Differenza tra modello relazionale, gerarchico e reticolare di un database

Che cos’è e come è fatto un database

In informatica, un database, o base di dati, è una collezione di dati utilizzata per rappresentare le informazioni di interesse per un sistema informativo. Un database gode della scalabilità, in quanto riesce a mantenere intatte le proprie prestazioni all’aumentare della quantità di dati, delle ricerche eseguite, delle tabelle e delle funzionalità. In termini più precisi, un database è una collezione di dati gestita da un DBMS (Data Base Management System) che è un sistema software in grado di manipolare collezioni di dati che siano:

grandi: quantità di dati elevata, in generale molto maggiori della memoria centrale disponibile;
condivise: applicazioni e utenti devono poter accedere a dati comuni, riducendo così la ridondanza dei dati e conseguentemente la possibilità di inconsistenze;
persistenti: tempo di vita non limitato a singole esecuzioni di programmi che le utilizzano;
affidabili: conservare il contenuto dei database in modo intatto in caso di malfunzionamento hardware e software;
privati: ciascun utente, riconosciuto e con l’autorizzazione per interagire con il DBMS, svolge solo determinate azioni sui dati;
efficienti: capacità di svolgere le operazioni con un tempo e spazio accettabile per l’utente; efficaci: capacità di rendere produttive in ogni senso le attività dei suoi utenti.

Modelli di database e DBMS

Per organizzare i dati di interesse e descriverne la struttura, i DBMS utilizzano dei modelli logici che riflettono una particolare organizzazione. Sono stati definiti quattro tipi di modelli:

modello relazionale: permette di definire tipi per mezzo del costruttore relazione, che consente di organizzare i dati in insiemi di record a struttura fissa. La relazione è rappresentata attraverso una tabella dove le righe sono i record e le colonne corrispondono ai campi. Definito agli inizi degli anni Settanta e affermatosi negli anni Ottanta, attualmente è il più diffuso.
modello gerarchico: è basato sull’uso di strutture ad albero, nella quale i nodi rappresentano i record e gli archi rappresentano le associazioni. Definito agli inizi degli anni Settanta, è oggi ampiamente utilizzato. I limiti che presenta il modello gerarchico sono dovuti al fatto che la struttura dei dati creata è rigida e non riesce ad ovviare la ridondanza dei dati.
modello reticolare: è basato sull’uso di grafi. è stato sviluppato dopo il modello gerarchico cercando di risolvere il limite della ridondanza basandosi su due concetti: record e set. Il record è una registrazione logica composta da più campi. Il set è il modo di rappresentare le relazioni esistenti tra i record che formano il database.
modello a oggetti: evoluzione del modello relazionale, estende al database il paradigma di programmazione a oggetti.

Nei database esiste una parte sostanzialmente invariante nel tempo, detta schema della base dei dati che è costituita dalle caratteristiche dei dati, e una parte variabile nel tempo, detta istanza della base dei dati che è costituita dai valori effettivi. Lo schema è quindi la componente intensionale del database e l’istanza è la componente estensionale.
Un architettura standardizzata per DMBS prevede di essere articolata in tre livelli in modo tale da garantire l’indipendenza dei dati, principale proprietà dei DBMS. L’indipendenza permette ad utenti e programmi, che utilizzano il database, di interagire a un elevato livello di astrazione che non dipende dalle caratteristiche con cui la base di dati è stata realizzata e costruita. I tre livelli di architettura sono:

schema logico: descrizione del database attraverso il modello logico adottato
schema interno: rappresentazione dello schema logico attraverso strutture fisiche di memorizzazione
schema esterno: descrizione di una porzione del database di interesse attraverso un modello logico, anche diverso da quello utilizzato per lo schema logico.

I DBMS open source più diffusi sono MySQL, Firebird SQL, InterBase, Ingres, PostgreSQL e quelli commerciali sono IBM Microsoft SQL Server, DB2, Sybase e Oracle.