Технология хранения, поиска и сортировки информации

4. Логическая организация данных зависит от используемых программных средств. Метод логической организации данных определяется используемым типом структур данных и видом модели.

5. Модель данных – это совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими структурами.

6. Файловая модель.

7. В файловых системах реализуется модель типа плоский файл. Основные типы структур данных файловой модели – поле, запись, файл.

8. Более сложными моделями являются сетевые и иерархические модели . В иерархических моделях любой объект может подчиняться только одному объекту вышестоящего уровня. В сетевых – любой объект может быть подчинен нескольким объектам.

Таким образом,  База данных – это структурированная совокупность взаимосвязанных данных в некоторой предметной области. (слайд 3)

Например:

• база данных книжного фонда библиотеки;
• база данных кадрового состава учреждения;
• база данных законодательных актов в области уголовного права;
• база данных современной эстрадной песни.

Конечно, вся эта информация может храниться и на бумаге (например, книжный каталог библиотеки). Но современным средством хранения и обработки баз данных является, безусловно, компьютер. В дальнейшем мы будем иметь в виду только компьютерные БД.

2. Классификация баз данных.

Существуют различные классификации баз данных.

По характеру хранимой информации: (слайд 4)

• фактографические;
• документальные.

В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Из приведенных выше примеров две первые БД скорее всего будут организованы как фактографические. В БД библиотеки о каждой книге хранятся библиографические сведения: год издания, автор, название и пр. Разумеется текст книги в ней содержаться не будет. В БД отдела кадров учреждения хранятся анкетные данные сотрудников: фамилия, имя, отчество; год и место рождения.

Базы данных в третьем и четвертом примерах наверняка будут организованы как документальные. Первая из них будет включать в себя тексты законов; вторая — тексты и ноты песен; биографическую и творческую справочную информацию о композиторах, поэтах, исполнителях; звуковые записи и видеоклипы. Следовательно, документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

Современные информационные технологии постепенно стирают границу между фактографическими и документальными БД. Существуют средства, позволяющие легко подключать любой документ (текстовый, графический, звуковой) к фактографической базе данных.

По способу хранения: (слайд 5)

• централизованные (всё на одном компьютере);
• распределенные (на нескольких компьютерах).

По структуре организации данных: (слайд 6)

• табличные (расписание движения поездов);
• иерархические (многоуровневая файловая структура);
• сетевые (свободная связь между данными различного уровня).

а) Рассмотрим табличную базу данных. Она содержит перечень объектов одного типа, то есть объектов, имеющих одинаковый набор свойств. Столбцы таблицы называются полями. (слайд 7)

Поле базы данных – это столбец, содержащий значения определённого свойства.

Строки таблицы являются записями об объекте; эти записи разбиты на поля столбцами таблицы, поэтому каждая запись представляет собой набор значений, содержащих в полях.

Запись базы данных – это строка таблицы, содержащая набор значений свойств, размещённый в полях базы данных.

Каждая таблица должна содержать, по крайней мере,  одно ключевое поле, содержимое которого уникально для каждой записи в этой таблице. Ключевое поле позволяет однозначно идентифицировать каждую запись в таблице.

Ключевое поле –это поле, значение которого однозначно определяет запись в таблице.

В качестве ключевого поля чаще всего используют поле, содержащее тип данных счётчик. Тип поля определяется типом данных, которые оно содержит. Поля могут содержать данные следующих основных типов:

Тип данных	Использование
Текстовый	Алфавитно-цифровые данные (до 255 символов)
Memo	Алфавитно-цифровые данные – приложения, абзацы, текст (до 64 000 символов)
Числовой	Различные числовые данные (имеет несколько форматов: целое, длинное целое, с плавающей точкой)
Дата \ Время	Дата и время в одном из предлагаемых Access форматов
Денежный	Денежные суммы, хранящиеся с 8 знаками в десятичной части. В целой части каждые три разряда разделяются запятой.
Счетчик	Уникальное длинное целое, создаваемое Access для каждой новой записи
Логические	Логические данные, имеющие значения Истина или Ложь
Объект OLE	Картинки, диаграммы и другие объекты OLE из приложений Windows
Гиперссылка	В полях этого типа хранятся гиперссылки, которые представляют собой путь к файлу на жестком диске, либо адрес в сетях Internet или Intranet.

Поле каждого типа имеет свой набор свойств. Наиболее важными свойствами полей являются:

• размер поля – определяет максимальную длину текстового или числового поля;
• формат поля – устанавливает формат данных;
• обязательное поле – указывает на то, что данное поле обязательно надо заполнить.

Опишем сказанное на примере объекта “Страны Европы”. Важным для описания является название страны, её столица, площадь, население, языки, карта (флаг). Теперь подумаем, какие типы данных будут использованы.

Имена полей	Типы данных
Страна	Текстовый
Столица	Текстовый
Площадь	Числовой
Население	Числовой
Языки	Memo
Карта	Объект OLE

Структура базы данных будет такова:

Страна	Столица	Площадь	Население	Языки	Карта

б) Иерархическая база данных. Такую базу данных графически можно представить как перевернутое дерево, состоящее из объектов различных уровней. Это База данных, элементы которой организованы по принципу “управления-подчинения”.

Рассмотрим конкретный пример – Проводник.

Нажмите ПКМ по кнопке “Пуск”, выберите Проводник. Верхний уровень занимает папка Рабочий стол. На втором уровне находятся папки Мой компьютер, Мои документы, Сетевое окружение и Корзина, которые являются потомками папки Рабочий стол, а между собой являются близнецами. В свою очередь, папка Мой компьютер является предком по отношению к папкам третьего уровня – папкам дисков и системным папкам.

в) Еще один тип базы данных – сетевая база данных. Это база данных, элементы которой могут быть связаны между собой произвольным образом. Самый яркий пример – Глобальная сеть Интернет.

3. Понятие «СУБД».

СУБД является универсальным программным средством, предназначенным для создания и ведения баз данных на внешних запоминающих устройствах, а также доступа к данным и их обработки. (слайд 8)

Принципы построения систем управления баз данных следуют из требований, которым должна удовлетворять организация баз данных:

• Производительность и готовность. Запросы от пользователя базой данных удовлетворяются с такой скоростью, которая требуется для использования данных. Пользователь быстро получает данные всякий раз, когда они ему необходимы.
• Минимальные затраты. Низкая стоимость хранения и использования данных, минимизация затрат на внесение изменений.
• Простота и легкость использования. Пользователи могут легко узнать и понять, какие данные имеются в их распоряжении. Доступ к данным должен быть простым, исключающим возможные ошибки со стороны пользователя.
• Простота внесения изменений. База данных может увеличиваться и изменяться без нарушения имеющихся способов использования данных.
• Возможность поиска. Пользователь базы данных может обращаться с самыми различными запросами по поводу хранимых в ней данных. Для реализации этого служит так называемый язык запросов.
• Целостность. Современные базы данных могут содержать данные, используемые многими пользователями. Очень важно, чтобы в процессе работы элементы данных и связи между ними не нарушались. Кроме того, аппаратные ошибки и различного рода случайные сбои не должны приводить к необратимым потерям данных. Значит, система управления данными должна содержать механизм восстановления данных.
• Безопасность и секретность. Под безопасностью данных понимают защиту данных от случайного или преднамеренного доступа к ним лиц, не имеющих на это права, от неавторизированной модификации (изменения) данных или их разрушения. Секретность определяется как право отдельных лиц или организаций решать, когда, как какое количество информации может быть передано другим лицам или организациям.

Основными средствами СУБД являются: (слайд 9)

• Средства задания (описания) структуры базы данных.

• Средства конструирования экранных форм, предназначенных для ввода данных, просмотра и их обработки в диалоговом режиме.

• Средства создания запросов для выборки данных при заданных условиях, а также выполнения операций по их обработке.

• Средства создания отчетов из базы данных для вывода на печать результатов обработки в удобном для пользователя виде.

• Макросы, встроенный алгоритмический язык, язык запросов.

• Средства создания приложений пользователя.

Окно базы данных содержит следующие объекты: (слайд 10)

• Таблица – обычные двумерные таблицы.
• Формы – электронный аналог бумажного бланка. Одна строка таблицы или запроса.
• Запросы – отбор данных на основании заданных условий. Например, есть таблица, где указаны фамилии сотрудников и их год рождения. Требуется узнать фамилии тех сотрудников, у которых год рождения с 1980 по 1985. Эти даты закладывают в условие и затем будут отображены данные только сотрудников этих лет.
• Отчеты – собираются данные из разных таблиц в одну таблицу, которую затем можно распечатать.
• Макросы – для автоматизации повторяющихся операций.
• Модули – также для автоматизации работы с БД.

Одно из самых важных преимуществ современных СУБД состоит в логической и физической независимости данных. Например, база данных, реализованная в СУБД DBASE, физически содержит, как минимум, три файла. В то же время эту же базу данных можно перенести в СУБД Microsoft Access, где она физически разместится в одном файле. При этом логическая организация данных не изменится.

Развитие аппаратного и программного обеспечения, средств телекоммуникаций привело к тому, что на сегодняшний день наметился переход от традиционных баз данных, хранящих числа и символы объектно-реляционным базам данных, где каждая запись может содержать данные со сложным поведением. Пример тому развитие internet-технологий. Современный настольные компьютеры и программы просмотра Web - браузеры - позволяют осуществлять поиск в глобальной сети и просматривать большую часть мультимедийных данных.

4. Закрепление изученного               

Вопросы и задания:

1. Преобразовать приведенную ниже информацию к табличному виду, определив имя таблицы и назначение каждого поля: 
   Оля, 13, пение, Ваня, 14, баскетбол, Лена, Юля, 13, 13, танцы, пение, Коля, Вова, футбол, баскетбол, 15, 14.  
   
2. Таблица базы данных "Класс" содержит поля: фамилия, имя, отчество, дата рождения, пол, домашний адрес, увлечения. Определите тип и ширину каждого поля.  
    
3. Дана структура таблицы БД "Погода"