Современные системы управления базами данных (СУБД) и их применение

 

Производительность СУБД оценивается:

- временем выполнения запросов;

- скоростью поиска информации в неиндексированных полях;

- временем выполнения операций импортирования базы данных из других форматов;

- скоростью создания индексов и выполнения таких массовых операций, как обновление, вставка, удаление данных;

- максимальным числом параллельных обращений к данным в многопользовательском режиме;

- временем генерации отчета.

На производительность СУБД оказывают влияние два фактора:

- СУБД, которые следят за соблюдением целостности данных, несут дополнительную нагрузку, которую не испытывают другие программы;

- производительность собственных прикладных программ сильно зависит от правильного проектирования и построения базы данных.

Обеспечение целостности  данных на уровне базы данных подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной. Должны быть установлены правила целостности, и они должны храниться вместе с базой данных и соблюдаться на глобальном уровне. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью специальной программы).

К средствам обеспечения  целостности данных на уровне СУБД относятся:

- встроенные средства для назначения первичного ключа, в том числе средства для работы с типом полей с автоматическим приращением, когда СУБД самостоятельно присваивает новое уникальное значение;

- средства поддержания ссылочной целостности, которые обеспечивают запись информации о связях таблиц и автоматически пресекают любую операцию, приводящую к нарушению ссылочной целостности.

Некоторые СУБД предусматривают средства обеспечения безопасности данных. Такие средства обеспечивают выполнение следующих операций:

- шифрование прикладных программ;

- шифрование данных;

- защиту паролем;

- ограничение уровня доступа (к базе данных, к таблице, к словарю, для пользователя).

Практически все рассматриваемые  СУБД предназначены для работы в  многопользовательских средах, но обладают для этого различными возможностями. Обработка данных в многопользовательских средах предполагает выполнение программным продуктом следующих функций:

- блокировку базы данных, файла, записи, поля;

- идентификацию станции, установившей блокировку;

- обновление информации после модификации;

- контроль за временем и повторение обращения;

- обработку транзакций (транзакция — последовательность операций пользователя над базой данных, которая сохраняет ее логическую целостность);

- работу с сетевыми системами (LAN Manager, NetWare, Unix).

Импорт-экспорт отражает:

- возможность обработки СУБД информации, подготовленной другими программными средствами;

- возможность использования другими программами данных, сформированных средствами рассматриваемой СУБД.

Язык запросов SQL (Structured Query Language) реализован в целом ряде популярных СУБД для различных типов ЭВМ либо как базовый, либо как альтернативный. В силу своего широкого использования является международным стандартом языка запросов. Язык SQL предоставляет развитые возможности как конечным пользователям, так и специалистам в области обработки данных.

Совместимость с SQL-системами играет большую роль, когда предполагается проведение работы с корпоративными данными. СУБД, хорошо подготовленные к работе в качестве средств первичной обработки информации для SQL-систем, могут открыть двери в системы с архитектурой клиент-сервер.

СУБД имеют доступ к данным SQL в следующих случаях:

- базы данных совместимы с ODBC (Open Database Connectivity —открытое соединение баз данных);

- реализована естественная поддержка SQL-баз данных;

- возможна реализация SQL-запросов локальных данных.

Многие СУБД могут “прозрачно” подключаться к входным SQL-подсистемам с помощью ODBC или драйверов, являющихся их частью, поэтому существует возможность создания прикладных программ для них. Некоторые программные продукты совместимы также с SQL при обработке интерактивных запросов на получение данных, находящихся на сервере или на рабочем месте.

СУБД, ориентированные  на разработчиков, обладают развитыми  средствами для создания приложений. К элементам инструментария разработки приложений можно отнести:

- мощные языки программирования;

- средства реализации меню, экранных форм ввода-вывода данных и генерации отчетов;

- средства генерации приложений (прикладных программ);

- генерацию исполнимых файлов.

Функциональные возможности  моделей данных доступны пользователю СУБД благодаря ее языковым средствам. Языковые средства используются для выполнения двух основных функций:

- описания представления базы данных;

- выполнения операций манипулирования данными.

Первая из этих функций  обеспечивается языком описания (определения) данных (ЯОД). Описание базы данных средствами ЯОД называется схемой базы данных. Оно включает описание структуры базы данных и налагаемых на нее ограничений целостности в рамках тех правил, которые регламентированы моделью данных используемой СУБД. ЯОД некоторых СУБД обеспечивают также возможности задания ограничений доступа к данным или полномочий пользователей. ЯОД не всегда синтаксически оформляется в виде самостоятельного языка. Он может быть составной частью единого языка данных, сочетающего возможности определения данных и манипулирования данными.

Язык манипулирования  данными (ЯМД) позволяет запрашивать  предусмотренные в системе операции над данными из базы данных.

Имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяющих возможности описания данных и манипулирования данными в единых синтаксических рамках. Популярным языком такого рода является реляционный язык SQL [1, С. 575-580].

3. Основы технологии работы в СУБД MS ACCESS

 

При работе с СУБД на экран  выводятся рабочее поле и панель управления. Панель управления при  этом включает меню, вспомогательную  область управления и строку подсказки. Расположение этих областей на экране может быть произвольным и зависит от особенностей конкретной программы. Некоторые СУБД позволяют выводить на экран окно директив (командное окно) или строку команд.

Рассмотрим работу СУБД на примере  Microsoft Access 2000, входящей в профессиональный пакет MS Office.

В начале работы с Access происходит создание новой базы данных с присвоением файлу базы оригинального имени и расширения .mdb (рис.3.1)

 

Рис. 3.1 Создание новой базы даных

В каждой базе данных имеется окно базы (рис. 3.2). В этом окне находится панель Объекты с кнопками Таблицы, Запросы, Формы, Отчеты, Страницы, Макросы и Модули. Окно базы также содержит свою панель инструментов.

Рис. 3.2 Окно базы данных

 

Следующий шаг- создание таблиц для хранения данных. К основным объектам Access помимо таблиц относятся запросы, отчеты, формы, макросы и модули. Но надо помнить, что таблица- основа базы данных, и все другие объекты зависят от данных таблиц.

Основные объекты базы данных Access можно создать в режиме Мастер и Конструктор.

3.1.Объекты  базы данных

3.1.1 Таблицы

 

Таблицы - это основные объекты любой базы данных. Во-первых, в таблицах хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хранят и структуру базы (поля, их типы и свойства). Все другие объекты (формы, отчеты, запросы) зависят от данных таблиц.

Создание таблиц с помощью мастера производится путем выбора типовой таблицы и необходимых полей из типовой таблицы. Выбранные имена полей можно редактировать.

После ввода имени  таблицы выбирается ключевое поле, позволяющее осуществлять связи  между таблицами в базе данных.

При создании таблицы  в режиме Конструктор выводится пустая структура таблицы, в которую необходимо ввести имена полей, указать типы данных в полях и задать размеры полей. В нижней части бланка структуры таблицы задаются свойства полей таблицы, позволяющие изменять способы хранения и отображения данных (рис.3.1.1).

Рис. 3.1.1 Создание таблицы  в режиме конструктора

 

Поля таблиц базы данных не просто определяют структуру базы - они еще определяют групповые  свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных СУБД Microsoft Access.

Имя поля - определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

Тип поля - определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

Размер поля - определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

Формат поля - определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.

Маска ввода - определяет форму, в которой вводятся данные а поле (средство автоматизации ввода данных).

Подпись - определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

Значение по умолчанию - то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

Условие на значение - ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

Сообщение об ошибке - текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных.

Обязательное поле - свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

Пустые строки - свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

Индексированное поле - если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

Поскольку в разных полях  могут содержаться данные разного  типа, то и свойства у полей могут  различаться в зависимости от типа данных. Так, например, список вышеуказанных свойств полей относится в основном к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для данных, представляющих действительные числа, важным свойством является количество знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видео клипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств не имеют смысла.

3.1.2.3апросы

 

Запросы — это объект базы данных, который служит для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. Особенность запросов состоит в том, что они черпают данные из базовых таблиц и создают на их основе временную таблицу. Применение запросов позволяет избежать дублирования данных в таблицах и обеспечивает максимальную гибкость при поиске и отображении данных в базе данных

Access позволяет создавать  запросы двух типов: QBE-запросы, SQL-запросы.

QBE-запросы (Query By Example) — запросы, строящиеся с помощью конструктора запросов, представляющего собой графический инструмент для создания запросов по образцу.

SQL-запросы — запросы, строящиеся при помощи унифицированного набора инструкций SQL (Structured Query Language — структурированный язык запросов).

SQL заметно отличается  от других языков программирования  высокого уровня.

1. SQL относится к непроцедурным  языкам. Он просто декларирует, что нужно сделать, а исполнение возлагается на СУБД (система управления базами данных).

2. В SQL используется  трехзначная логика. Наряду с  традиционными логическими значениями TRUE и FALSE используется NULL (НЕИЗВЕСТНО  или ОТСУТСТВИЕ ДАННЫХ).

3. Операции осуществляются  над целыми наборами данных, а  не над отдельными элементами, как в других языках программирования.

Запрос на языке SQL состоит  из инструкций. Каждая инструкция может  содержать несколько предложений.

SQL является, прежде всего,  информационно-логическим языком  предназначенным для описания, изменения  и извлечения данных, хранимых  в реляционных базах данных.

Изначально, SQL был основным способом работы пользователя с базой данных и позволял выполнять следующий набор операций:

- создание в базе  данных новой таблицы;

- добавление в таблицу  новых записей;

- изменение записей;