Виды СУБД и их характеристики

Системы управления базами данных (СУБД) являются неотъемлемой частью современного информационного мира. Они позволяют хранить, управлять и обрабатывать огромные объемы данных. Существует несколько основных видов СУБД, каждый из которых имеет свои особенности и применение.

Реляционные СУБД — это наиболее распространенный вид СУБД, который основан на реляционной модели данных. Он использует таблицы для организации и хранения данных и позволяет выполнять сложные запросы и связывать данные из разных таблиц.

Иерархические и сетевые СУБД — это устаревшие виды СУБД, которые использовались в прошлом для хранения и организации данных. Они имеют иерархическую или сетевую структуру данных и обычно применяются в специализированных областях, таких как банки, телекоммуникации и авиация.

Объектно-ориентированные СУБД — это новое поколение СУБД, которые позволяют хранить и управлять объектами вместо традиционных записей в таблицах. Они находят широкое применение в разработке программного обеспечения, игровой индустрии и других областях, где объектно-ориентированный подход является предпочтительным.

Следующие разделы статьи:

1. Реляционные СУБД: принципы работы, основные характеристики и преимущества.

2. Иерархические и сетевые СУБД: их история, особенности и сфера применения.

3. Объектно-ориентированные СУБД: что они из себя представляют, особенности и практическое применение.

Эта статья поможет вам разобраться в различных видах СУБД и выбрать наиболее подходящий для ваших потребностей.

Виды СУБД для 1С. Пример из курса по Администрированию.

Виды СУБД и их характеристика

СУБД (системы управления базами данных) являются основой для работы с данными в компьютерных системах. Существует несколько видов СУБД, каждый из которых имеет свои особенности и предназначение.

Реляционные СУБД

Реляционные СУБД являются наиболее распространенным видом СУБД. Они основаны на реляционной модели данных, где данные представлены в виде таблиц, состоящих из строк и столбцов. Каждая таблица представляет отдельную сущность, а столбцы представляют атрибуты этой сущности. Реляционные СУБД обеспечивают структурирование данных и поддержку языка SQL для выполнения запросов и манипуляции данными.

Примеры реляционных СУБД:

• MySQL;
• Oracle;
• Microsoft SQL Server;
• PostgreSQL.

Иерархические СУБД

Иерархические СУБД организуют данные в виде иерархической структуры. Эта структура представляет собой древовидную систему, где каждый узел имеет одного родителя и может иметь несколько дочерних узлов. Иерархические СУБД хорошо подходят для описания иерархических данных, таких как файловые системы или организационные структуры предприятий.

Примеры иерархических СУБД:

• IBM Information Management System (IMS);
• Adabas;
• Network Database Management System (NDM).

Сетевые СУБД

Сетевые СУБД также организуют данные в виде древовидной структуры, но в отличие от иерархических СУБД позволяют узлам иметь несколько родителей. Это позволяет более гибко описывать связи между данными и обрабатывать сложные структуры. Сетевые СУБД практически не используются в современных системах, однако некоторые старые приложения все еще используют этот тип СУБД.

Примеры сетевых СУБД:

• Integrated Data Store (IDS);
• Integrated Database Management System (IDMS).

Объектно-ориентированные СУБД

Объектно-ориентированные СУБД предоставляют средства для хранения и обработки сложных объектов, таких как изображения, звуки или видео. Они позволяют использовать объектно-ориентированные принципы программирования и предоставляют богатый набор функциональных возможностей для работы с объектами. Объектно-ориентированные СУБД подходят для разработки приложений, где важна обработка сложных структур данных.

Примеры объектно-ориентированных СУБД:

• Objectivity/DB;
• FastObjects;
• db4o.

Реляционные базы данных

Реляционные базы данных – это один из наиболее популярных видов субд (систем управления базами данных), используемых для хранения и организации структурированных данных. Они основаны на реляционной модели данных, разработанной Эдгаром Коддом в 1970-х годах.

Реляционная модель данных представляет данные в виде таблиц, называемых отношениями. Каждое отношение состоит из множества строк, называемых кортежами, и столбцов, называемых атрибутами. Каждый атрибут имеет свое уникальное имя и определенный тип данных.

Преимущества реляционных баз данных

Реляционные базы данных имеют несколько преимуществ, делающих их популярными в различных областях:

• Простота использования: Реляционные базы данных легко понять и использовать благодаря своей простой структуре таблиц и запросов.
• Гибкость: Они позволяют изменять структуру базы данных путем добавления, изменения или удаления таблиц и связей без необходимости переписывания приложений, использующих базу данных.
• Целостность данных: Реляционные базы данных обеспечивают механизмы для поддержания целостности данных, что гарантирует их надежность и точность.
• Масштабируемость: Они могут обрабатывать большие объемы данных и поддерживать множество пользователей.

Примеры реляционных баз данных

На сегодняшний день существует множество реляционных баз данных, используемых в различных областях. Некоторые из них:

Это только небольшой список из множества доступных реляционных баз данных. Каждая из них имеет свои особенности и применяется в соответствующих областях.

Иерархические базы данных

Иерархическая база данных (ИБД) – это тип базы данных, в которой данные организованы в виде иерархической структуры. Одной из особенностей иерархических баз данных является то, что они имеют только одну главную таблицу, называемую корневой. Все остальные таблицы связаны с корневой таблицей с помощью иерархических отношений. Этот тип баз данных активно использовался в прошлом, особенно в системах управления данными на компьютерах с малым объемом памяти.

Основные характеристики иерархических баз данных:

• Иерархическая структура: данные организованы в виде древовидной структуры, где каждый элемент имеет родительский элемент, кроме корневого элемента.
• Однонаправленные связи: связи между элементами базы данных только однонаправленные. То есть каждый элемент имеет ссылку на его родительский элемент, но не на дочерние элементы.
• Главная таблица: иерархическая база данных имеет только одну главную таблицу, которая является корневой.
• Жесткая структура: структура иерархической базы данных заранее определяется и не может быть изменена в процессе использования. Новые таблицы могут быть добавлены только как дочерние элементы существующих таблиц.
• Быстрый доступ: иерархические базы данных обладают быстрым доступом к данным благодаря использованию ссылок на родительские элементы.

Иерархические базы данных обладают некоторыми преимуществами, такими как быстрый доступ к данным и простота использования. Однако, они имеют и некоторые ограничения. Например, изменение структуры базы данных может быть сложным и требует изменения всех связанных записей. Кроме того, они менее гибкие, чем другие типы баз данных, такие как реляционные базы данных.

Сетевые базы данных

Сетевые базы данных — это один из видов СУБД, в которых данные хранятся в виде графа, состоящего из связанных между собой записей. Они были изобретены в 1960-х годах и использовались вплоть до появления реляционных баз данных.

Особенностью сетевых баз данных является то, что они используют сетевую структуру для организации данных. В отличие от реляционных СУБД, где данные хранятся в виде таблиц, сетевые базы данных используют связи между записями для представления сложных связей между данными.

Структура сетевой базы данных

Основными компонентами структуры сетевой базы данных являются:

• Сегменты данных — это наборы записей, которые хранятся в базе данных.
• Типы записей — определяют структуру данных, хранящихся в каждом сегменте данных.
• Ключи доступа — это ссылки на связанные записи в других сегментах данных.

Сетевая структура позволяет представлять сложные отношения между записями, такие как «один-ко-многим» и «многие-ко-многим». Например, в сетевой базе данных сотрудники могут быть связаны с проектами, а проекты — с клиентами. Это позволяет эффективно организовать и обрабатывать такую информацию, как список сотрудников, связанных с определенным проектом, или список клиентов, связанных с определенным сотрудником.

Преимущества и недостатки

Сетевые базы данных имеют свои преимущества и недостатки:

• Преимущества:
  • Удобство работы с комплексными связями между данными.
  • Высокая производительность при выполнении запросов, требующих множественных связей.
• Недостатки:
  • Сложность проектирования и поддержки структуры базы данных.
  • Ограниченная гибкость для изменения структуры данных.
  • Необходимость знания специфического языка запросов для доступа к данным.

Применение

Сетевые базы данных наиболее полезны в случаях, когда данные имеют сложную структуру и множественные связи между записями. Это может быть полезно для различных отраслей, таких как банки, телекоммуникации, здравоохранение и т. д.

Сетевые базы данных обеспечивают эффективную и удобную структуру для хранения и управления сложными данными с множественными связями. Однако, из-за своих недостатков, сетевые базы данных сегодня используются реже, чем реляционные СУБД, к которым имеется широкий доступ и более простые средства работы.

Объектно-ориентированные базы данных

Объектно-ориентированные базы данных (ООБД) — это тип баз данных, который основан на принципах объектно-ориентированного программирования. В отличие от реляционных баз данных, которые хранят данные в виде таблиц, ООБД представляют данные в виде объектов, которые имеют свои свойства и методы.

Основные характеристики объектно-ориентированных баз данных включают:

1. Инкапсуляция данных и методов

ООБД позволяют объединить данные и методы, работающие с этими данными, в единую сущность — объект. Это обеспечивает инкапсуляцию, которая позволяет скрыть детали реализации и обеспечивает доступ к объекту только через его публичные методы.

2. Наследование

ООБД поддерживают наследование, которое позволяет создавать иерархии объектов, где каждый объект наследует свойства и методы от своего предка. Наследование упрощает создание и поддержку базы данных, так как можно использовать уже существующие объекты и их функциональность.

3. Полиморфизм

Полиморфизм в ООБД позволяет использовать один и тот же интерфейс для работы с различными типами объектов. Это упрощает разработку и поддержку базы данных, так как можно использовать общие методы для работы с различными типами данных.

4. Система типов

ООБД имеют богатую систему типов, которая позволяет определить пользовательские типы данных, такие как классы и объекты, и связи между ними. Это позволяет более гибко описывать данные и их отношения в базе данных.

5. Отношения между объектами

В ООБД можно определить различные виды отношений между объектами, такие как агрегация, композиция, ассоциация и наследование. Это позволяет моделировать сложные структуры данных и связи между ними, что делает ООБД более гибкими и мощными инструментами для хранения и обработки данных.

XML базы данных

XML базы данных — это тип баз данных, которые используют структурированный язык разметки XML (Extensible Markup Language) для хранения и организации данных. XML — это язык, разработанный для представления и передачи данных в универсальном формате, который может быть прочитан как человеком, так и машиной.

XML базы данных предоставляют возможность хранить данные в виде иерархической структуры, состоящей из тегов и элементов. Теги определяют тип данных, а элементы содержат фактические значения. Этот подход позволяет легко организовать иерархическую структуру данных и обеспечить более гибкое хранение и извлечение информации.

Преимущества XML баз данных

• Гибкость: XML базы данных позволяют хранить данные различных типов и структур, что делает их универсальными и адаптивными к различным задачам.
• Легкость в использовании: XML является простым и понятным языком разметки, что делает его доступным для широкого круга пользователей.
• Расширяемость: XML базы данных могут легко расширяться и адаптироваться для добавления новых типов данных или изменения существующих.
• Возможность совместного использования данных: XML предоставляет возможность обмена данными между различными системами и приложениями, что делает его удобным для интеграции.

Пример использования XML баз данных

Представим, что у нас есть база данных, которая хранит информацию о книгах в библиотеке. Мы можем использовать XML для создания иерархической структуры данных, где каждая книга будет представлена как элемент с тегом «книга», а различные атрибуты и значения будут сохранены внутри этого элемента.

В этом примере каждая книга представлена элементом «книга», а каждый столбец является атрибутом этого элемента. Мы можем легко добавлять новые книги или изменять информацию о существующих книгах, просто добавляя или изменяя элементы и их значения в XML базе данных.

Таким образом, XML базы данных предоставляют гибкий и универсальный формат для хранения и организации данных, что делает их полезными во многих областях, от веб-разработки до управления информацией.

1. Основные сведения о БД и СУБД. 1.1. Основные понятия.

NoSQL базы данных

NoSQL (Not only SQL) — это подход к созданию базы данных, который отличается от реляционных баз данных (SQL) и предоставляет несколько другую модель хранения и обработки данных. NoSQL базы данных стали популярными в последние годы благодаря своей гибкости, масштабируемости и способности эффективно работать с большими объемами данных.

NoSQL базы данных решают проблемы схемы данных в реляционных базах данных. В отличие от SQL баз данных, NoSQL предоставляет гибкую схему, что означает, что данные могут быть хранены без определенной структуры и могут быть добавлены, изменены или удалены без необходимости изменения всей базы данных. Это делает NoSQL подход подходящим для работы с неструктурированными данными, такими как текстовые документы, JSON-объекты или графы.

Характеристики NoSQL баз данных:

• Гибкость схемы данных: NoSQL базы данных не требуют строгой схемы данных, что позволяет добавлять, изменять или удалять поля в документах без необходимости изменения всей базы данных.
• Горизонтальное масштабирование: NoSQL базы данных легко масштабируются горизонтально, то есть позволяют добавлять новые серверы и увеличивать производительность и пропускную способность при увеличении объема данных. Это делает их подходящими для работы с большими объемами данных.
• Высокая доступность: NoSQL базы данных обычно обеспечивают высокую доступность данных, так как они реплицируют данные на несколько серверов. Если один сервер недоступен, данные все равно будут доступны на других серверах.
• Поддержка различных моделей данных: NoSQL базы данных поддерживают различные модели данных, такие как документы, ключ-значение, столбцы и графы. Это позволяет выбрать подходящую модель для каждого конкретного случая использования.

Виды NoSQL баз данных:

Существует несколько различных видов NoSQL баз данных, каждый из которых предоставляет разные возможности:

Графовые базы данных

Графовые базы данных (Graph Databases) — это вид субд, использующий структуру графа для организации и хранения данных. Граф — это совокупность вершин и ребер, где вершины представляют сущности данных, а ребра — их отношения. Этот подход позволяет эффективно моделировать сложные взаимосвязи между данными и выполнять сложные запросы.

Основные характеристики графовых баз данных:

• Графовая модель: Графовая база данных основана на математической модели графа, что позволяет легко представлять и работать с связями между данными. Это отличает ее от традиционных реляционных баз данных, где данные организованы в виде таблиц.
• Связи: Одной из ключевых особенностей графовых баз данных является возможность представления сложных взаимосвязей между данными. Благодаря этому, графовые базы данных прекрасно подходят для моделирования социальных сетей, генеалогических деревьев, логистических сетей и других ситуаций, где важно анализировать связи между объектами.
• Гибкость: Графовые базы данных позволяют эффективно моделировать различные типы данных и их взаимосвязи, включая сложные иерархии, множественные связи и атрибуты.
• Эффективность: Благодаря оптимизированной структуре графовых баз данных, выполнение сложных запросов может происходить значительно быстрее, чем в реляционных базах данных.

Графовые базы данных находят применение в различных областях, включая социальные сети, рекомендательные системы, геоинформационные системы, биоинформатику и другие. Они позволяют анализировать сложные взаимосвязи между данными и находить скрытые паттерны, что делает их мощным инструментом для представления и анализа данных.

Временные базы данных

Временные базы данных (ВБД) представляют собой особый тип базы данных, который используется для хранения и обработки временной информации. Они являются важным инструментом в различных областях, таких как финансы, логистика, медицина и другие, где необходимо управлять данными, связанными с временем.

Основная особенность временных баз данных заключается в том, что они предоставляют возможность хранить данные, которые имеют временную привязку, то есть данные, которые изменяются в процессе времени или имеют ограниченный срок действия. Это позволяет эффективно управлять временными данными, такими как записи о событиях, транзакциях, состояниях объектов и т.д.

Характеристики временных баз данных

• Временная привязка: Временные базы данных предоставляют возможность хранить данные, которые имеют временную привязку, что позволяет эффективно управлять изменяющимися данными и ограничивать доступ к устаревшей информации.
• Доступ к историческим данным: Временные базы данных обеспечивают возможность получения доступа к историческим данным, то есть данным, которые были актуальными в определенный момент времени. Это полезно для анализа и предсказания трендов, а также для восстановления информации в случае сбоев или ошибок.
• Временные операции: Временные базы данных предоставляют специальные операции для работы с временными данными, такие как запросы на определенный период времени, агрегирование данных по времени, поиск объектов на определенный момент времени и т.д. Это позволяет выполнять сложные аналитические операции и получать нужную информацию.
• Эффективность: Временные базы данных оптимизированы для работы с временными данными, что позволяет достичь высокой производительности и быстродействия при обработке и хранении временной информации.
• Ограничение по времени: Временные базы данных могут иметь ограниченный срок действия, после которого данные удаляются или архивируются. Это позволяет управлять ресурсами и хранить только актуальную информацию.