Рекомендуемая литература 1 В С Оскерко З В

Рекомендуемая литература 1. В. С. Оскерко, З. В. Пунчик. О. А. Сосновский Технологии баз данных. Учебное пособие, Минск БГЭУ 2007 2. Оскерко В. С. , Пунчик З. В. Практикум по технологиям баз данных: Учеб. пособие. Мн. : БГЭУ, 2004. 3. Оскерко В. С. Технологии организации, хранения и обработки данных. Система дистанционного обучения: Учеб. -практ. пособие. Мн. , БГЭУ, 2002.

Организация экономической информации • Информация – совокупность фактов, явлений, событий, представляющий интерес, подлежащих регистрации и обработке. • Экономическая информация – это совокупность различных сведений экономического характера, используемых для планирования, учета, контроля, анализа и управления народным хозяйством и его звеньями.

• Наиболее важными характеристиками экономической информации являются: • корректность • полезность • оперативность • точность • достоверность • устойчивость • достаточность

• Экономическая информационная система (ЭИС) – это система, функционирование которой во времени заключается в сборе, обработке и распространении информации о деятельности некоторого экономического объекта.

• Информационная база современной ЭИС состоит из двух взаимосвязанных частей: внемашинной и внутримашинной. • К внемашинной относится та часть экономической информации, которая обслуживает систему управления в виде, непосредственно воспринимаемом человеком без каких-либо технических средств. Внемашинная часть представлена различными документами, такими как статистическими, банковскими, бухгалтерскими и др. • Внутримашинная часть информационной базы ЭИС содержится на машинных носителях и может состоять из отдельных файлов или представлять собой базу данных.

Основным достоинством текстовых файлов являлось их простота и возможность доступа без специальных программных средств. недостатки – файловая система «не видит» внутреннею структуру записей в файле; – при поиске данных файловая система последовательно (построчно) просматривает все символы, записанные в файл что снижает быстродействие; – невозможность нескольким пользователям изменить одновременно содержание файла; – дублирование данных

• База данных – именованная совокупность данных, хранящаяся в компьютере, отображающая состояние объектов реального мира и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Преимущества использования БД • Возможность расширения и модификации данных • Возможность обеспечения независимости данных в БД от программ их обрабатывающих • Возможность вести быстрый поиск необходимых данных по запросам пользователей • Возможность обеспечения целостности данных • Возможность обеспечения защиты данных от постороннего вмешательства

• Для работами с базами данных были разработаны специальные компьютерные программы – системы управления базами данных (СУБД). • Одними из первых СУБД считаются системы IMS (IBM, 1968 г. ), ADABAS (Software AG, 1969 г. ), IDMS (BF Gudrich Chemical Company, 1971 г. ), предназначенные для мэйнфреймов – мощных компьютеров универсального значения. • Система управления базами данных (Data Base Management System –DBMS) – это программная система, предназначенная для создания общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения доступа пользователей к содержащимся в ней данным.

• СУБД для работы с базами данных содержат в себе специальные программные продукты, называемые приложениями. • Приложениями базы данных являются: • Запросы. Запрос – это требование пользователя на отбор данных из базы и/или на выполнение определенных действий; • Формы. Форма – это шаблон на экране, предназначенный, главным образом, для ввода, просмотра и редактирования данных базы; • Отчеты. Отчет – это представление информации из базы данных в виде, удобном для ее восприятия и анализа пользователем;

Модели данных Трехуровневая модель организации базы данных При проектировании базы данных необходимо рассматривать три ступени ее создания: 1) отображение предметной области в том виде, в котором она существует в реальном мире; 2) восприятие базы данных человеком; 3) в каком виде база данных должна храниться в компьютере. Для реализации используется трехуровневая система организации баз данных (архитектура баз данных), предложенная в 1975 году комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute)

Внешний уровень Внешняя модель данных 1 Внешняя модель данных 2 Концептуальный уровень Внутренний (физический) уровень База данных Архитектура баз данных Внешняя модель данных N

• Внешний уровень определяет точку зрения на базу данных отдельных приложений или пользователей. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы этому приложению. • Концептуальный уровень – центральное управляющее звено. Здесь база данных представлена в наиболее общем виде, обьеденяющем данные, используемые всеми приложениями. • Внутренний уровень (физический) – собственно данные, расположенные в памяти информационной системы.

На внутреннем уровне реализуются определенные модели баз данных. В настоящее время можно выделить следующие модели иерархическая сетевая реляционная. в последнее время активно используются постреляционная, объектно-ориентированная, объектно-реляционная и многомерная модели.

• Модель данных – это некоторая абстракция , которая будучи приложима к конкретным данным позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию, т. е как сведения, содержащие не только данные но и взаимосвязи между ними.

Иерархическая модель данных • В иерархической модели связи между данными можно представить с помощью дерева. • Данные в такой модели расположены на разных иерархических уровнях и называются сегментами. • Самый высокий сегмент называется корневым. • Сегменты, расположенные на более низком уровне называются сегментами-потомками. • Сегменты, расположенные на более высоком уровне, называются сегментами-предками

Иерархическая модель данных Корневой сегмент Сегменты первого уровня Сегменты второго уровня

• Особенность: • Каждый сегмент может иметь только одного предка на более высоком уровне и одного или несколько потомков на более низком уровне. • Доступ к определенному сегменту осуществляется по цепочке, от сегмента-предка к сегменту-потомку, начиная слева.

• Пример база данных, где в качестве сегментов выступают ФАКУЛЬТЕТ, ГРУППА, СТУДЕНТЫ ФАКУЛЬТЕТ ГРУППА 1 ГРУППА 2 СТУДЕНТ 1 СТУДЕНТ 2

Достоинства: • эффективное использование памяти компьютера при хранении данных • быстрый поиск информации. Недостатки: • ее громоздкость для обработки данных со сложными логическими связями.

Сетевая модель • Сетевая модель является развитием иерархической модели. • В сетевой модели потомок может иметь любое количество предков. • Сегменты связываются между собой не только по принципу «сверху вниз» , но и «по горизонтали» с помощью наборов связей.

Пример организации данных по сетевой модели

• пример база данных, где в качестве сегментов выступают ФАКУЛЬТЕТ, КРУЖКИ, СТУДЕНТЫ ФАКУЛЬТЕТ КРУЖОК 1 СТУДЕНТ 1 КРУЖОК 2 СТУДЕНТ 2

Достоинства: • возможность образования произвольных связей. Недостатки: • высокая сложность схемы базы данных.

Реляционная модель • была предложена американским математиком Kоддом (Dr. Codd. ). в 1969 году • Основана на математическом понятии отношение (relation), физическим представлением которого является двухмерная таблица, состоящая из строк одинаковой структуры

Отношение отображает некоторый объект, объект характеризуется набором атрибутов D 1, D 2, …. . Dn, а каждый атрибут набором допустимых значений, называемых доменом. Строки отношения называются кортежами. Количество кортежей в отношении называется мощностью отношения Вхождение домена в отношение называется атрибутом. Пример: база данных - студенты 1. кортеж информация о студенте, 2. атрибуты: номер зачетки, фио, год рождения, адрес, всего m студентов

• Отношение имеет более простую графическую интерпретацию и может быть представлено в виде таблицы, • столбцы (поля-атрибут) которой соответствуют вхождениям доменов в отношении, • а строки (записи-кортеж) – наборам из n – значений, взятых из исходных доменов, которые расположены в строгом порядке в соответствии с заголовками

Поля Таблица Студенты Номер зачетки фио Год рождения адрес 123423 Записи Иванов И. И. 1980 Правды 11 123469 Петров А. А. 1978 Лейбница 8 123478 Поляков А. Р. 1977 Широкая 1 132456 Власов А. О. 1980 Захарова 20 … …

Данные в таблице удовлетворяют следующим принципам: 1. Каждое значение, содержащееся на пересечении строки и столбца должно быть атомарным 2. Значения данных в одном и том же столбце должны принадлежать к одному и тому же типу, доступному для использования в данной СУБД. Т. е каждое поле имеет свой тип – символьный, числовой, дата и т. д. 3. Каждая запись уникальна 4. Каждое поле имеет уникальное имя 5. Последовательность полей и записей в таблице не существенна

Достоинства: проста для понимания, наглядна и имеет строгое математическое обоснование Недостатки: • не допускает представления объектов со сложной структурой; • извлечение информации о каждом объекте требует выполнения многих операций

Ключи • Столбец в котором нет одинаковых и пустых строк, т. е. столбец (или набор нескольких столбцов) который служит для идентификации каждой строки называется первичный ключ (primary key). • Иногда ключ может состоять из более чем одного столбца, он называется составным первичным ключом (composite primary key). • В примере – номер зачетки

• Взаимоотношения между таблицами в реляционной модели, называемое связью (relationsship), поддерживаются внешним ключом. • Столбец (или совокупность столбцов) значения которого однозначно характеризуют сущности, представленные строками некоторого другого отношения, т. е. задают значения их первичного ключа, называется внешним ключом (foreign key). Таблица, содержащая внешний ключ, называется detail – таблицей, а таблица, содержащая первичный ключ, называется masterтаблицей. • Графическое изображение связи таблиц называется схемой данных.

Таблица Сессия Номер зачетки КИТ ВМ 123423 8 9 123469 9 7 123478 7 6 132456 8 8 … … … внешний ключ -столбец Номер зачетки.

Условия реляционной целостности Должны выполняться условия целостности данных: • Целостности таблиц • Ссылочной целостности Целостность таблиц – значения первичного ключа должные быть уникальными и непустым Ссылочная целостность – каждое значение внешнего ключа должно совпадать с одним из значений первичного ключа

Отношения между данными в базе данных • 1. Отношение один- к- одному (1: 1) означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать только один экземпляр объекта В и наоборот. • • Пример: ФАКУЛЬТЕТ : ДЕКАН • • 2. Отношение один- ко- многим (1: М ) означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать несколько экземпляров объекта В, но каждому экземпляру объекта В может соответствовать только один экземпляр объекта А. • Пример: ФАКУЛЬТЕТ : СТУДЕНТЫ

• 3. Отношение многие- к- одному (М: 1) означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать только один экземпляр объекта В, но каждому экземпляру объекта В может соответствовать несколько экземпляров объекта А. • Пример: СТУДЕНТЫ : ФАКУЛЬТЕТ • 4. Отношение многие- ко- многим (M: N) означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать много экземпляров объекта В и наоборот • • Пример: ПРЕПОДАВАТЕЛИ : ПРЕДМЕТЫ

Тема 3. Проектирование базы данных • Требования, предъявляемые к базе данных Проектирование базы данных – это процесс создания проекта базы данных, предназначенной для поддержки функционирования экономического объекта и способствующей достижению его целей. Требования к базе данных: 1. Целостность базы данных. 2. Многократное использование данных. 3. Быстрый поиск и получение информации по запросам пользователей. 4. Простота обновления данных. 5. Уменьшение излишней избыточности данных. 6. Защита данных от несанкционированного доступа, от искажения и уничтожения

• 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Жизненный цикл базы данных (ЖЦБД) – это процесс проектирования, реализации и поддержки базы данных. ЖЦБД состоит из следующих семи этапов: предварительное планирование; проверка осуществимости; определение требований; концептуальное проектирование; логическое проектирование; физическое проектирование; оценка работы и поддержка базы данных.

Модель «сущность–связь» модель «сущность–связь» или ER моделью (Entity – сущность, Relation – связь). • моделирование структуры данных предметной области базируется на использовании ER-диаграмм (диаграмм «сущность–связь» ). • Основные понятия ER-диаграммы – сущность, атрибут, связь. • Сущность – это некоторый объект реального мира, который может существовать независимо. • Атрибут – это свойство сущности.

• Пример: база данных ФИРМА. • четыре сущности: филиал, менеджер, заказ, клиент. • На ER-диаграмме сущность изображается прямоугольником МЕНЕДЖЕР

Связь представляет взаимодействие между сущностями. Она характеризуется мощностью, которая показывает, сколько сущностей участвует в связи. В рассматриваемой предметной области ФИРМА можно выделить три связи: 1. МЕНЕДЖЕР – УПРАВЛЯЕТ – ФИЛИАЛ 2. ФИЛИАЛ – ОБРАБАТЫВАЕТ – ЗАКАЗ 3. КЛИЕНТ – ДЕЛАЕТ – ЗАКАЗ На ER-диаграмме связь изображается ромбом. УПРАВЛЯЕТ

• Важной характеристикой связи является тип связи (кардинальность) 1 1 МЕНЕДЖЕР УПРАВЛЯЕТ ER-диаграмма связи 1: 1 ФИЛИАЛ

М 1 ФИЛИАЛ ОБРАБА ТЫВАЕТ ЗАКАЗ ER-диаграмма связи 1: М N М КЛИЕНТ ДЕЛАЕТ ER-диаграмма связи М: N ЗАКАЗ

класс принадлежности сущности. Если каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром сущности В, то класс принадлежности сущности А является обязательным. Если не каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром сущности В, то класс принадлежности сущности А является необязательным. КЛИЕНТ М N ДЕЛАЕТ ЗАКАЗ ER- диаграмм связи M: N с учетом класса принадлежности сущности

МЕНЕДЖЕР КЛИЕНТ 1 М ДЕЛАЕТ УПРАВЛЯЕТ 1 ФИЛИАЛ М 1 ОБРАБАТЫ ВАЕТ N ЗАКАЗ Пример ER-модели предметной области ФИРМА Пример: в рассматриваемой предметной области ФИРМА класс принадлежности всех четырех сущностей является обязательным.

Преобразование ER- модели в реляционную • Такой метод основывается на формировании набора предварительных таблиц из ERдиаграмм. • 1. Для каждой сущности создается таблица. Причем каждому атрибуту сущности соответствует столбец таблицы. • 2. Правила генерации таблиц из ER-диаграмм опираются на два основных фактора – тип связи и класс принадлежности сущности.

Этапы проектирования базы данных и их процедуры Этапы: • концептуальное проектирование; • логическое проектирование; • физическое проектирование.

• Цель этапа концептуального проектирования – создание концептуальной модели данных исходя из представлений пользователей о предметной области.

• • Процедуры: 1. Определение сущностей и их документирование. 2. Определение связей между сущностями и их документирование. 3. Создание ER-модели предметной области. 4. Определение атрибутов и их документирование. 5. Определение значений атрибутов и их документирование. 6. Определение первичных ключей для сущностей и их документирование. 7. Обсуждение концептуальной модели данных с конечными пользователями.

• Цель этапа логического проектирования – преобразование концептуальной модели на основе выбранной модели данных в логическую модель, не зависимую от особенностей используемой в дальнейшем СУБД для физической реализации базы данных.

Процедуры: 1. Выбор модели данных. 2. Определение набора таблиц исходя из ER-модели и их документирование. 3. Нормализация таблиц. 4. Проверка логической модели данных на предмет возможности выполнения транзакций. 5. Определение требований поддержки целостности данных и их документирование. 6. Создание окончательного варианта логической модели данных и обсуждение его с пользователями.

• Цель этапа физического проектирования – описание конкретной реализации базы данных, размещаемой во внешней памяти компьютера. Это описание структуры хранения данных и эффективных методов доступа к данным базы. При логическом проектировании отвечают на вопрос – что надо сделать, а при физическом – выбирается способ, как это сделать.

Процедуры: 1. Проектирование таблиц базы данных средствами выбранной СУБД. 2. Реализация бизнес-правил в среде выбранной СУБД. 3. Проектирование физической организации базы данных. 4. Разработка стратегии защиты базы данных. 5. Организация мониторинга функционирования базы данных и ее настройка.

Общие сведения о CASE-средствах • CASE-средства (Computer- Aided System Engineering ) предназначены для автоматизированного проектирования реляционных баз данных. • CASE-средства позволяют строить ERдиаграммы в реальном масштабе времени

Современные CASE-средства обладают особ: • единый графический язык; • использование репозитария; Репозитарий – это база данных проекта, предназначенная для хранения всей информации о проекте, которая может использоваться совместно разработчиками соответственно их правам доступа • поддержка коллективной разработки и управления проектом; • макетирование; • генерация документации; • верификация проекта. Верификация - проверка проекта на полноту и состоятельность на ранних этапах разработки Современные CASE-средства поддерживают все этапы ЖЦБД.

Системы управления базами данных Языковые и программные средства СУБД • Описание базы данных осуществляется с помощью языка определения данных (Data Definition Language). • Язык манипулирования данных (Data Manipulation Language) позволяет вставлять, обновлять, удалять и извлекать данные из базы • Язык запросов предоставляют возможности для выполнения всех операций над данными, хранимыми в базе. Пример: язык SQL • Встроенный язык программирования для разработки прикладных программ.

Классификация По типу поддерживаемой модели данных 1. Иерархические (IMS-information management system) 2. Сетевые (IDS-integrated data stored) 3. Реляционные (System R, Ingres, DB 2, Oracle) 4. Постреляционные (uni. Vers) 5. Объектно-ориентированные (Orion) 6. Объектно-реляционные (Postgres) 7. Многомерные (Unidata, mv. Base, j. Base) По поддерживаемому режиму работы • Однопользовательские • Многопользовательские По степени универсальности: • Общего • Специального назначения (IMBASE)

Показатели производительности СУБД • Под производительностью СУБД подразумевается величина, обратно пропорциональная времени, которое СУБД затрачивает на определенную операцию по обработке данных

1. 2. 3. 4. 5. 6. Показатели: Время выполнения запросов Время выполнения операций обновление, вставка, удаление данных Время поиска информации в неиндексированных полях Время выполнения операций импортирования данных из файлов других форматов Максимальное число параллельных обращения к данным в многопользовательском режиме Время генерации отчетов

Режимы работы пользователя в СУБД 1. Через меню системы 2. Программный режим 3. Командный режим

Возможности, предоставляемые СУБД пользователям • • • Создание БД; Обновление, хранящихся в них данных; Выполнение вычисления; Быстрого извлечения данных из БД; Создание экранных шаблонов – форм; Вывода данных из базы в отчетах; Разработка приложений; Экспорта данных в другие БД и импорта данных из них; Публикации данных в Internet; Управление БД – поддержку целостности БД с помощью механизма транзакции; Транзакция – это совокупность операций с БД, которые должны быть выполнены обязательно до конца, чтобы БД оказалась в непротиворечивом состоянии. • Защиту данных; • Восстановление БД в случае ее повреждения.

Направления развития СУБД 1. Расширение множества типов обрабатываемых данных 2. Интеграция технологий баз данных и Web-технологий 3. Превращение СУБД в системы управления базами знаний База знаний – один или несколько специальным образом организованных файлов, хранящих систематизированную совокупность понятий, правил и фактов, относящихся к некоторой предметной области

• • Некоторые характеристики СУБД MS ACCESS: размер базы данных ( с расширением mdb) - 1 Гбайт число объектов в баз данных 32 768 максимальное число символов в имени поля - 64 максимальное количество полей в таблице – 255 максимальное число символов в поле МЕМО – 65 535 максимальный размер объекта OLE – 1 Гбайт максимальное количество таблиц в запросе– 32 вид связи между таблицами- (1: 1), (1: M)

• Типы полей, поддерживаемые Access 2000: • текстовый –для хранения текстовой информации, могут быть любые символы, количеством не более 255; • МЕМО – для хранения данных объемом до 64 000 знаков; • Числовой – для хранения числовых данных; • байт – целые числа от 0 до 255 (поле занимает 1 байт); • целое – целые числа от -32 768 до 32 767 (2 байта); • длинное целое – целые числа от -2 147 483 648 до 2 147 483 647 (4 байта). • Для числовых полей с дробными значениями применяются размеры: одинарное с плавающей точкой, двойное с плавающей точкой, действительное. • Дата/ время – значения в поле вносятся в стандартной форме, пользователь может, однако, создавать собственный формат;

• Денежный – предназначен для хранения точного значения очень больших чисел (15 знаков слева от запятой и 4 – справа). Access 2000 поддерживает шесть основных денежных форматов; • Счетчик – значению этого поля автоматически присваивается числовое значение. Это могут быть последовательные числа, начиная с 1, или другие числа. Данные этого типа поля изменить нельзя. • Логический – может принимать два значения: Да/ Нет, Истина/ Ложь, Вкл/ Выкл • Поле объекта OLE - предназначено для хранения объектов, созданных в других приложениях WINDOWS (таблицы, графики, рисунки, звуковая информация) • Гиперссылка - этот тип поля используется для создания Web - страниц

• • • «Свойства поля» : Размер поля –для текстового поля макс число символов – 255. По умолчанию 50. Для числового поля по умолчанию устанавливается размер до 15 десятичных знаков; Формат поля – определяется, в каком виде число выводится на экран. Поддерживается шесть форматов, денежный формат выводит на экран символ денежной единицы Маска ввода используется только для ввода текста и даты. Подпись – идентификатор поля. Значение по умолчанию – значение поля, устанавливаемое пользователем, которое автоматически вводится в таблицу при добавлении записи. Условие на значение – это свойство служит для автоматического контроля значения поля, вводимого в таблицу: оно должно удовлетворять условию, заданному пользователем.