Mavzu: MA'LUMOTLAR MODELLARI
1. Ma’lumotlar modeli tushunchasi
2. Ma'lumotlarning iyerarxik modellari
3. Ma'lumotlarning tarmoq modellari
4. Ma'lumotIarning relatsion modellari
MA'LUMOTLAR BAZASI MANTIQIY
MODELLAR TURLARI
Istalgan MB yadrosini ma'lumotlar modeli hisoblanadi.
Ma'lumotlar modeli - bu ma'lumotlar tuzilmalari va ularni qayta
ishlash operatsiyalari to'plami.
Ma'lumotlar orasidagi aloqalarning o'rnatish usuliga ko'ra
ma’lumotlar modellari quyidagilarga ajratiladi:
• Ierarxik;
• tarmoq;
• relatsion modeli.
IERARXIK MODEL
IERARXIK MODEL
bu ma'lumotlar modeli, ma'lumotlar bazasi taqdimoti turli
darajadagi obyektlardan (ma'lumotlardan) iborat daraxt
(ierarxik) stuktura shaklida ifodalanadi.
Ierarxiyaning eng yuqori darajasida faqatgina bitta tugun - ildiz
bo‘ladi. Ildizdan boshqa har bir tugun, o'zidan yuqoridagi
darajada joylashgan, shu tugun uchun boshlang’ıch tugun
(yaratuvchi) deb ataladigan, boshqa tugun bilan bog'langan.
Hech qaysi element bittadan ortiq boshlang‘ich tugun bilan
bog‘lanmagan. Har bir element o‘zidan quyi darajada joylashgan
bitta yoki bir nechta element bilan bog‘lanishi mumkin. Bu
elementlar yaratilgan elementlar deyiladi. Shoxning uchida
joylashgan, lekin yaratgan elementi bo‘lmaganlar, barglar
deyiladi.
IERARXIK MODEL
Ierarxik tizimda ma'lumotlarni qidirish har
doim ildizdan boshlanadi. Keyin kerakli
darajaga etgunga qadar bir darajadan
ikkinchisiga tushish amalga oshiriladi. Tizim
orqali bir yozuvdan ikkinchisiga o'tish
havolalar yordamida amalga oshiriladi.
IERARXIK MODEL
Ierarxik modelning asosiy afzalliklari - real dunyoning
ierarxik tuzilmalarini tavsiflashning soddaligi va
ma'lumotlar strukturasiga mos keladigan so'rovlarning tez
bajarilishi, ammo ular ko'pincha ortiqcha ma'lumotlarni o'z
ichiga oladi. Bundan tashqari, har doim ildizdan kerakli
ma'lumotlarni qidirishni boshlash har doim ham qulay
emas va ierarxik tuzilmalarda ma'lumotlar bazasi bo'ylab
harakatlanishning boshqa usuli yo'q.
Ushbu kamchilik tarmoq modelida bartaraf etiladi, bu erda
hech bo'lmaganda nazariy jihatdan "barcha axborot
ob'ektlarini hamma bilan" bog'lash mumkin.
IERARXIK MODEL
• Ierarxik modelli ma'lumotlar bazalariga misollar:
• Tipik vakili (eng mashhur va keng tarqalgan) IBM (1966-1968
y.) kompaniyasining Information Management System (IMS)
hisoblanadi.
• System Development Corporation kompaniyasining TimeShared Date Management System (TDMS);
• Control Data Corporation kompaniyasining Mark IV
MultiAccess Retrieval;
• SAS Institute tomonidan ishlab chiqilgan System 2000;
• InterSystems Caché.
TARMOQ MODELI
TARMOQ MODELI
Tarmoq ma'lumotlari modeli - bu ierarxik
yondashuvning kengaytmasi bo'lgan mantiqiy
ma'lumotlar modeli, tarmoq ma'lumotlar
bazalarida strukturaviy jihat, yaxlitlik aspekti va
ma'lumotlarni qayta ishlash aspektini tavsiflovchi
qat'iy matematik nazariya.
TARMOQ MODELI
Ierarxik ma'lumotlar modeli va tarmoq ma'lumotlar modeli
o'rtasidagi farq shundaki, ierarxik tuzilmalarda avlod yozuvi
aynan bitta ajdodga ega bo'lishi kerak, tarmoq ma'lumotlar
tuzilmasida esa avlodlar yozuvi istalgan miqdordagi ajdodlarga
ega bo'lishi mumkin.
Tarmoq MB ma'lum bir turdagi yozuvning nusxalar to'plamidan
va ushbu yozuvlar orasidagi ma'lum turdagi bog'lanishlar
to'plamidan iborat.
TARMOQ MODELI
Aloqa turi quyidagi ikkita yozuv turi uchun aniqlanadi: ajdod va
avlod. Aloqa turining nusxasi ajdod yozuvi turining bir
nusxasidan va avlod yozuvi tipidagi nusxalarning tartiblangan
to'plamidan iborat. P tipidagi ajdod yozuvi va C tipidagi avlod
yozuvi bilan berilgan L turidagi aloqa uchun quyidagi ikkita shart
bajarilishi kerak:
• P tipidagi yozuvning har bir nusxasi L tipidagi aloqalarning
faqat bitta nusxasining ajdodidir;
• C tipidagi yozuvning har bir nusxasi L tipidagi aloqalarning
ko‘pi bilan bitta nusxasi bo‘ladi.
TARMOQ MODELI
Afzalliklari:
Tarmoq ma'lumotlari modelining afzalligi xotira sarflari
va samaradorligi nuqtai nazaridan samarali amalga
oshirish imkoniyatidir.
Kamchiliklarlari:
• tarmoq MB ham kamchiliklarga ega edi. Iyerarxik MB singari
tarmoqli MB ham juda qat'iydir. Munosabatlar to'plami va
yozuvlar tuzilmasi oldindan aniqlangan bo'lishi lozim. MB
tuzilmasini o'zgartirish odatda butun MB ni qayta qurishga olib
keladi.
RELATSION MODELI
Ma'lumotlarning relyatsion modeli (MRM) 1970 yilda
matematik Edgar Kodd (Codd EF) tomonidan taklif qilingan.
MRM - bu eng keng qo'llaniladigan ma'lumotlar modeli va
to'plamlar nazariyasi yordamida nazariy asos ishlab chiqilgan.
Relyatsion ma'lumotlar bazalarining asosiy tushunchalari
ma'lumotlar turi, domen, atribut, kortej, birlamchi kalit va
munosabatlar hisoblanadi.
Ma’lumotlar turi
Butun sonlar
Belgilar satri
Pul
Domenlar
Nomlar
Bo’lim
nomeri
Ish haqi
«Xodimlar»
munosabat
kalit
Xod_nomeri
Xod_fam
Xod_maoshi
Xod_bo’l_nomeri
2934
Иванов
112,000
310
2935
Петров
144,000
310
2936
Сидоров
92,000
313
2937
Федоров
110,000
310
2938
Иванова
112,000
315
Atributlar
kortejlar
Ruxsatnoma
nomeri
Birlamchi
RELATSION MODELI
MRMdagi ma'lumotlar turi tushunchasi dasturlash tillarida
ma'lumotlar turi tushunchasiga to'liq mos keladi. Odatda
zamonaviy relyatsion ma'lumotlar bazalari belgili, sonli
ma'lumotlar,
bit
qatorlari,
ixtisoslashtirilgan
sonli
ma'lumotlarni (masalan, "pul"), shuningdek maxsus (sana,
vaqt, vaqt oralig'i) ma'lumotlarni saqlashga ruxsat beradi.
Misolimizda uch turdagi ma'lumotlar bilan ish ko‘rilayapdi:
belgilar qatorlari, butun sonlar va “pul”.
RELATSION MODELI
Domen - bu ma'lumotlar elementi qabul qilishi mumkin
bo'lgan qiymatlar to'plami. Masalan, misolimizdagi
“Nomlar”domeni belgilar qatori tayanch tipida aniqlangan,
ammo uning qiymatlari faqat nomlarni ifodalaydiigan
satrlardan iborat bo‘ladi.
Domen tushunchasining semantik ma’nosini ham ta'kidlash
kerak bo‘ladi, yani ma'lumotlar bir xil domenga tegishli
bo‘lganda taqqoslash mumkin bo‘ladi. Bizning misolimizda
"Ruxsatnoma nomeri" va "Bo‘lim nomerii" domenlari butun
sonlar tipi tegishli, ammo ularni taqqoslash mumkin emas.
Domen tushunchasi
Domen tushunchasi ma'lumotlar bazalari xos tushuncha bo‘lib,
ayrim
dasturlash tillaridagi qismiy tiplar tushunchasiga
o'xshash. Umuman olganda, domen, uning elementlari tegishli
bo'lgan ma'lum bir tayanch ma'lumotlar turi, ma'lumotlar turi
elementiga qo'llaniladigan ixtiyoriy mantiqiy ifodani berish
orqali aniqlanadi. Agar bu mantiqiy ifoda hisoblanganda “chin”
natija bersa, ma'lumotlar elementi domen elementi hisoblanadi.
Munosabat tushunchasi
RMM ning asosiy strukturasi
ko‘paytmasiga
- bu domenlarning dekart
asoslangan munosabatlar.
Domen - bu
ma'lumotlar elementi qabul qilishi mumkin bo'lgan qiymatlar
to'plami (masalan, butun sonlar to'plami, sanalar to'plami, N
uzunlikdagi belgilar kombinatsiyasi to'plami va boshqalar).
Munosabat tushunchasi
D1, D2,…, Dk ixtiyoriy cheklli (turli xil bo‘lishi talab
etilmaydigan)
to'plamlar (domenlar) bo'lsin. Ushbu
to'plamlarning dekart ko'paytmasi quyidagicha aniqlanadi:
D1xD2x ... xDk = {(d1, d2, ..., dk) | di Di, i = 1,…, k}.
Dekart ko'paytma berilgan to'plam elementlari qiymatlarining
barcha mumkin bo'lgan kombinatsiyalarini olishga imkon
beradi.
Misol. D1 = (1, 2), D2 = (A, B, C) domenlari uchun dekart
ko'paytma D = D1xD2 quyidagicha bo'ladi: D = {(1, A), (1, B),
(1, C), (2, A), (2, B), (2, C)}.
Munosabat tushunchasi
Domenlarning dekart ko'paytmasi qismiy to'plami munosabatlar
deb ataladi.
Munosabat ma'lum turdagi mohiyatlar to'g'risidagi ma'lumotlar
iborat bo‘ladi. Agar uchta domenlarning
Lavozim("direktor", "buxgalter", "haydovchi", "sotuvchi"),
Ish_haqi(x|20000≤x≤80000), Ustama (1.1, 1.2, 1.3) dekart
ko'paytmasini yaratadigan bo'lsak, unda 4 * 60001 * 3 = 720012
kombinatsiyasi xosil bo‘ladi. Ammo aslida "Statlar jadvali"
munosabati har bir lavozim bittadan satr o'z ichiga oladi; aynan
domenlarning dekart ko'paytmasining qismiy to‘plami
hisoblanadi.
Munosabat tushunchasi
Munosabatning elementlari kortejlar (yoki yozuvlar) deb
nomlanadi. Munosabatning har bir korteji muayyan turdagi
moxiyatning bitta nusxasiga mos keladi. Kortej elementlari
odatda atributlar (yoki maydonlar) deb nomlanadi.
Munosabatlarning xossalari
Munosabatlar ikkita asosiy xossaga ega:
1. Munosabatda bir xil kortejlar bo'lmasligi kerak, chunki bu
to'plam.
2. Munosabatda kortejlarning tartibi mavjud emas.
Munosabat tushunchasi
Shunday qilib, munosabatlarda birinchi, ikkinchi va oxirgi kortej
mavjud emas: ma'lumotlar chiqarilganda, agar maydon
qiymatlari bo'yicha tartiblash berilmagan bo'lsa, munosabat
kortejlari ixtiyoriy tartibda ko'rsatiladi.
Munosabatni jadval sifatida ifodalash qulay, bunda satr kortej
hisoblanadi, ustun esa domenga mos keladi (TALABALAR
munosabati, 1-rasm). Jadvaldagi satrlar (munosabatdagi
kortejlar) soni munosabatlarning kardinal soni, ustunlar
(atributlar) soni munosabat darajasi deyiladi.
Domen 1
(kalit)
Reyting
daftari nomeri
C-111
C-112
C-113
C-121
Munosabat tushunchasi
Domen 2
Domen 3
Domen 4
Domen 5
Domen 6
Таълим
GURUHI
йўналиши
Аbduxakimov
Аmaliy
Amaliy-204
Jaloliddin Rustamjon matematika va
oʼgʼli
informatika
Joʼraev Jahongir
Аmaliy
Amaliy-204
Zafar oʼgʼli
matematika va
informatika
Kenjaboev
Аmaliy
Amaliy-204
Xondamir
matematika va
Ravshanjon oʼgʼli
informatika
….
Taʼlim turi
kunduzgi
Taʼlim
tili
rus
kunduzgi
rus
kunduzgi
rus
Аbdurahimov
Аmaliy
Amaliy-204
Qahromon Muhiddin matematika va
oʼgʼli
informatika
kunduzgi
rus
Talabaning F.I.Sh
1-rasm. Munosabatlarni jadval shaklida ifodalanishi
Munosabat tushunchasi
Munosabat boshqa barcha munosabatlardan farq qiladigan
nomga
ega
bo’ladi.
Munosabatlarning
atributlariga
munosabatlar doirasida noyob bo'lgan nomlar beriladi.
Munosabatga murojaat
uning nomi bo‘yicha, atributga
murojaat munosabat nomi va atributining nomi bo‘yicha
amalga oshiriladi.
Munosabat tushunchasi
Har bir atribut qaysidir domen bilan aniqlanadi, aynan bir xil
domenda munosabatning bir nechta atributlari aniqlanishi
mumkin (masalan, ish va uy telefon raqamlari).
Domen
ma'lumotlar turi, o‘chami va yaxlitligini cheklashlari bilan
beriladi: masalan, jins – bu ('E', 'A') to‘plamdan qiymat qabul
qiladigan uzunligi 1 ga teng belgilar maydoni. Relyatsion
ma'lumotlar bazalari belgilar, sonlar, sana va boshqalar shu
kabi ma'lumotlar turlarini qo'llab-quvvatlaydi
Munosabat tushunchasi
Mayburiy atributlar yoki mayburiy bo‘lmagan atributlar
bo'lishi mumkin. Mayburiy atributlar qiymatlari ma'lumotlar
bazasiga ma'lumotlar kiritish vaqtida aniqlanishi kerak. Agar
atribut mayburiy bo‘lmagan atribut bo'lsa, unda bunday
holatlar uchun NULL maxsus qiymat beriladi, uni "noma'lum
qiymat" deb talqin qilish mumkin. NULL qiymati ma'lum bir
ma'lumot turiga bog'liq emas, ya'ni har qanday ma'lumot
turida berish mumkin.
Munosabat tushunchasi
Munosabatlar atributlari, ularning ma'lumot turlari va
o'lchamlari ro'yxati munosabatlar sxemasini aniqlaydi. Bir xil
sxema bo'yicha qurilgan munosabatlar bir sxemali, turli xil
sxemalar bo'yicha qurilgan munosabatlar – turli xil sxemali
munosabatlar deb ataladi.
Munosabat tushunchasi
Munosabat kaliti – qiymatlari kortejni tasniflaydigan yoki
identifikasiyalaydigan atribut (atributlar guruhi). Masalan,
TALABALAR munosabatidagi GURUHI atributi qiymati OTM
ning barcha talabalari orasida ma'lum bir guruh talabalarini
ajratib olishga imkon beradi. Agar kalit bir nechta atributlardan
iborat bo'lsa, u tarkibiy kalit deyiladi. Agar munosabatlar
ustunida kalit qiymatlari noyob bo'lsa, unda bunday kalit
potentsial kaliti deb ataladi. Bir nechta potentsial kalitlar
bo'lishi (yoki bo'lmasligi) mumkin, lekin munosabat uchun bitta
asosiy kalit - birlamchi kalit ajratiladi. Birlamchi kalit mohiyat
nusxasini identifikasiyalaydi, uning qiymati noyob va majburiy
bo'lishi kerak. Noyob bo'lmagan kalitlar ikkilamchi kalitlar deb
ham ataladi.
Munosabat tushunchasi
RMM
guruhiy
munosabatlarini
qo'llab-quvvatlamaydi
(CODASYL versiyasiga muvofiq). Tashqi kalitlari munosabatlar
o'rtasidagi aloqalar uchun ishlatiladi. Tashqi kaliti - bu ajdod (ota)
munosabatlarining birlamchi kaliti yoki noyob kalitining nusxasi
bo'lgan tobe (avlod) munosabatlarining atributi
(Masalan,
TALABALAR munosabati bilan BAHOLAR munosabati Reyting
daftari nomeri tashqi kalitlari bilan bog'langan, 2-rasm).
Munosabat tushunchasi
Reyting daftari
nomeri
C-111
C-112
C-113
….
Fanlar
Bahosi
Dasturlash
Mexanika
Fizika
5
4
4
2-rasm. TALABALAR va BAHOLAR munosabati tashqi kalit bog'lanishi
Munosabat tushunchasi
Tashqi kaliti - bu ota-jadvalning birlamchi yoki yagona kalit qiymatlari
qismiy to'plami bo’lgan tashqi kalit qiymatlari to'plam bilan mosligiga
ko’ra butunlikka cheklash.
Tashqi kaliti bilan butunlikni cheklash ikki holatda tekshiriladi:
-tobe jadvalga yozuv qo'shganda, MBBT tobe jadvalida xuddi
shunday tashqi kalit qiymatiga ega yozuvlar yo‘ligini tekshiradi;
- yozuvlarni ota-jadvaldan o'chirishda, MBBT tobe jadvalida xuddi
shunday tashqi kalit qiymatiga ega yozuvlar yo‘ligini tekshiradi.
Munosabat tushunchasi
Demak, ma'lumotlarning relyatsion modeli - bu
ma'lumotlarni munosabatlar to'plami sifatida namoyish
qilinishiga asoslangan ma’lumotlar modeli bo‘lib, ularning
har biri ma'lum bir to'plamlarning dekart ko‘paytmasi qismiy
to'plamidir.
Relyatsion algebra amallari
RMM da ma'lumotlar bilan ishlash relyatsion algebra (RA)
amallari yoki relyatsion hisoblash yordamida amalga oshiriladi.
Relyatsion algebra to‘plamlar nazariyasiga, relyatsion hisoblash
esa matematik mantiqqa (aniqrog'i, birinchi darajali predikat
hisobiga) asoslangan. Relyatsion algebra amallarini ko'rib
chiqamiz.
Relyatsion algebra operatsiyalarining operantlari relyatsion
munosabatlar hisoblanadi. RA amallarining natijasi ham
munosabatdir.
Relyatsion algebra amallari
Relyatsion algebra operatsiyalarining operantlari relyatsion
munosabatlar hisoblanadi. RA amallarining natijasi ham
munosabatdir.
Shunday qilib, Relyatsion algebraning mexanizmi munosabat
tushunchasiga nisbatan yopiq.
Relyatsion algebra amallaridan foydalanishda munosabatlarga
ikkita cheklov qo'yadi:
- munosabatdagi ustunlar (maydonlar) tartibi belgilangan;
- munosabatlar chekli.
Relyatsion algebra amallari
Relyatsion algebraning beshta asosiy - proeksiya, tanlash, dekart
ko‘paytma, ayrma, birlashma va uchta yordamchi- ulash, kesishma va
bo'lish amallari mavjud. Yordamchi ammallar asosiylari orqali
ifodalanishi mumkin, ammo ba'zi tizimlarda foydalanuvchilarga qulay
bo'lishi uchun maxsus buyruqlar (kalit so'zlar) yordamida amalga
oshiriladi.
Relyatsion algebra amallari
1. Proeksiya (projection)
Bu R munosabatdan atributlar qimiy to'plamini tanlash uchun xizmat
qiladigan unar (bitta munosabat uctida bajariladigan) amal.
U munosabatlarning kardinal sonini kamaytiradi va bir xil kortejlarni
olib tashlash hisobiga munosabatlar darajasi pasaytirishi mumkin.
Relyatsion algebra amallari
1- misol. R (A, B, C) munosabat berilgan bo'lsin (3-a rasm).
U holda πA, C (R) proyeksiya 3-b rasmda ko'rsatilgandek bo'ladi.
A
a
c
c
R munosabat
πA, C (R) proyeksiya
B
C
A
C
b
c
a
c
a
d
c
d
b
d
a)
b)
3-rqsm. Munosabat proyeksiyasi
Relyatsion algebra amallari
2. Tanlash (selection)
Bu unar amal bo‘lib, natijasi ma’lum bir atributlarning qiymatlariga
qo'llaniladigan
shartlarga
mos
keladigan
kortejlarining qismiy to‘plami bo‘ladi.
daslabki
munosabat
Relyatsion algebra amallari
2-misol. R (A, B, C) munosabati uchun (4- a rasm), C=d (R) tanlash
("C atribut qiymati d ga teng" shartida) quyidagicha bo'ladi (4- b
rasm):
A
a
c
c
R munosabat
 C=d (R) tanlash
B
C
A
B
C
b
c
c
a
d
a
d
c
b
d
b
d
a)
b)
3-rqsm. Munosabatda tanlash amali
Relyatsion algebra amallari
3. Dekart dekart ko‘paytma(Cartesian product)
Bu RMM uchun dekart ko‘paytma ta'rifiga mos keladigan, turli xil
sxemali munosabatlar ustidagi binar amal.
Relyatsion algebra amallari
3-misol. 2 ta R (A, B) va S(C, D, E) munosabatlar bo'lsin (5- a rasm).
U holda RxS dekart ko'paytma quyidagicha bo'ladi (5- b rasm).
R munosabat
A
B
a
b
c
a
b
d
a)
S munosabat
C
D
E
1
2
3
4
5
6
RxS dekart ko'paytma
A
B
C
D
E
a
b
1
2
3
a
b
4
5
6
c
a
1
2
3
c
a
4
5
6
b
d
1
2
3
b
d
4
5
6
b)
5-rasm. Munosabatlarning dekart ko'paytmasi
Relyatsion algebra amallari
4. Birlashtirish (union)
Ikkita bir xil sxemali R va S munosabatlarning birlashtirish T = R U S munosabatga
aytiladi, bu ikkala munosabatlarning barcha takrorlanmaydigan kortejlaridan iborat
bo‘ladi.
Relyatsion algebra amallari
5.Ayirma(minus)
R va S bir xil sxemali munosabatlarni ayirmasi deb S ga kirmagan R
munosabatning kortejlar to’plamiga aytiladi.
4-misol. R(A,B,C) va S(A,B,C) munosabatlar berilgan(6- a rasm). U xolda R-S
ayirma quyidagicha bo’ladi (6- b rasm
R munosabat
S munosabat
A
B C
A
B
C
A
B
C
a
c
b
a
c
d
g
a
h
b
a)
6-rasm. Munosabatlar ayirmasi.
a
c
c
c
a
h
d
c
b)
Relyatsion algebra amallari
Quyidagi uchta amal RA ning yordamchi amallari hisoblanadi.
6.Kesishma (intersection).
Ikkita bir xil sxemali R va S munosabatlarning kesishmasi
ikkala munosabatga tegishli bo’lgan kortejlarning qismiy
to’plami. Buni ayirma orqali quydagicha ifodalanadi:
R ∩ S = R – (R – S).
Relyatsion algebra amallari
Bu
amal
turli
xil
sxemali
munosabatlarning dekart ko’paytmasi
qismiy to’plamini aniqlaydi. Dekart
ko’paytmaning
korteji
natija
munosabat tarkibaga
kiradi, agar
berilgan munosabatlarning atributlari
uchun
qandaydir
F
shart
bajarilsa.Ulashni
quydagicha
ifodalanadi: