Шпаргалка по "Базам данных"

БАЗЫ ДАННЫХ

 

1Аппарат нормализации отношений. Первая нормальная форма.

Нормализация отношений (таблиц) — одна из основополагающих частей теории реляционных баз данных. Нормализация имеет своей целью избавиться от избыточности в отношениях и модифицировать их структуру таким образом, чтобы процесс работы с ними не был обременён различными посторонними сложностями. При игнорировании такого подхода эффективность проектирования стремительно снижается, что вкупе с прочими подобными вольностями может привести к критическим последствиям.

Первая нормальная форма 
Отношение находится в первой нормальной форме (сокращённо 1НФ), если все его атрибуты атомарны, то есть если ни один из его атрибутов нельзя разделить на более простые атрибуты, которые соответствуют каким-то другим свойствам описываемой сущности.

2Классы моделей баз данных.

Иерархическая модель данных В иерархической модели связи между данными можно описать с помощью упорядоченного графа (или дерева). Упрощенно представление связей между данными в иерархической модели показано на рис.1. (см. Приложение рис.1.) Для описания структуры (схемы) иерархической БД на некотором языке программирования используется тип данных «дерево».

Сетевая модель данных Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных (рис. 4.). Наиболее полно концепция сетевых БД впервые была изложена в Предложениях группы КОДАСИЛ (KODASYL). (см. Приложение рис.4.) Для описания схемы сетевой БД используется две группы типов: «запись» и «связь». Тип «связь» определяется для двух типов «запись»: предка и потомка. Переменная типа «связь» являются экземплярами связей. Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей

Реляционная модель представляется в виде совокупности таблиц, над которыми выполняются операции, формулируемые в терминах реляционной алгебры.

3Концептуальная, физическая и внешняя модель данных.

Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения. Таким образом, концептуальная модель является, по существу, моделью предметной области. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки.

Логическая модель отражает логические связи между элементами данных вне зависимости от их содержания и среды хранения. Логическая модель данных может быть реляционной, иерархической или сетевой. Пользователям выделяются подмножества этой логической модели, называемые внешними моделями (в некоторых источниках их также называют подсхемами), отражающие их представления о предметной области.

Физическая модель, определяющая размещение данных, методы доступа и технику  индексирования, называется внутренней моделью системы. Внешние модели никак не связаны с типом физической памяти, в которой будут храниться данные, и с методами доступа к этим данным. Это положение отражает первый уровень независимости данных.

4Проектирование концептуальной модели баз данных.

Концептуальное проектирование является центральной частью, ядром всего процесса проектирования баз данных. Для того чтобы база данных адекватно отражала предметную область, проектировщик должен хорошо представлять себе все нюансы, присуще ей, и уметь отобразить их в базе данных. Цель концептуального проектирования - создание концептуальной модели данных на основе представлений о предметной области каждого отдельного типа пользователей. Концептуальная модель представляет собой описание основных сущностей (таблиц) и связей между ними без учета принятой модели БД и синтаксиса целевой СУБД.

 

5Объектные и объектно-реляционные СУБД.

Объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД) — реляционная СУБД (РСУБД), поддерживающая некоторые технологии, реализующие объектно-ориентированный подход: объекты, классы и наследование реализованы в структуре баз данных и языке запросов.Объектно-реляционными СУБД являются, к примеру, широко известные Oracle Database, Informix, DB2, PostgreSQL, FirstSQL/J.Объектные базы данных — это модель работы с объектными данными.Такая модель баз данных, несмотря на то, что она существует уже много лет, считается новой. И её создание открывает большие перспективы, в связи с тем, что использование объектной модели баз данных легко воспринимается пользователем, так как создается высокий уровень абстракции…

 

6Основные этапы разработки баз данных.

1 Проектирование БД. Это теоретический  этап работы (без компьютера). На  этом этапе определяется:

-какие таблицы будут входить  в состав БД,

-структура таблиц (из каких полей, какого типа и размера будет  состоять каждая таблица),

-какие поля будут выбраны  в качестве первичных (главных) ключей  каждой таблицы и т. д.

2 Создание структуры. На этом этапе с помощью конкретной СУБД описывается структура таблиц, ходящихвсостав БД.

3 Ввод записей. Заполнение таблиц базы данных конкретной информацией.

 

7Транзакции баз данных.

Транзакция — это набор операций в базе данных, которые должны быть либо все выполнены, либо все не выполнены. Транзакции применяются для обеспечения безопасности, верности и непротиворечивости данных в таблице.Транзакции очень важны тогда, когда при работе с базой данных требуется взаимодействие с несколькими таблицами или несколькими хранимыми процедурами (или с сочетанием неделимых объектов базы данных). Классический пример транзакции — процесс перевода денежных средств с одного банковского счета на другой. Например, если вам понадобилось перевести $500 с депозитного счета на текущий счет, то нужно выполнить в режиме транзакции следующие шаги:

- банк должен снять $500 с вашего  депозитного счета;

- затем банк должен добавить $500 на ваш текущий счет.

 

8Концепция реляционной базы данных.

На сегодняшний день реляционные базы данных являются, наиболее часто используемым типом БД. Они построены на основе строгих законов реляционной алгебры. Чтобы пользоваться реляционными базами данных, вовсе не обязательно досконально разбираться в реляционной теории, однако все же следует овладеть основными понятиями о базах данных.

Активная деятельность по отысканию приемлемых способов обобществления непрерывно растущего объема информации привела к созданию в начале 60-х годов специальных программных комплексов, называемых "Системы управления базами данных" (СУБД).

Основная особенность СУБД - это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть банки данных, а затем "Базы данных" (БД).

 

9Первичный и внешний ключи баз данных.

Первичный ключ Понятия первичного ключа мы уже вскользь касались в статье, посвященной нормализации базы данных. Первичный ключ - это столбец или группа столбцов, однозначно определяющие запись. Первичный ключ по определению уникален: в таблице не может быть двух разных строк с одинаковыми значениями первичного ключа. Столбцы, составляющие первичный ключ, не могут иметь значение NULL. Для каждой таблицы первичный ключ может быть только один.

Внешние ключи - это основной механизм для организации связей между таблицами и поддержания целостности и непротиворечивости информации в базе данных.Внешний ключ - это столбец или группа столбцов, ссылающиеся на столбец или группу столбцов другой (или этой же) таблицы

 

10Основные понятия баз данных.

1. Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью адекватно понятию типа данных в языках программирования. Обычно в современных реляционных БД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (таких как "деньги"), а также специальных "темпоральных" данных (дата, время, временной интервал)

2 Понятие домена более специфично для баз данных, хотя и имеет некоторые аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к типа данных

     3. Схема отношения, схема базы данных

Схема отношения - это именованное множество пар {имя атрибута, имя домена (или типа, если понятие домена не поддерживается)}. Степень или "арность" схемы отношения - мощность этого множества. Схема БД (в структурном смысле) - это набор именованных схем отношений. 

4. Кортеж, отношение Кортеж, соответствующий данной схеме отношения, - это множество пар {имя атрибута, значение}, которое содержит одно вхождение каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения. "Значение" является допустимым значением домена данного атрибута

 

11Резервное копирование и восстановление после сбоев.

Резервное копирование и восстановление можно выполнить с помощью утилит (например, Enterprise Manager в MS SQL Server), мастера или команд T-SQL. Для размещения архивных копий должно быть создано логическое устройство (которое может быть отдельным физическим устройством).

Резервное копирование выполняется для каждой БД индивидуально и может производиться несколькими способами.

Восстановление БД после сбоев обеспечивается с помощью журнала транзакций. Основным принципом согласованной политики записи изменений в журнал и в БД является то, что запись об изменении объекта БД должна попадать во внешнюю память журнала раньше, чем измененный объект оказывается во внешней памяти БД.

12Транзакции и блокировки БД

Под транзакцией понимается неделимая с точки зрения воздействия на БД последовательность операторов манипулирования данными (чтения, удаления, вставки, модификации), приводящая к одному из двух возможных результатов: либо последовательность выполняется, если все операторы правильные, либо вся транзакция откатывается, если хотя бы один оператор не может быть успешно выполнен. Обработка транзакций гарантирует целостность информации в базе данных. Таким образом,транзакция переводит базу данных из одного целостного состояния в другое.

Блокировкой называется временное ограничение на выполнение некоторых операций обработки данных. Блокировка может быть наложена как на отдельную строку таблицы, так и на всю базу данных. Управлением блокировками на сервере занимается менеджер блокировок, контролирующий их применение и разрешение конфликтов. Транзакции и блокировки тесно связаны друг с другом. Транзакции накладывают блокировки на данные, чтобы обеспечить выполнение требований ACID. Без использования блокировок несколько транзакций могли бы изменять одни и те же данные.

 13Требования, предъявляемые к БД

+Правильно спроектированная БД должна удовлетворять следующим требованиям:++Минимальная избыточность. ++Непротиворечивость.++Целостность данных.++Независимость данных.++Возможность ведения (добавления и удаления) и актуализации (корректировки, модификации) данных.++Безопасность и секретность.++Высокая производительность. ++Минимальные затраты.

 

14Структура реляционной базы данных.

Реляционная база данных представляет собой множество взаимосвязанных таблиц, каждая из которых содержит информацию об объектах определенного вида. Каждая строка таблицы содержит данные об одном объекте (например, автомобиле, компьютере, клиенте), а столбцы таблицы содержат различные характеристики этих объектов - атрибуты (например, номер двигателя, марка процессора, телефоны фирм или клиентов).

Строки таблицы называются записями. Все записи таблицы имеют одинаковую структуру - они состоят из полей (элементов данных), в которых хранятся атрибуты объекта (рис. 1). Каждое поле записи содержит одну характеристику объекта и представляет собой заданный тип данных (например, текстовая строка, число, дата). Для идентификации записей используется первичный ключ. Первичным ключом называется набор полей таблицы, комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице.

 

15Виды отношений в реляционной базе данных.

Существуют следующие типы информационных связей:

• один-к-одному;
• один-ко-многим;
• многие-ко-многим.

Связь один-к-одному предполагает, что одному атрибуту первой таблицы соответствует только один атрибут второй таблицы и наоборот.

Связь один-ко-многим предполагает, что одному атрибуту первой таблицы соответствует несколько атрибутов второй таблицы.

Связь многие-ко-многим предполагает, что одному атрибуту первой таблицы соответствует несколько атрибутов второй таблицы и наоборот.

 

16Понятие целостности базы данных.

Це́лостность ба́зы да́нных (database integrity) — соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением целостности (integrity constraint). Целостность БД не гарантирует достоверности содержащейся в ней информации, но обеспечивает по крайней мере правдоподобность этой информации, отвергая заведомо невероятные, невозможные значения. Таким образом, не следует путать целостность БД с достоверностью БД. Достоверность (или истинность) есть соответствие фактов, хранящихся в базе данных, реальному миру. Очевидно, что для определения достоверности БД требуется обладание полными знаниями как о содержимом БД, так и о реальном мире. Для определения целостности БД требуется лишь обладание знаниями о содержимом БД и о заданных для неё правилах.