit acestui model, legaturile fizice pe suport se fac prin intermediul unor caracteristici distincte ale structurilor sale (pointeri), a caror Inregistrare exprima adresa pe suport a Inregistrarii superioare sau a Inregistrarii inferioare.

3.Bazele de date relationale

Tin`nd a fi cele mai utilizate deoarece acestea pot fi definite, utilizate, partajate si controlate de foarte multe limbaje de programare.

Conceperea schemei conform modelului relational depinde exclusiv de legaturile interobiecte. Modelul relational permite:

descriere simpla sub forma tabelara;

actualizarea datelor fara anomalii de stocaj;

manipularea neprocedurala a datelor.

Un model relational cuprinde trei elemente:

structura datelor - care poate fi reprezentata sub forma unei multimi de tabele de date numite "relatii" ce se asociaza intre ele prin intermediul unor chei; deci, B.D.R. reprezinta un ansamblu de relatii prin care se reprezinta at`t datele c`t si legaturile dintre date;

reguli de integritate, care guverneaza utilizarea cheilor in model, ele fiind de fapt niste "cerinte" pe care trebuie sa le indeplineasca datele continute in baza. Aceste reguli pot fi:

- structurale, c`nd sunt inerente modelarii datelor;

- de comportament, cand sunt specifice unei aplicatii particulare;

operatorii care sunt specifici limbajelor algebrice si definesc operatiile care se pot efectua asupra relatiilor, In scopul realizarii functiilor de prelucrare a bazei de date, respectiv consultarea, inserarea, modificarea si stergerea datelor.

4. Baze de date distribuite

Realizarea de sisteme informatice complexe prin intermediul retelelor locale de calculatoare au impus creerea de baze de date distribuite.

O baza de date distribuita reprezinta o baza de date logic integrata, dar fizic distribuita pe mai multe sisteme de calcul interconectate Intre ele.

Utilizatorul o "vede" ca pe o singura baza de date (logic integrata), cunoscand doar schema conceptuala sau asa numita schema globala, si nu modul de partitionare, replicare si distribuire a datelor.

Rezulta deci ca utilizatorul global cunoaste si are acces la schema globala a bazei de date (sau la o subschema a acesteia) pe care o exploateaza conform autorizarii si drepturilor sale de acces In aceeasi maniera In care ar lucra cu o baza de date locala.

Baza de date este pozitionata si distribuita pe mai multe sisteme de calcul, fiecare partitie a acesteia fiind perceputa, la nivelul nodului de retea unde este stocata, ca o baza de date centralizata care poate fi administrata si exploatata local.

Realizarea bazelor de date distribuite impune solutionarea urmatoarelor probleme:

posibilitatea accesului nemijlocit la baza de date distribuita, perceputa de utilizator ca o baza de date centralizata;

asigurarea transparentei alocarii fizice a datelor fata de utilizator;

portabilitatea software-ului, lucru deosebit de important av`nd In vedere faptul ca bazele de date sunt gestionate pe diverse tipuri de calculatoare, cu diverse SGBD-uri, sau chiar sisteme de operare;

asigurarea unui sistem eficient de catalogare. Programele de aplicatie trebuie sa fie disponibile In toate nodurile retelei pentru a realiza o exploatare eficienta a aplicatiilor globale;

asigurarea independentei logice, fizice si distributive a datelor.

Independenta distributiva face ca In conditiile schimbarii modului de distributie a partitiei bazei de date, aplicatiile si schema conceptuala globala sa nu fie influentate.

prevenirea cresterii redundantei sau a inconsistentei datelor In conditiile dezvoltarii de noi aplicatii;

administrarea eficienta a cererilor;

utilizarea eficienta a resurselor retelei de calculatoare.

5. Baze de date multimedia

Un sistem modern de prelucrare a informatiilor poate trata practic orice informatie Inregistrabila pe un suport magnetic sau optic (date numerice, texte, grafica, sunete, voce, imagini video). Insusi procesul de introducere a datelor Intr-o baza de date nu mai impune structurarea si codificarea documentelor Intr-un anume fel, datele put`nd fi prelucrate, ca atare, prin scanare sau Inregistrarea audio sau video, atas`ndu-se doar un set de caracteristici, un index cu informatii pentru regasire, consultare si modernizare.

Bazele de date multimedia stocheaza deci texte, grafice, imagini si sunet, utiliz`nd tabele tridimensionale, dezvoltate pe linii si coloane puternic structurate.

Realizarea unor astfel de baze de date ridica probleme deosebite de realizat, si anume:

gestionarea integrala a unor volume mari de date prezinta o structura complexa (obiecte);

definirea si accesul la obiecte folosind limbaje declarative;

realizarea operatiilor specifice asupra obiectelor (regasire, completare, editare);

realizarea interfetei (convivale) la Indem`na utilizatorilor.

Gestionarea acestor date "netraditionale" necesit`nd volume mari de stocare, nu se poate realiza dec`t utiliz`nd tehnologii de ultima ora, de tipul CD-ROM-urilor concepute pentru astfel de utilizari.

Domeniile de utilizare a bazelor de date multimedia se dovedesc a fi pe cat de numeroase pe atat de diverse:

- birotica;

- documentare tehnica, medicala;

- cartografie;

- instruire asistata de calculator etc..

Un  SGBD suport`nd aplicatii multimedia trebuie sa poata realiza prelucrari clasice asupra imaginilor si sa gestioneze legaturile dintre acestea. Se impune astfel necesitatea unor tehnici de cautare si acces clasice pentru bazele de date si tehnici specifice prelucrarii imaginii.

Pentru gestionarea si actualizarea documentelor multimedia pot fi utilizate doua solutii:

- creerea unei baze de date multimedia pornind de la bazele de date clasice ce suporta diferite formate. In bazele de date create, de exemplu cu FoxPro, Access, Paradox sau dBASE, se pot include si prelucra astazi sunete si imagini video la fel de usor cum s-a prelucrat p`na nu de mult doar cu text, numere si grafica;

- realizarea de baze de date multimedia specializate si orientate pe gestiunea documentelor.

Produsele multimedia folosite sunt: ARCHIS DOC-MAC, GESCO-WINDOWS, IMAGE PALS-WINDOWS.

BDI reclama deci, utilizarea tehnologiilor multimedia. Trebuie subliniat ca diferite medii, precum imaginiile sau sunetele, atunci c`nd sunt aduse In forma digitalizata, consuma o mare capacitate de suport de memorie. Pe l`nga suport de memorie, tehnologiile multimedia reclama dispozitive speciale pentru introducerea/extragerea datelor: cititor optic de caractere, scanner, plotter, sintetizator de date etc..

O mare cantitate de date poate fi cu adevarat utila numai In conditiile utilizarii unor metode adecvate de organizare si regasire. Modelul datelor utilizat in cadrul BDI trebuie sa ofere datelor o structura flexibila care sa permita Incorporarea in baza de date atat a caracteristicilor structurale, cat si a celor comportamentale ale realitatii reflectate informational.

BDI prin facilitatile de interferentiere pe care le au dob`ndesc un caracter dinamic cu un comportament relativ autonom, care initiaza actiuni fara interventii externe asupra ei.

6. Baze de date orientate obiect

Permit creerea de obiecte complexe, din componente mai simple, fiecare av`nd propriile atribute si propriul comportament. Bazele de date orientate obiecte sunt rezultatul aplicarii tehnologiei orientate pe obiecte In domeniul stocarii si regasirii informatiilor. Aceasta ofera posibilitatea de a reprezenta structuri de date foarte complexe cu ajutorul obictelor.

Un model de date orientate pe obiecte are la baza notiunea de entitate conceptuala si defineste un obiect ca o colectie de proprietati care descriu entitatea. Nu exista un "model orientat pe obiecte" propriu-zis, care sa descrie In mod coerent structura si functionarea unei baze de date orientate pe obiecte.

Principalele concepte care stau la baza unui model orientat pe obiecte sunt:

obiectul - reprezinta o unitate identificabila si cu continut propriu, care se deosebeste de ceea ce o Inconjoara;

Incapsularea - este o caracteristica ascunsa a starii obiectului prin care, desi structura obiectului si modul de actiune al metodelor sale nu pot fi accesate si actualizate direct de catre un agent extern, totusi acestea pot fi modificate indirect prin intermediul mesajelor;

persistenta - care este o proprietate a datelor sau obiectelor care implica existenta mai Indelungata a acestora fata de procesul care le-a creat. Este proprietatea prin care starea bazei de date asigura executia unui proces pentru a fi refolosit ulterior In alt proces;

clasa - care cuprinde obiecte care au acelasi fel de atribute si comportament;

tipul - care sintetizeaza elementele comune ale unui set de obiecte cu aceleasi caracteristici;

mostenirea - este un concept puternic care, conduce la posibilitatea de reutilizare a codului deoarece Intr-o baza de date orientata obiect, clasele sunt aranjate Intr-o ierarhie, In care fiecare clasa mosteneste toate atributele si metodele superclasei din care face parte;

polimorfismul - se refera la faptul ca, la primirea unei mesaj, stabilirea metodei care se aplica se face In mod dinamic, In functie de clasa obiectului In cauza;

identitatea - este un mijloc de a distinge un obiect de altul, ea asigur`nd si persistenta datelor;

domeniul.

Nu exista un consens general asupra modelului de date orientate obiect. Aceasta presupune urmatoarele aspecte:

obiectele sunt entitati de baza care Incorporeaza structuri de date si operatii;

fiecare obiect are asociat un identificator care este unic si asigurat de sistem;

clasele descriu tipuri generice pe obiecte;

clasele sunt Inrudite prin mostenire. Clasele sunt legate intre ele prin relatii de superclasa respectiv subclasa, pentru a forma ierarhii de clase;

definirea unei clase este mecanismul de specificare a schemei bazei de date.

Schema bazei de date cuprinde toate clasele care au fost definite pentru o aplicatie particulara.

definirea unei clase poate include tipuri de date definite de sistem sau de utilizator cum ar fi: voce, grafica, imagine.

O schema completa de baza de date poate consta din una sau mai multe ierarhii de clase impreuna cu relatiile structurale. Schema bazei de date poate fi modificata dinamic, in functie de necesitatile utilizatorilor.

Modificarea schemei presupune:

definirea unei taxonomii si a unui model al schimbarilor. Taxonomia defineste un set de schimbari semnificative ale schemei, iar modelul furnizeaza o baza pentru specificarea semanticilor schimbarilor schemei;

implementarea schimbarilor schemei. Pot fi identificate doua tipuri de schimbare a schemei unei baze de date orientate pe obiecte:

1. Schimbari referitoare la modul de definire al unei clase - care include schimbarile atributelor si metodelor definite pentru o data, cum ar fi schimbarea numelui sau domeniului unui atribut, adaugarea, stergerea unui atribut sau metode.

2. Schimbari referitoare la structura ierarhica de clase care include adaugarea sau stergerea unei clase si schimbarea relatiilor superclasa/subclasa dintre o pereche de clase.

Bazele de date orientate pe obiect se caracterizeaza prin usurinta cu care lucreaza cu diferite tipuri de date.

Termenul de sistem de baza de date orientat obiect, folosit pentru prima data in 1984, a fost legat de sistemul GEMSTONE, care este o extensie a limbajului orientat obiect SmallTalk. Tuplurile sunt reprezentate prin obiecte, variabilele de instanta juc`nd rol de atribute. Acest tip de reprezentare nu permite definirea cu usurinta a structurilor complexe. Performantele realizate nu au fost satisfacatoare.

SGBD ORION, un alt sistem de baza de date orientate obiect, pune accentul pe cereri ce utilizeaza predicate, gestiunea versurilor, obiecte compuse, evolutia dinamica a schemei si gestiunea datelor multimedia.

Alte sisteme de gestiune al bazelor de date orientate obiect sunt: IRIS, Object-SQL, O2.

7. Bazele de date deductive

Baza de date deductiva (BDDe) este una din realizarile extrem de convingatoare din domeniul bazelor de date inteligente (BDI).

BDI trebuie sa permita tratarea unei mari cantitati de date, provenind din diferite surse, sub diferite forme de prezentare (texte, imagine, sunet etc.).

In deceniul opt s-a consacrat un nou concepr, cel al bazelor de date inteligente (BDI). Acestea sunt rezultatul progreselor Inregistrate In domeniul unor tehnologii informatice de v`rf: baze de date multimedia, programarea orientata obiect, precum si tehnologiile de realizare a rationamentelor automate (programarea logica).

Bazele de date inteligente s-au manifestat si in domeniul inteligentei artificiale (mai precis al bazelor de cunostinte), fiind considerate "punti" de trecere din spre bazele de date catre bazele de cunostinte.

Realizarea de SGBD-uri inteligente (SGBDI) a marcat un pas calitativ important, acestea fiind capabile sa opereze cu dinferente (rationamente). Utilizatorul  are astfel posibilitatea de a manipula direct semantica bazei de date, SGBD-ul put`nd rezolva cereri complexe reprezent`nd caracter recursiv si chiar sa realizeze rationamente pentru deducerea datelor solicitate de utilizator, chiar atunci c`nd acestea nu se afla explicit memorate in baza de date.

8. Baze de date functionale

Sunt definite ca un ansamblu de functii numerotate. Functiile sunt utilizate atat pentru definirea atributelor de entitate, deci pentru descrierea entitatilor, c`t si pentru exprimarea asocierilor dintre entitati. Descrierea datelor si a relatiilor dintre acestea cu ajutorul notiunii de functie face ca manipularea datelor sa se poata realiza pe baza programarii functionale, sa fie deci o manipulare functionala.

Modelul functional al datelor generalizeaza ideea conform careia rezultatul unei functii este dependent functional de argumente, In sensul ca nu este necesara reprezentarea precisa nici a argumentelor si nici a rezultatelor aplicarii functiei, ci numai a tipului lor.

Modelul functional face referiri la doua tipuri de elemente, si anume:

entitatea - care reprezinta un anumit tip de date, care identifica un obiect unic in baza de date si uzual, un obiect unic din realitate;

functia - care poate fi interpretata drept o grupare de multimi. O functie de un argument reprezinta un procedeu, o regula de asociere a unei valori dintr-un domeniu cu o alta valoare.