База данных

Основные определения

База данных

Существует множество определений Базы данных, мы под этим понятием будем понимать следующее:

База данных ─ файл (документ), в котором в специальном формате хранится информация (данные).

 

Другие определения БД.

База данных:

• Файл данных определенной структуры.
• Именованная совокупность взаимосвязанных данных некоторой предметной области.
• Некоторая унифицированная совокупность данных, совместно используемая группой людей.
• Электронные хранилища информации, доступ к которым осуществляется с помощью одного или некоторых компьютеров.
• Специальным образом организованная и хранящаяся во внешней памяти компьютера взаимосвязанная информация (данные) об объектах.
• Информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

Типы моделей баз данных

• Иерархическая;

Между объектами существуют связи. Один элемент считается главным, остальные подчиненными. Каждый объект может включать в себя несколько  объектов более низкого уровня. Графически представляет собой дерево, состоящее  из объектов различных уровней.

• Сетевая;

Является обобщением иерархической  за счёт допущения объектов, имеющих  более одного предка.

• Реляционная;

Наиболее распространенная, представляет собой обобщение сетевой и  иерархической модели БД. Состоит  из одной и более взаимосвязанных  двумерных таблиц.

• Строка таблицы - экземпляр объекта (запись);
• Столбец таблицы - атрибут объекта (поле).

Между таблицами могут существовать связи (relation) по принципу главная (родительская, master) - подчиненная (дочерняя, detail).

Системы управления базами данных

СУБД ─ система программ, позволяющая создавать БД, обновлять хранимую в ней информацию, обеспечивающая удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска.

 

Другие определения СУБД.

СУБД ─ программные средства, предназначенные для:

• описания данных, оперирования (манипулирования) данными;
• управления данными во внешней памяти;
• контроля защиты и целостности данных, управления одновременным доступом;
• служебных операций над данными (администрирование, архивирование и т.д.).

 

СУБД ─ комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры БД наполнения и редактирования её содержимого и для визуализации информации, т.е. для отбора данных удовлетворяющим заданным критериям, их сортировке и выводу на экран, принтер или передачу по компьютерным сетям.

СУБД ─ программа, с помощью которой информация в базу вводится, просматривается, сортируется, фильтруется, разыскивается, экспортируется (переводится в форматы других СУБД) или импортируется. 

СУБД ─ программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных.

Виды СУБД

1. По способу исполнения:
• универсальные (Access);
• специализированные (1С);
2. По способу доступа к данным:
• локальные (dBase; Access; Paradox);
• сетевые, распределенные (Серверы БД: MS SQL Server, InterBase, Oracle, PostgreSQL).

Возможности и назначение СУБД

Основное назначение СУБД - дать пользователю простое и доступное средство, которое позволит ему создавать  такие БД, которые ему нужны.

Для работы с базой данных СУБД должна обеспечивать:

• возможность внесения и чтения информации;
• работу с большим объемом данных;
• быстроту поиска данных;
• целостность данных (их непротиворечивость);
• защиту от разрушения, уничтожения, от несанкционированного доступа;
• систему дружественных подсказок (в расчете на пользователя без специальной подготовки).

 

Рассмотрим  более подробно типы моделей БД.

Типы моделей баз данных

Иерархическая модель данных

В ней существует упорядоченность  элементов в записи, один элемент  считается главным, остальные подчиненными. Данные в записи упорядочены в  определенную последовательность, как  ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться лишь последовательным спуском со ступеньки на ступеньку. Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться  довольно трудоемким из-за необходимости  последовательно проходить несколько  предшествующих иерархических ступеней.

Иерархическую БД образует каталог  файлов, хранимых на диске; дерево каталогов, доступное для просмотра в  Total Commander, - наглядная демонстрация структуры такой БД и поиска в ней нужного элемента. Такой же БД является родовое генеалогическое дерево.

ЯГПУ

ФМФ

ЕГФ

ИФ

Объект 1-го уровня

Объекты 2-го уровня

Сетевая модель данных

Отличается большой гибкостью, так как в ней существует возможность  устанавливать дополнительно к  вертикальным иерархическим связям горизонтальные связи. Это облегчает  процесс поиска требуемых элементов  данных, так как уже не требуется  обязательного прохождения всех существующих ступеней.

Сетевой БД фактически является Всемирная  паутина глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают  между собой сотни миллионов  документов в единую сетевую БД.

Реляционная модель данных

В реляционной БД под записью  понимается строка прямоугольной таблицы. Элементы записи образуют столбцы этой таблицы (поля). Все элементы в столбце  имеют одинаковый тип (числовой, символьный), а каждый столбец - неповторяющееся  имя. Одинаковые строки в таблице  отсутствуют.

Преимущества таких БД ─ наглядность  и понятность организации данных, скорость поиска нужной информации.

Примером реляционной БД служит ведомость назначения на стипендию, в которой записью является строка с данными о конкретном студенте, а имена полей (столбцов) указывают, какие данные о каждом студенте должны быть записаны в ячейках таблицы.

Любой тип можно свести к реляционному.

 

Типы данных

Тип данных определяет множество значений, которые может принимать данное поле в различных записях.

Основные типы данных в современных  БД:

• числовой;
• текстовый;
• счётчик;
• дата / время;
• денежный;
• логический;

Ключи

• Суперключ - это одно или несколько полей таблицы, которые однозначно определяют каждую строку в таблице
• Потенциальный (возможный) ключ это суперключ ключ, который содержит минимальный табор полей, необходимых для однозначной идентификации каждой строки в таблице.
• Первичный ключ – это потенциальный ключ, выбранный, для однозначной идентификации каждой строки в таблице; обычно выбирают наиболее простой для ввода потенциальный ключ, как правил, числовой.

Ключевое поле таблицы в СУБД Access – это первичный ключ таблицы.

 

Виды реляционных отношений

• один-к-одному;

Каждому значению первичного ключа  в главной таблице соответствует  одна или не одной записи в подчиненной  таблице.

Отношения этого типа используются не очень часто, поскольку большая  часть сведений, связанных таким  образом, может быть помещена в одну таблицу. Отношение «один-к-одному»  может использоваться для разделения таблиц, содержащих много полей, для  отделения части таблицы по соображениям безопасности, а также для сохранения сведений, относящихся к подмножеству записей в главной таблице.

• один-ко-многим;

Каждому значению первичного ключа  в главной таблице соответствует  одна, несколько или ни одной записи в подчиненной таблице.

Отношение «один-ко-многим» является наиболее часто используемым типом  связи между таблицами.

• многие-ко-многим.

При отношении «многие-ко-многим»  одной записи в таблице A могут  соответствовать несколько записей  в таблице B, а одной записи в  таблице B несколько записей в  таблице A. Отношение «многие-ко-многим»  представляет собой два отношения  «один-ко-многим» с третьей таблицей.

Организация межтабличных связей

• один-к-одному – таблицы, связываются по их первичным ключам (первичные ключи обеих таблиц устанавливают одинаковыми);
• один-ко-многим – главная таблица (один) связывается по первичному ключу с подчиненной таблицей (многие) по внешнему ключу (это первичный ключ главной таблицы, вставленный в подчиненную таблицу)
• многие-ко-многим – для организации такой связи между двумя таблицами создается третья (промежуточная) таблица, в которую вставляются первичные ключи первых двух таблиц. Связываются между собой первая и третья, а также вторая и третья таблицы, тип связи один–ко-многим.

 

Пример организации БД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условия целостности данных

Условие целостности служит для  обеспечения соответствия записей  в подчиненной таблице записям  главной таблицы, т.е. удалять данные из ключевого поля главной таблицы  нельзя.

Операции каскадное обновление и каскадное удаление связных  полей, разрешают операции редактирования и удаления данных в ключевом поле главной таблице, но сопровождаются автоматическими изменениями в  связанной таблице.

Нормализация БД

Нормализация выполняется с  помощью приведения к "Нормальным формам":

• I НФ (каждое поле неделимо и не содержало повторяющихся групп);
• II НФ (все поля зависят от первичного ключа);
• III НФ (удаление всех неключевых полей, которые зависят от других неключевых полей).

 

Предназначение нормализации ─ устранение избыточной информации.

Недостатки:

• большое количество таблиц;
• увеличение времени на поиск в подчиненных таблицах.

 

Рассмотрим СУБД Microsoft Access

MS Access

Приложение MS Access – система управления реляционными базами данных, предназначенная для работы на автономном ПК или в локальной вычислительной сети под управлением Microsoft Windows.

Средствами Access можно проводить следующие операции:

1. Проектирование базовых объектов (двумерных таблиц), с разными типами данных.
2. Установление связей между таблицами, с поддержкой целостности данных, каскадного обновления полей и каскадного удаления записей.
3. Ввод, хранение, сортировка, модификация и выборка данных из таблиц.
4. Создание, модификация и использование производных объектов (форм, запросов и отчетов).

Способы создания основных объектов:

• ручные (в режиме конструктора);
• автоматизированные (в режиме мастера);
• автоматические (ускоренная разработка простейших объектов).