Базы данных типа dBASE

1. Введение

В самом общем  смысле база данных – это набор  записей и файлов, организованных особым образом. В компьютере, например, можно хранить фамилии и адреса друзей или клиентов. Возможно, вы храните  все свои письма, и они сгруппированы  по адресатам, а возможно, у вас  есть набор файлов с финансовыми  данными: полученные или выставленные счета, расходы по чековой книжке и так далее.

В широком смысле, один из типов баз данных – это  документы, набранные с помощью  текстовых редакторов и сгруппированные  по темам. Другой тип – файлы электронных  таблиц, объединяемые в группы по характеру  использования.

Если вы организованный человек, то специальная структура  папок и подпапок поможет вам  справиться с несколькими сотнями  электронных таблиц или ярлыков. В этом случае вы являетесь диспетчером  базы данных.

Но если решаемая вами задача становится слишком сложной: собрать информацию обо всех клиентах и заказах, если данные разбросаны по отдельным текстовым файлам и  электронным таблицам; сохранить  связи между файлами при вводе  новой информации и так далее, то вам необходима система управления базами данных (СУБД).

СУБД dBASE, описываемая мною в этой работе, представляет собой интегрированную среду для создания и манипулирования с табличной БД и по утверждению разработчиков, поддерживает реляционную модель данных. Кроме среды имеется ряд дополнительных программ, таких как администратор доступа к файлам в сети, предкомпилятор, Run-Time модуль для выполнения программ и пр.

2. Основные элементы  СУБД типа dBASE

Напомним некоторые  термины, используемые в теории реляционных  баз данных. Будем представлять информацию, составляющую базу данных, в виде совокупности прямоугольных таблиц.

Поле - наименьший поименованный элемент информации, хранящейся в БД и рассматриваемой  как единое целое. Поле может быть представлено числом, буквами или  их сочетанием (текстом). Например, в  телефонном справочнике полями являются фамилия и инициалы, адрес, номер  телефона, т.е. три поля, причем все  текстовые (номер телефона также  рассматривается как некоторый  текст).

Запись - совокупность полей, соответствующих одному объекту. Так, абоненту телефонной сети соответствует  запись, состоящая из трех полей.

Файл - совокупность связанных по какому-либо признаку записей (т.е. отношение, таблица). Таким  образом, в простом случае база данных есть файл.

Все данные в  БД разделены по типам. Говоря точнее, вся информация полей, принадлежащих  одному столбцу (домену), имеет один и тот же тип. Такой подход позволяет  ЭВМ организовать контроль вводимой информации.

При определении  полей БД каждое поле может быть отнесено к одному из следующих типов:

• символьный тип, обозначение С (character);

• числовой тип, обозначение N (numeric);

• логический тип, обозначение L (logical);

• тип даты, обозначение  Data;

• примечаний, обозначение  Memo.

Каждый тип  служит для хранения специфической  информации. В поле типа С можно помещать любые имеющиеся на клавиатуре символы: буквы, цифры, знаки препинания и т.д. Символьное поле хранится как текст, выровненный по левому краю. Над символьными полями нельзя выполнять каких-либо вычислений.

В числовом поле могут быть только цифры, знаки «плюс» и «минус», десятичная точка. Числа  выровнены по правому краю. Над  числовыми полями можно выполнять  вычисления.

Поле логического  типа содержит величины, которые могут  принимать только одно из двух значений: истинно или ложно.

Поле типа даты может содержать реальные даты в  представлении, принятом в США (месяц/день/год) или в европейских странах.

Описание всех имен, типов и размеров полей составляют структуру базы данных, которая хранится в памяти вместе с данными. Эту  структуру всегда можно просмотреть  и при необходимости исправить. Следует различать структуру  файла и информацию, содержащуюся в нем. Основное различие между структурой и информацией состоит в том, что структура остается неизменной, а информация меняется при каждом редактировании или вводе.

Семейство СУБД dBASE. Среди СУБД для ПК наиболее распространенным в мире является семейство dBASE фирмы «Ashton-Tate». Такая популярность объясняется отчасти исторически, так как эта СУБД появилась одной из первых на рынке программных продуктов данного профиля; не в меньшей степени этому способствовала удачность заложенных основ конструкции СУБД и командного языка. Одна из наиболее широко используемых (в настоящее время устаревших) версий этого семейства - dBASE III+.

В новой версии dBASE IV концепция СУБД и командный язык получили значительное развитие, позволившее устранить недостатки предыдущей версии, а также существенно обогатить палитру средств обработки данных и улучшить интерфейс пользователя.

К числу СУБД реляционного типа, предназначенных  для ПК, относятся семейство dBASE (dBASE II, III, 111+ и IV), Clipper, Foxbase, R:BASE, Paradox и др. В этих СУБД записи и, соответственно, поля имеют обычно фиксированную длину (чаще всего длина такой записи достигает 4000...5000 байт). Исключение составляют поля типа Memo, используемые, например, в СУБД семейства dBASE. Число полей в перечисленных СУБД варьируется от 128 до 1024.

Длина поля зависит  от типа поля и может составлять от 255 до 4000 байт для текстовых полей, до 20 байт для числовых полей и  имеет фиксированные значения для  полей типа даты (8 байт) и логических полей (1 байт). Поле типа Memo служит для хранения больших массивов текстовой информации и хранится в отдельном файле БД, но воспринимается как поле в составе основного файла БД. Это поле имеет плавающую длину, определяемую объемом введенной текстовой информации, и может достигать 32767 байт.

Большинство СУБД реляционного типа для ПК позволяют  создавать файлы с числом записей  до 1 млрд. и объемом до 2 Гбайт. Обычно ограничением на число и объем  записей, в первую очередь, выступает  емкость внешней памяти ПК на магнитных  дисках.

В состав многих СУБД, предназначенных для работы на ПК, входят три основных компонента: командный язык, интерпретирующая система  или компилятор для преобразования команд к выполнимому виду и средства взаимодействия пользователя с СУБД (интерфейс пользователя).

Командный язык служит для выполнения и обеспечения  требуемых операций с данными - позволяет  создавать структуры файлов БД и  манипулировать данными, создавать  прикладные программы, экранные формы  ввода и вывода информации и т.д. Структура и возможности языка  в значительной степени определяют облик конкретной СУБД, ее возможности. В состав командного языка ПК также  обычно входят специальные команды  по установке параметров и состояний  системы (SET-команды), а также функции, предназначенные для различных  видов обработки данных и выполнения вспомогательных действий.

В СУБД команды  можно выполнять по одной (после  набора с клавиатуры) или группами команд в автоматическом режиме, предварительно записанных в специальный (программный) файл. Команды языка СУБД записываются в текстовой форме, близкой к  обычному языку. Для того чтобы ПК могла выполнять такую команду, ее надо преобразовать в вид исполнимых машинных команд.

Существует два  принципиально различных способа  такого преобразования. В первом способе  используется интерпретирующая система, которая преобразует поочередно команды в исполнимый вид перед  их непосредственным выполнением. Во втором способе сначала вся исходная программа преобразуется (компилируется) в программу из исполнимых машиной  команд и затем эта программа  выполняется.

Первый способ выполнения команд СУБД имеет то преимущество, что исходная программа занимает сравнительно немного места и  памяти. Кроме того, этот способ позволяет  выполнять команды по одной в  режиме ввода с клавиатуры или  в режиме, управляемом с помощью  меню. Однако выполнение исходной программы  посредством интерпретации команд происходит достаточно медленно. Второй способ в отличие от первого позволяет  выполнять программу значительно  быстрее, но программа, составленная из машинных команд, занимает значительно  больше оперативной памяти.

Взаимодействие  пользователя с СУБД, в которой  используется интерпретирующая система, обычно может осуществляться в режиме, управляемом с помощью меню, и  реже, ввода команд с клавиатуры. Первый режим дает возможность пользователям  работать с пакетом СУБД, не зная командного языка. Содержание выполняемых  команд записывается в позициях меню на естественном языке. Пользователь выбирает нужную позицию меню и нажимает клавишу  исполнения команды. Обычно в меню включают достаточно широкий круг команд языка  СУБД, позволяющих выполнять многие операции по обработке данных, однако далеко не все. При использовании режима ввода команд с клавиатуры требуется знать их синтаксис и способы применения. Этот режим применяется уже более подготовленными пользователями. Признаком данного режима СУБД служит какой-либо знак (например, точка в левом нижнем углу экрана), который служит приглашением для набора команды. В дальнейшем для простоты будем называть этот режим просто командным.

Последние версии таких СУБД, как dBASE, RBASE и др., содержат генераторы прикладных программ, позволяющие пользователям без знания командного языка создавать программы средней степени сложности. Эти средства могут применяться как неподготовленными пользователями, так и профессиональными программистами для уменьшения трудозатрат при разработке прикладных программ.

Как уже отмечалось, первой созданной в этом классе программой была dBASE II, созданная Уэйном Рэтлиффом (США) в 1981г. Варианты этой системы до сих пор используются для целей обучения на учебных ЭВМ. Вскоре эта система была усовершенствована, а ее возможности расширены. Появились СУБД dBASE III и dBASE III+, ставшие на долгое время стандартом систем управления базами данных для персональных компьютеров. Позже получили распространение системы FoxBase, FoxPro и Clipper - все имеющие набор команд, похожий на СУБД семейства dBASE, и использующие ту же организацию данных в файлах с типичным расширением .dbf (Data Base File - файл базы данных), СУБД dBASE IV. Языки этих систем послужили основой для создания огромного числа прикладных информационно-поисковых систем, автоматизированных рабочих мест (АРМ) в различных предметных областях.

Система управления базами данных dBASE IV значительно усилена по сравнению с dBASE III+ по многим параметрам (ниже в скобках указаны данные для dBASE III+). В частности, можно создавать двумерные массивы переменных общим объемом до 1170 элементов, может быть открыто до 99 (16) файлов, увеличено максимальное число переменных - 15000 (265), число полей в файлах БД - 255 (128), число открытых индексных файлов -10 (7) и т.д. Как уже отмечалось выше, командный язык dBASE IV значительно расширен и улучшен по сравнению с командным языком dBASE III+.

Включение в  язык dBASE IV новых команд позволило существенно улучшить следующие функции пакета СУБД семейства dBASE:

• разработку иерархических  систем меню прикладных задач;

• разработку экранных форм ввода и вывода данных;

• организацию  ввода и вывода информации в отдельные  окна на экране;

• вывод данных на печать;

• возможности  по поиску и обработке данных в  файлах БД;

• обеспечение  работы в среде ЛВС и др.

Команды типичной СУБД для персональных компьютеров  предназначены для выполнения следующих  функций:

• описания БД;

• наполнения БД;

• редактирования БД;

• поиска информации в БД;

• формирования и вывода на экран или принтер  информации в виде отчетов.

3. Управляющий центр

Представление о возможностях пакета dBASE IV можно получить при знакомстве с управляющим центром (УЦ), реализующим интерфейс пользователя, управляемый меню. В состав УЦ входят шесть меню:

• меню Data («Данные») для создания, изменения структуры файлов БД, ввода, обновления и отображения данных на экране;

• меню Queries («Запросы») для формирования и выполнения запросов на выборку и обновление данных;

• меню Forms («Формы») для разработки экранных форм ввода и вывода информации;

• меню Reports («Отчеты») для разработки форм отчетов и вывода их на печать;

• меню Labels («Марки») для разработки форм марок и вывода их на печать;

• меню Applications («Прикладные программы») - генератор разработки прикладных программ.

Функции УЦ и  расположение меню на экране отражают последовательность работы пользователя при разработке прикладной информационной задачи. Работа обычно начинается с  создания структуры файлов БД, которые  требуются для ее решения.