книги / Структурный подход к организации баз данных

полнить всего одну операцию ввода-вывода. Следовательно, до тех пор, пока группирование У1А ЗЕТ моделируется с помощью способа ОЩЕСТ скорость обработки будет низкой.

Создается впечатление, что способ ОЩЕСТ внедрен в некоторых СУБД вследствие того, что он описан в спецификациях РГБД КОДАСИЛ 1971 г. Однако в более позднем отчете КОДАСИЛ (1978 г.) описания способа размещения ОЩЕСТ нет (см. список литературы в конце гла­ вы). Вместо термина 1осаБоп тос1е употребляется термин р1асетеп1 тойе* и допускаются три варианта размещения (р1асетеп1):

. САЬС;

•У1А ЗЕТ;

•5Е(ЗиЕ1ЧТ1АЬ... (при этом способе осуществляется упорядоченное группирование записей в заданном диапазоне страниц).

3. У1А ЗЕТ

КЕСОНО ЫАМЕ 15 — имя-зайиси ЬОСАТЮЫ МСЮЕ 15 У1А имя-набора 5ЕТ

„Имя-записи» является именем члена набора, идентифицируемого «именем-набора». В наборе «имя-набора» могут участвовать другие чле­ ны, а «имя-записи» может быть членом или владельцем других наборов. Выбор способа размещения У1А ЗЕТ приводит к тому, что физически записи хранятся рядом с другими членами набора.

В примере из гл. 4 (рис. 4.22, который для удобства приводится еще раз под номером 8.21) определим, что

КЕССНШ ЫАМЕ 15 ДАТА-ОПЕРАЦИИ-И-ОПЕРАЦИЯ ЬОСАТЮЫ МСЮЕ 15 У1А ОПЕРАЦИЯ-ПАЦИЕНТ 5ЕТ

На рис. 8.21 показаны типы наборов. Экземпляры наборов приведены на рис. 8.21а (рис. 4.23 в гл. 4).

Вданном случае членство записи ДАТА-ОПЕРАЦИИ-И-ОПЕРАЦИЯ

внаборе ОПЕРАЦИЯ-ПАЦИЕНТ должно означать нечто большее, чем

ее членство в наборе ПАЦИЕНТ-ОПЕРАЦИЯ. При хранении записи-связ­ ки типа ДАТА-ОПЕРАЦИИ-И-ОПЕРАЦИЯ она войдет как в набор ОПЕРАЦИЯ-ПАЦИЕНТ, так и в набор ПАЦИЕНТ-ОПЕРАЦИЯ. Однако будет сделана попытка обеспечить физическое следование владельца и членов в экземпляре набора ОПЕРАЦИЯ-ПАЦИЕНТ. Таков смысл, вкла­ дываемый в понятие способа размещения У1А ЗЕТ в большинстве суще­ ствующих СУБД. Если способ размещения не определен, по умолчанию используется способ 5У8ТЕМ.

4. 5УЗТЕМ

При этом способе СУБД полностью берет на себя размещение нового экземпляра записи. Программист здесь не принимает непосредственного участия в размещении, как при способе ОЩЕСТ , значения первичного ключа не используются, как при способе САЬС, и, наконец, в отличие от способа У1А ЗЕТ, не обеспечивается физическое следование записей в наборе. Тем не менее в большинстве коммерческих систем этот способ не реализован.

Теперь необходимо ввести еще три понятия: ИНДИКАТОР ТЕКУ­ ЩЕГО СОСТОЯНИЯ, ВЫБОР ЭКЗЕМПЛЯРА НАБОРА И ПОИСК В

* На русский язык термины 1осаИоп т ойе и р1асетеп1 т ойе переводятся одинаково — «способ размещения».— Примеч. ред.

ОТСОРТИРОВАННОМ НАБОРЕ (СИККЕМСУ, ЗЕТ ОСШКЕМСУ 5ЕЬЕСПСЖ, ЗОКТЕЭ ЗЕТ Р1Ш ).

Рис. 8.21. Представление данных с использованием сетевой модели (как на рис. 4.22). Взаимосвязь «многие ко многим» вводится двумя типами наборов:

1.ПАЦИЕНТ-ОПЕРАЦИЯ;

2.ОПЕРАЦИЯ-ПАЦИЕНТ

СЦККЕЫСУ

При всей сложности понятия индикатора текущего состояния в основе его лежит простая идея. Не вдаваясь в подробности, можно считать, что это индикация записи, только что задействованной в определенном классе взаимосвязей. Сложность состоит в возможности одновременного задей­ ствования большого числа индикаторов текущего состояния. Например, в системе управления базами данных ЭВМЗ-10/20 фирмы ОЕС определе­ ны следующие классы индикаторюв текущего состояния:

Каждые область, запись и набор в представлении пользователя будут иметь свой индикатор текущего состояния. Причина введения та­ кого большого числа индикаторов текущего состояния заключается в том, что большинство глаголов языка манипулирования данными изме­ няет положение «курсора» в базе данных. Однако при смене положения «курсора» обычно желательно сохранять информацию о его предыдущем положении. Отслеживание положения позволяет легко «проходить» по сложным структурам. При смене положения «курсора» индикаторы теку­ щего состояния обновляются, но только соответствующие. Например, если при наличии двух областей происходит обращение к записи в одной

Рис. 8.21а. Экземпляры наборов ПАЦИЕНТ-ОПЕРАЦИЯ (ПО) и ОПЕРАЦИЯ-ПАЦИЕНТ (ОП) сетевой модели данных, показанной на рис. 4.23

Приведенный алгоритм показывает, как работать с индикатором текущего состояния. Преимущество рассмотренного принципа в его про­ стоте. По сути, это вполне естественный способ обработки структур.

Чем сложнее структура данных, тем важнее роль индикатора текущего состояния.

Далее рассмотрим ВЫБОР ЭКЗЕМПЛЯРА НАБОРА (ЗЕТ ОССиККЕГМСЕ ЗЕБЕСТКЖ).

ЗЕТ ОССЦКРЕЫСЕ 5ЕБЕСТЮЫ

Выше мы ввели понятие индикатора текущего состояния и объяс­ нили, как программа осуществляет выбор экземпляров набора. Пред­ полагается, что программа устанавливает верное значение индикатора текущего состояния и тем самым осуществляет «навигацию» по базе данных. При таком методе программирования должна быть известна структура данных. Это так называемый

ВЫБОР ЭКЗЕМПЛЯРА НАБОРА ПО ИНДИКАТОРУ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ НАБОРА

(ЗЕТ ОССИККЕЫСЕ 5ЕБЕСТ1СЖ 13 ТН1Ш СИККЕМТ ОР ЗЕТ)

Другой способ выбора экземпляра набора в меньшей степени зависит от знания структуры данных. Однако по-прежнему пользователь должен располагать информацией о существующих взаимосвязях. Это так называемый

ВЫБОР ЭКЗЕМПЛЯРА НАБОРА ПО СПОСОБУ РАЗМЕЩЕНИЯ ВЛАДЕЛЬЦА

(ЗЕТ ОСС1ЖКЕМСЕ БЕЬЕСПСЖ ТН1Ш ЬОСАТКЖ МСГОЕ ОР (ЖЫЕН)

При таком методе СУБД должна установить индикатор текущего состояния для записи-владельца. С помощью этого индикатора текущего состояния она затем может установить индикатор текущего состояния для записи-члена. Возможны три варианта, соответствующие трем спо­ собам размещения записи-владельца:

1. Если способ размещения записи-владельца — САБС, то програм­

мист обязан представить ключ функции САБС. Программа не должна определять адрес размещения записи-владельца.

2.Если способ размещения записи-владельца — ЭШЕСТ, то програм­ мист обязан представить ключ функции ОЩЕСТ. Аналогично первому варианту программа не должна определять адрес размещения записивладельца.

3.Если способ размещения записи-владельца — У1А 5ЕТ, то программист обязан обеспечить передачу СУБД информации о том, какой экземпляр записи-владельца она должна использовать. В этом случае запись-владе­ лец будет частью упорядоченного набора. Таким образом, необходимо обеспечить наличие только ключа упорядочения. По мере поиска экземпля­ ров СУБД анализирует способ размещения владельца данного владельца. Единственным ограничением является необходимость завершения цепочки ВЫБОР ЭКЗЕМПЛЯРА НАБОРА ПО СПОСОБУ РАЗМЕЩЕНИЯ ВЛА­ ДЕЛЬЦА при обнаружении записи с опцией САБС, ОЩЕСТ или 5У5ТЕМ.

Преимущество этого метода при создании прикладных программ двояко. Для отыскания записи не требуется программирование прохожжения по структуре базы данных. Необходимо лишь обеспечить наличие соответствующих ключей упорядочения для способов размещения САБС

владельца. Последний член будет содержать указатель на запись-вла­ дельца, замыкая таким образом цепь. Замкнутая цепь иногда называется кольцом. Некоторые реализации не предусматривают замыкания цепи.

Если записи ПАЦИЕНТ назначен способ размещения САЬС^ то возможен независимый от набора доступ к записи «Джон Уайт», а за­ тем — последовательный доступ к записям-членам с помощью указателей ЫЕХТ (СЛЕДУЮЩИЙ). Однако если записи ОПЕРАЦИЯ назначен способ размещения САЬС, то возможен также независимый доступ к каж­ дой записи-члену набора и обработка ее вместе *с другими членами набора.

Для цепной структуры применение указателя ЫЕХТ (СЛЕДУЮ­ ЩИЙ) обязательно. Часто оказывается целесообразным ограничивать длину цепи с указателем NЕXТ. Если число записей-членов в наборе велико, операция исключения записи-члена может потребовать много времени. После удаления записи-члена необходимо обращение к предыду­ щей записи-члену для обновления указателя ЫЕХТ. Единственный способ добраться до предыдущей записи — обойти всю цепь, хотя в некоторых СУБД предусмотрено хранение адреса предыдущей записи, если она ис­ пользовалась для поиска.

С другой стороны, при сцеплении со СЛЕДУЮЩИМ (ЫЕХТ) нужно иметь в виду, применяется ли способ размещения У1А 5ЕТ для запи­ сей-членов. Если да, то вполне вероятно нахождение этих записей на той же странице области. АБД должен определить соотношение размера страницы, размера набора и частоты удаления.

В большинстве реализаций наличие набора однозначно определяет необходимость наличия указателя ЫЕХТ.

ЫЕХТ и РКЮК

При использовании цепной структуры указатель РКЮК позволяет существенно ускорить удаление записи-члена. Наличие двух указателей ЫЕХТ и РКЮК аналогично заданию в каждой записи двух значений ключей соседних записей, В результате при удалении записи из большого набора весьма просто осуществить доступ и к ее соседним записям (рис. 8.23).

Указатель РЩОК (ПРЕДЫДУЩИЙ) расширяет возможности, пре­ доставляемые указателем NЕXТ. С его помощью легко обновить указа­ тель после исключения записи-члена. Однако проблема обращения от запи­ сей-членов к владельцу остается. Положим, записи-члену ОПЕРАЦИЯ назначен способ размещения САЬС. Если потребуется,идентификация всех пациентов, которым сделана операция «удаление камней из желчного пузыря», единственным способом найти записи-владельцы является цик­ лический поиск по цепи с помощью указателей ЫЕХТ или РКЮР. Если АБД предвидит возможность частого обращения к владельцу от членов, необходимо обеспечить включение указателя ОАУЫЕК (ВЛАДЕЛЕЦ, рис. 8.24). Это целесообразно и в том случае, когда для члена, с которым ассоциируется владелец, не объявлено «ШСАТ1СЖ МСЮЕ 15 У1А ЗЕТ ЫАМЕ». В некоторых реализациях записи индекса для упорядоченных наборов содержат также указатели ОАУЫЕК.

Наличие указателя 0\УЫЕК повышает эффективность доступа к вла­ дельцу набора, если доступ к записи-члену осуществляется через другие экземпляры набора или с применением одного из основных методов доступа. Поиск владельца может также осуществляться с помощью ука­ зателей МЕХТ или РЩОК, но при этом появляется вероятность выборки большого числа ненужных записей при прохождении по набору.

Тип записи- —

\1

Тип

записи

Владельца

Тип записи-•

Р ис 8.24. Цепь для экземпляра набора. Используются указатели ЫЕХТ, РК1-

ОК и 0 \УЫЕК