Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Модели представления данных 24
1.1. Понятие модели представления данных 24
1.2. Существующие модели представления данных 29
1.2.1. Иерархическая и сетевая модели представления данных 30
1.2.2. Реляционная модель представления данных 33
1.2.3. Многомерное представление данных 36
1.3. Выводы 39
ГЛАВА 2. Векторно-матричная модель представления данных 42
2.1. Векторно-матричное структурирование данных 42
2.1.1. Методы структурирования данных и правила ограничения целостности 42
2.1.2. ER-моделирование и многомерные матрицы 46
2.1.3. Ключи и индексы 51
2.2. Операции обработки данных векторно-матричной модели представления данных 52
2.2.1. Теоретико-множественные операции 52
2.2.2. Операции алгебры многомерных матриц 53
2.3. Хранение и обработка разреженных данных 54
2.4. Выводы 55
ГЛАВА 3. Иерархическое представление алгебры многомерных матриц 57
3.1. Структура многомерной матрицы и ее сечений 57
3.2. Представление многомерной матрицы с помощью иерархической структуры 59
3.3. Реализация операций алгебры многомерных матриц
в иерархических структурах 62
3.3.1. Операция сложения алгебры многомерных матриц 63
3.3.2. Операция (X, \і) свернутого произведения алгебры многомерных матриц 63
3.3.3. Сечение многомерной матрицы 64
3.3.4. Свертка многомерной матрицы 65
3.3.5. Транспонирование многомерной матрицы 65
3.4. Влияние алгебры элементов многомерной матрицы на обработку разреженных данных 66
3.5. Пример применения операций многомерных матриц и их иерархических представлений для обработки данных 73
3.6. Выводы 76
Глава 4. Применение векторно-матричной модели представления данных 77
4.1. Создание систем управления базами данных векторно-матричного типа 77
4.1.1. Логический уровень ВМСУБД 77
4.1.2. Концептуальный уровень ВМСУБД 80
4.1.3. Физический уровень ВМСУБД 82
4.2. Использование векторно-матричной модели представления данных в существующих СУБД 83
4.2.1. Использование векторно-матричной модели представления данных в реляционных СУБД 85
4.2.2. Использование векторно-матричной модели представления данных в иерархических СУБД 87
4.3. Применение методов векторно-матричной модели представления данных при создании информационной системы «Учет сбытовых расходов» ООО компании «Мир Детства» 88
4.3.1. Построение информационной системы с использованием методов реляционного структурирования данных 89
4.3.2. Построение информационной системы с использованием методов структурирования данных векторно- матричной модели представления данных 90
4.4. Выводы 92
Заключение 93
Список литературы 98
- Иерархическая и сетевая модели представления данных
- Операции обработки данных векторно-матричной модели представления данных
- Операция (X, \і) свернутого произведения алгебры многомерных матриц
- Использование векторно-матричной модели представления данных в реляционных СУБД
Введение к работе
з
Актуальность темы. В настоящее время существует множество областей применения систем управления базами данных (СУБД), таких как: обработка экономической информации, использование информационных систем (ИС) в различных сферах деятельности человека, автоматизация работ на промышленных предприятиях. В каждой из этих областей требуется создание разнообразных баз данных (БД) для хранения и обработки большого объема различной информации.
Логической основой любой СУБД является одна или несколько моделей представления данных, наибольшее распространение из которых получила реляционная модель. Ее методы структурирования основаны на математическом аппарате теории множеств и отношений, а операции обработки структурированных данных используют теоретико-множественные операции и их комбинации.
Несмотря на все преимущества реляционной модели представления данных по сравнению с предшествующими моделями, у нее присутствует ряд недостатков, которые, со временем, привели к проблеме хранения, обработки и анализа многомерных массивов данных. Основным ее недостатком является сложность реализации в БД связей с типом связи «многие ко многим» между данными предметной области. Этот недостаток вытекает из применения к п-арным отношениям теоретико-множественных операций и введения в реляционной модели правил нормализации, которые приводят к необходимости бинаризации каждого из отношений. Кроме этого, нормализация ведет к разрастанию количества отношений и усложнению схемы базы данных, из-за чего возникают проблемы ее модификации в дальнейшем. Особенно это становится актуальным для динамично меняющихся БД. Как следствие, в реляционной модели данных отсутствует многомерность, а также операции многомерной обработки и анализа данных.
Одним из подходов решения данной проблемы в СУБД реляционного типа является создание всевозможных многомерных надстроек (к примеру, таких как OLAP - On-Line Analytical Processing), позволяющих создавать и обрабатывать многомерные структуры данных, дублируя при этом информацию БД, что усложняет механизмы внесения в нее изменений.
Перечисленные проблемы и пути их решения, приводят к необходимости создания новых, более совершенных моделей представления данных, в которых они были бы изначально решены на уровне самой модели, а не ее реализаций.
Еще одним фактором, влияющим на актуальность исследований, служит относительно небольшой объем публикаций и теоретических работ по решению указанных проблем. Все существующие работы можно условно разделить на две группы: работы по созданию многомерных надстроек над реляционными структурами и работы, в которых авторы пытаются реализовывать реляционные СУБД без правил нормализации, обеспечив некоторые возможности хранения и обработки многомерных массивов (п-арных отношений) на физическом уровне организации СУБД.
Исходя из вышесказанного, видно, что существует необходимость разработки теоретической базы, которая позволила бы решить перечисленные проблемы, а также устранить недостатки хранения и обработки данных, что доказывает актуальность проводимых исследований.
В предлагаемой диссертационной работе излагается новая векторно-матричная модель представления данных, а также проводится ряд исследований, направленных на практическое применение векторно-матричной модели данных для создания новых СУБД векторно-матричного типа.
Объект исследования. Модели представления данных.
Предмет исследования. Разработка модели представления данных и технического решения для построения новых СУБД.
Целью работы является разработка новой модели представления данных, позволяющей эффективно создавать, хранить и обрабатывать многомерные
5 массивы данных, а также создание технологии построения новых СУБД, основанных на разработанной модели представления данных.
Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи:
обосновано уточнение термина «модель представления данных»;
выполнен обзор современных моделей представления данных и указаны их основные достоинства и недостатки;
разработана векторно-матричная модель представления данных по уточненному определению модели представления данных;
выполнено сравнение операций обработки и методов структурирования векторно-матричной модели представления данных и реляционной модели представления данных;
разработаны способы повышения эффективности хранения и обработки разреженных данных с помощью отображения алгебры многомерных матриц в иерархических структурах;
разработано и запатентовано техническое решение системы представления данных в базе данных, основанное на векторно-матричной модели представления данных;
разработана технология построения СУБД векторно-матричного типа.
Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач применялись методы теории баз данных, теории множеств и отношений, теории алгебраических систем, теории графов, теории алгебры многомерных матриц, алгоритмы и языки программирования.
На защиту выносятся следующие результаты:
Векторно-матричная модель представления данных.
Иерархическое представление многомерных матриц и их операций.
Технология построения СУБД векторно-матричного типа. Научная новизна полученных результатов заключается: в разработке и
формальном описании новой векторно-матричной модели представления
6 данных; в исследовании функциональных возможностей векторно-матричной модели представления данных и сравнении ее функциональных возможностей с возможностями существующих моделей представления данных; в разработке способов повышения эффективности хранения и обработки разреженных данных с помощью отображения алгебры многомерных матриц в иерархических структурах; в разработке технологии построения СУБД векторно-матричного типа.
При этом автором впервые получены следующие результаты:
- разработаны методы структурирования данных предметной области
векторно-матричной модели представления данных;
- описаны правила ограничения целостности векторно-матричной модели
представления данных;
определен набор операций обработки структурированных данных векторно-матричной модели представления данных;
разработаны принципы проектирования для векторно-матричной модели представления данных с использованием (ER - Entity-Relationship) диаграмм;
разработано отображение алгебры многомерных матриц в алгебру иерархических структур;
определены условия повышения эффективности хранения и обработки элементов разреженных многомерных матриц с помощью иерархических структур;
предложена технология создания СУБД векторно-матричного типа;
рассмотрена возможность использования векторно-матричной модели представления данных в СУБД иерархического и реляционного типов для повышения их функциональности.
Практическая ценность результатов диссертационного исследования заключается в создании новой модели представления данных и разработке технологии создания новых СУБД с использованием запатентованного технического решения.
7 Достоверность и обоснованность основных результатов и выводов
диссертации базируются на: обобщении и развитии существующего опыта хранения и обработки информации в системах управления базами данных; результатах исследований известных моделей представления данных; использовании математического аппарата теории множеств и алгебраических систем; соответствии полученных результатов сведениям, опубликованным в отечественной и зарубежной литературе по тематике проводимых исследований; результатах практического применения разработанных моделей и алгоритмов при создании баз данных.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Научно-практической конференции «Информатизация общества и проблемы образования» (Смолен ск-2002); Всероссийской научно-практической конференции «Методология и методика информатизации образования: концепции, программы, технологии» (Смоленск-2004); Международной конференции «Системы компьютерной математики и их приложения» (Смоленск-2006, 2007), Международной научно-технической конференции «Многопроцессорные вычислительные и управляющие системы» (Таганрог-2007), Второй научной сессии Института проблем информатики Российской академии наук (Москва-2005).
Результаты проведенных исследований использованы при создании технического решения «Система представления данных в базе данных», что подтверждено патентом РФ на полезную модель.
Результаты диссертации отражены в инициативных проектах РФФИ (№ 07-07-00378, № 09-07-00411).
Результаты работы были применены при разработке информационной системы «Учет сбытовых расходов», реализованной в СУБД реляционного типа в ООО компании «Мир Детства», что подтверждено соответствующим актом о внедрении.
Публикация результатов работы. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе одна из них в изданиях рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы (106 наименований) и двух приложений. Объем работы 126 стр., включая 15 рисунков, 6 таблиц, 2 приложения.
Иерархическая и сетевая модели представления данных
Актуальность проблематики моделирования в технологиях баз данных определяется необходимостью использования различных моделей для обеспечения функционирования механизмов СУБД [34,41,51,60].
В сложившейся терминологии СУБД, инструменты моделирования, а также их результаты рассматриваются как различные модели данных. В связи с этим, необходимо различать модели по их роли в процессе моделирования [39]. Термин «модель данных» в современной его трактовке обозначает инструмент моделирования, а не результат, в то время как «модель базы данных» (представляющая собой схему базы данных) или «модель предметной области» (спецификации модели предметной области) являются результатами моделирования [52].
По указанной причине неправильно проводить сопоставление моделей данных (инструментов) и схем баз данных (результатов) по критериям, например, как «насыщенность семантикой» или «теоретическая обоснованность» [81].
Функции моделей в СУБД (как инструментов, так и результатов моделирования) существенно различаются, в зависимости от архитектурных уровней организации СУБД, с которыми ассоциируются используемые модели.
На ранней стадии разработок СУБД в качестве одного из основополагающих принципов построения таких систем был принят принцип независимости данных. В соответствии с этим принципом в системе должны поддерживаться раздельные представления данных для пользователя («логическое представление») и для системных механизмов среды хранения базы данных («физическое представление»). Такое разделение избавляет пользователя от необходимости знания принятого способа хранения базы данных и, вместе с тем, при условии поддержки управляемого отображения между этими представлениями, позволяет динамически в процессе эксплуатации системы оптимизировать способ хранения базы данных для обеспечения высокой производительности системы или рационального использования ресурсов памяти. В соответствии с таким подходом стали различать логический и физический архитектурные уровни СУБД (системные механизмы, поддерживающие такие представления данных). Связанные с ними модели данных и схемы баз данных стали называть логическими и физическими.
Начальной стадией проектирования базы данных является разработка модели предметной области, которая базируется на анализе информационных потребностей будущих пользователей разрабатываемой базы данных. Эту стадию принято называть концептуальным проектированием, а ее результат - концептуальной моделью предметной области. (Объектом моделирования является предметная область.) Такая модель интегрирует информационные потребности пользователей создаваемой базы данных. Отечественные специалисты использовали в 70-80-е годы для обозначения этой стадии термины «инфологическое проектирование», «инфологическая модель» [31,84], по аналогии со шведской школой проектирования информационных систем [15,16,22,23].
Инструментальные средства для спецификации концептуальной модели предметной области также принято называть моделями данных. Однако такие модели, в отличие от моделей данных, используемых в качестве инструмента моделирования баз данных, не всегда поддерживаются механизмами используемой СУБД, хотя это и может иметь место. Одной из популярных моделей данных подобного рода является модель сущностей-связей (Entity-Relationship) П. Чена [3].
Задачей следующей стадии проектирования базы данных является выбор подходящей СУБД и отображение в ее среду спецификаций модели предметной области. По шведской терминологии на этой стадии осуществляется отображение инфологической модели предметной области в даталогическую среду. Модель предметной области разрабатываемой системы должна быть представлена в терминах модели данных концептуального уровня выбранной конкретной СУБД. Эту стадию называют логическим проектированием базы данных, а ее результатом является концептуальная схема базы данных. .
Стадия физического проектирования базы данных заключается в выборе желаемого способа организации базы данных в среде хранения выбранной СУБД, в разработке спецификации внутренней схемы средствами модели данных ее внутреннего уровня, а также описания отображения концептуальной схемы во внутреннюю.
Понятие модели данных является одним из фундаментальных в области баз данных. Одной из ранних публикаций, где упоминается понятие модели данных, является известная работа Э. Кодда [5]. Первоначально понятие модели данных употреблялось как синоним структуры данных в конкретной базе данных. Структурная трактовка полностью согласовывалась с математическим определением понятия модели как множества с заданными на нем отношениями [106] и до сих пор встречается в литературе. В связи с этим обстоятельством предполагалось, что нет необходимости давать определение этого термина. Очевидно, что в данном контексте имелся в виду результат процесса моделирования. Объектом моделирования в данном случае являются не данные вообще, а конкретная база данных. Таким образом, мы имеем дело с подменой объекта моделирования, в результате которой возник ложно ориентирующий термин [49]. Более уместно было бы вести здесь речь не о модели данных, а о модели базы данных.
В процессе развития теории систем баз данных термин «модель данных» приобрел новое содержание. Этому способствовали новые потребности теории. Разработка новых архитектурных подходов, основанных на получивших признание идеях многоуровневой архитектуры СУБД, высказанных еще в раннем отчете CODASYL DBTG [4], в отчете ANSI/X3/SPARC [2] и во многих других работах начала — середины 70-х годов, а также активные исследования в области распределенных баз данных, в свою очередь, породили проблемы отображения данных [53]. При этом оказалось недостаточно рассматривать отображение представлений конкретной базы данных. Требовалось решение, позволяющее оперировать множествами всевозможных допустимых представлений баз данных в рамках заданной СУБД или инструментальными средствами, используемыми для спецификации совокупности баз данных. В этой связи возникла потребность в термине, который обозначал бы инструмент, а не результат моделирования, и воплощал бы, таким образом, множество всевозможных баз данных некоторого класса.
Операции обработки данных векторно-матричной модели представления данных
Многомерные модели представления данных, коммерческие реализации которых появились в начале 90-х годов для поддержки технологий OLAP, не основаны на каких-либо радикально новых идеях. Они представляют собой некоторое расширение активно исследовавшейся в 70-х-80-х годах модели универсальных отношений [24], новыми операционными возможностями, обеспечивающими, в частности, необходимые для OLAP функции агрегирования данных.
В частности, для таких расширений в некоторых работах уже стали использовать многомерные матрицы [14,17,18,19,27]. Структура данных многомерной модели представления данных - так называемый куб данных - уже давно привлекает внимание специалистов, работающих в области статистических баз данных. Для примера можно сослаться на работу одного из авторов инфологического подхода к базам данных Бо Сундгрена [22], где была введена аналогичная структура данных «box structure» и построена алгебра таких структур, предусматривающая, в частности, и возможности агрегирования данных.
В сегодняшних массовых реляционных технологиях многомерная модель представления данных ассоциируются с внешним уровнем архитектуры СУБД. Именно этим определяется их направленность на конечного пользователя [81,1].
Многомерная модель представления данных используется, когда целью является анализ данных, а не выполнение транзакций. Технология многомерных баз данных — ключевой фактор интерактивного анализа больших массивов данных с целью поддержки принятия решения. Подобные базы данных трактуют данные как многомерные кубы, что очень удобно именно для их анализа.
Рассмотрение существующих моделей представления данных показало:
1. В иерархической и сетевой моделях представления данных, из-за слабого математического аппарата описания и обработки данных, отсутствует декларативный язык для описания и манипулирования данными. Основы такого языка, опираясь на математический аппарат теории множеств и отношений, присутствуют в реляционной модели представления данных.
2. Реляционные СУБД наиболее популярны на сегодняшний день, но из-за сложности методов структурирования данных и невозможности реализации связей с типом «многие ко многим», кризис в сфере практического применения реляционных СУБД постепенно нарастает. Использование реляционных СУБД в динамически развивающихся системах становится неэффективным при количестве заложенных в них отношений (таблиц) свыше 100-300, так как усложняется модификация и хранение схемы базы данных. Причина неэффективности СУБД состоит в противоречии между результатами проектирования базы данных, отражающими статичное состояние предметной области окружающего мира и реальными взаимодействиями пользователей с базой данных, отражающими состояние предметной области в ее динамике. При превышении системой некоторого критического уровня сложности попытки внесения в нее изменений будут приводить к сбоям и ошибкам, исправление которых, в свою очередь, будет порождать новые сбои и ошибки. Собственно именно реляционные СУБД здесь не при чем — та же граница эффективности будет иметь место для баз данных построенных на основе любой модели представления данных, если эта модель представления данных будет предусматривать стадию проектирования как отражение проектировщиком предметной области в концептуальную схему. На сегодняшний день к таковым парадигмам относятся: иерархическая, реляционная, сетевая и многомерная.
3. Еще одним существенным недостатком современных СУБД, в основе которых лежит реляционная модель представления данных является искусственная реализация в СУБД операций многомерного анализа данных. Для их осуществления, практически во всех современных реляционных СУБД используется дополнительная многомерная OLAP — надстройка, в которой частично или полностью дублируется информация, хранящаяся в реляционной базе данных. В связи с этим, модификация базы данных влечет за собой необходимость поддержания актуальности продублированной с помощью данной надстройки информации.
Несмотря на все вышеперечисленные недостатки существующих моделей представления данных, на сегодняшний день существует множество программных продуктов, в основе которых лежат эти модели представления данных. Подводя итог данной главы, можно утверждать, что в теории баз данных, остается актуальной задача поиска новых, более совершенных моделей представления данных, которые давали бы возможность многомерного хранения и обработки данных, сохранив при этом достоинства существующих моделей представления данных. В качестве одной из таких новых моделей, в следующей главе будет рассмотрена векторно-матричная модель представления данных.
Операция (X, \і) свернутого произведения алгебры многомерных матриц
В данной главе рассмотрен вариант архитектуры системы управления базами данных, основанный на векторно-матричной модели представления данных. Основанием для создания таких систем являются результаты диссертационной работы, а также патент на полезную модель "Система представления данных в базе данных" (Приложение 1., [94]).
Кроме варианта архитектуры систем управления базами данных векторно-матричного типа (ВМСУБД), данная глава содержит описание применения векторно-матричной модели представления данных в существующих СУБД иерархического и реляционного типов.
Основываясь на векторно-матричной модели представления данных возможно создание систем управления базами данных векторно-матричного типа. Рассмотрим основные принципы технологии построения каждого из уровней организации ВМСУБД.
Логический уровень организации ВМСУБД изложен в патенте на полезную модель "Система представления данных в базе данных" [94]. Система представления данных в векторно-матричной базе данных относится к средствам представления данных в информационных базах, предназначенных для упорядоченного хранения данных об объектах, манипулирования данными, анализа, обработки и обеспечения удовлетворения запросов об объектах пользователей.
Запатентованная система представления данных может быть использована при создании систем управления базами данных (СУБД).
Система представления данных в базе данных содержит средство управления векторно-матричными базами данных, взаимосвязанное с векторно-матричной базой данных и с блоком хранения данных предметной области. Векторно-матричная база данных включает взаимосвязанные между собой узел хранения множеств значений характеристик объектов предметной области и узел хранения многомерных матриц. Средство управления векторно-матричными базами данных включает узел структурирования данных и узел обработки структурированных данных. Векторно-матричная база данных содержит узел хранения множеств значений характеристик объектов предметной области для представления объектов предметной области и узел хранения многомерных матриц для представления связей между объектами предметной области. Средство управления векторно-матричными базами данных содержит узел структурирования данных, выполняющий операции структурирования данных предметной области, основанные на методах структурирования векторно-матричной модели данных, и узел обработки структурированных данных, выполняющий операции обработки данных векторно-матричной базы данных, включая теоретико-множественные операции и операции алгебры многомерных матриц и их комбинации. Работа запатентованной системы представления данных основывается на векторно-матричной модели представления данных (глава 2.), в которой данные предметной области описываются в терминах множеств и многомерных матриц. Основной структурой данных для описания объектов предметной области выбрано множество. Основной структурой данных для описания связей между объектами предметной области выбрана р — мерная (многомерная) матрица А соответственно, р - мерная матрица содержит щх...хпр элементов. Множества используются для представления объектов предметной области. Многомерные матрицы - для представления связей между объектами. Все элементы множеств нумеруются по порядку, что является индексом при формировании многомерных матриц, описывающих связи между объектами предметной области, представленными с помощью элементов соответствующих множеств.
Данная система представления данных в векторно-матричной базе данных обладает расширенными функциональными возможностями перед системой представления данных в реляционной базе данных так как: - векторно-матричная модель представления данных, в отличие от реляционной модели представления данных, позволяет представить в векторно-матричной базе данных средствами методов структурирования векторно-матричной модели представления данных связи между объектами предметной области с типом связи «многие ко многим»; - операции обработки данных векторно-матричной модели представления данных включают в себя операции обработки данных реляционной модели представления данных и операции многомерного анализа данных алгебры многомерных матриц, а также комбинации теоретико-множественных операций и операций алгебры многомерных матриц; - преимущество обязательного представления в векторно матричной базе данных всех связей между объектами предметной области в формате «многие ко многим» упрощают процедуру описания схемы векторно-матричной базы данных, избавляя специалиста, использующего методы структурирования данных векторно-матричной модели представления данных, от необходимости указания типов связей при описании структур данных узлов базы данных.
Использование векторно-матричной модели представления данных в реляционных СУБД
Формула полезной модели 1. Система представления данных в базе данных, характеризующаяся тем, что она содержит средство управления векторно-матричными базами данных, взаимосвязанное с векторно-матричной базой данных и с блоком хранения данных предметной области, причем векторно-матричная база данных включает взаимосвязанные между собой узел хранения множеств значений характеристик объектов предметной области и узел хранения многомерных матриц, первый зход-выход узла хранения множеств значений характеристик объектов предметной области является первым входом-выходом векторно-матричной базы данных, второй вход-выход узла хранения множеств значений характеристик объектов предметной области является вторым входом-выходом векторно-матричной базы данных, первый вход-выход узла хранения многомерных матриц является третьим входом-выходом векторно-матричной базы данных, второй вход-выход узла хранения многомерных матриц является четвертым входом-выходом векторно-матричной базы данных, третий вход-выход узла хранения множеств значений характеристик объектов предметной области и третий вход-выход узла хранения многомерных матриц объединены, а средство управления векторно-матричными базами данных включает узел структурирования данных и узел обработки структурированных данных, первый зход-выход узла структурирования данных является первым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, второй вход-выход узла структурирования данных является вторым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, третий вход-выход узла структурирования данных является третьим входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных и взаимосвязан с входом-выходом блока хранения данных предметной области, четвертый вход-выход узла структурирования С данных является четвертым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, первый вход-выход узла обработки структурированных данных является пятым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, второй вход-выход узла обработки структурированных данных является шестым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, третий вход-выход узла обработки структурированных данных является седьмым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что векторно-матричная база данных содержит узел хранения множеств значений характеристик объектов предметной области для представления объектов предметной области и узел хранения многомерных матриц для представления связей между объектами предметной области.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство управления векторно-матричными базами данных содержит узел структурирования данных, выполняющий операции структурирования данных предметной области, основанные на методах структурирования векторно-матричной модели представления данных, и узел обработки структурированных данных, выполняющий операции обработки данных векторно-матричной базы данных, включая теоретико-множественные операции и операции алгебры многомерных матриц и их комбинации.
1. Система представления данных в базе данных, характеризующаяся тем, что она содержит средство управления векторно-матричными базами данных, взаимосвязанное с векторно-матричной базой данных и с блоком хранения данных предметной области, причем векторно-матричная база данных включает взаимосвязанные между собой узел хранения множеств значений характеристик объектов предметной области и узел хранения многомерных матриц, первый вход-выход узла хранения множеств значений характеристик объектов предметной области является первым входом-выходом векторно-матричной базы данных, второй вход-выход узла хранения множеств значений характеристик объектов предметной области является вторым входом-выходом векторно-матричной базы данных, первый вход-выход узла хранения многомерных матриц является третьим входом-выходом векторно-матричной базы данных, второй вход-выход узла хранения многомерных матриц является четвертым входом-выходом векторно-матричной базы данных, третий вход-выход узла хранения множеств значений характеристик объектов предметной области и третий вход-выход узла хранения многомерных матриц объединены, а средство управления векторно-матричными базами данных включает узел структурирования данных и узел обработки структурированных данных, первый вход-выход узла структурирования данных является первым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, второй вход-выход узла структурирования данных является вторым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, третий вход-выход узла структурирования данных является третьим входом из выходом средства управления векторно-матричными базами данных и взаимосвязан с входом-выходом блока хранения данных предметной области, четвертый вход-выход узла структурирования данных является четвертым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, первый вход-выход узла обработки структурированных данных является пятым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, второй вход-выход узла обработки структурированных данных является шестым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных, третий вход-выход узла обработки структурированных данных является седьмым входом-выходом средства управления векторно-матричными базами данных.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что векторно-матричная база данных содержит узел хранения множеств значений характеристик объектов предметной области для представления объектов предметной области и узел хранения многомерных матриц для представления связей между объектами предметной области.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство управления векторно-матричными базами данных содержит узел структурирования данных, выполняющий операции структурирования данных предметной области, основанные на методах структурирования векторно-матричной модели представления данных, и узел обработки структурированных данных, выполняющий операции обработки данных векторно-матричной базы данных, включая теоретико-множественные операции и операции алгебры многомерных матриц и их комбинации.
