БАЗЫ ДАННЫХ и системы управления ими
1. Базы данных ЦЕЛЬ обработка данных об объектах реального мира ОСНОВА: концепция баз данных База данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.
данные ь относятся к определенной предметной области часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления (автоматизации), например, предприятие, ВУЗ ь адекватно отражают реалии действительности ь обеспечивающие пользователя актуальной информацией Первые БД появились уже на заре 1 -го поколения ЭВМ представляя собой отдельные файлы данных или их простые coвокупности
2. Структурные элементы базы данных База данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области. СТРУКТУРИРОВАНИЕ - это введение соглашений о способах представления данных структурные элементы: ь поле, ь запись, ь файл (таблица) Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации – атрибуту Запись - совокупность логически связанных полей, характеризует конкретный объект (экземпляр) Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной структуры
Пример. Предприятие состоит из отделов, в которых работают сотрудники. поле (атрибут) Сотрудник 1 П Отдел 1 Р Е Р Сотрудник 1 Отдел 2 И Сотрудник 2 … Сотрудник N Я Сотрудник 1 Т И Е Сотрудник (Фамилия, имя, должность, оклад) Иванов, Иван, менеджер, 3000 грн. Д П Сотрудник 2 … Сотрудник N Отдел N Сотрудник 2 … Сотрудник N Запись 1 Запись 2 … Запись N файл (таблица) Сотрудники отдела Отдел (Название отдела, число сотрудников)
Объекты реального мира связаны друг с другом множеством сложных зависимостей (связей), которые необходимо учитывать. Сотрудник 1 Сотрудник 2 … Сотрудник N руководит отделом работает в отделе Отдел N В базе данных нужно хранить только актуальные, значимые связи Таким образом, в широком смысле слова база данных — это совокупность описаний объектов реального мира и связей между ними, актуальных для конкретной прикладной области.
3. Системы управления базами данных (СУБД) Создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария - системы управления базами данных (СУБД). Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации. Первые СУБД, поддерживающие opганизацию и ведение БД, появились в конце 60 -х годов 20 в. Традиционно все СУБД классифицируются в зависимости от модели данных, которая лежит в их основе.
3. Модели данных абстрактное представление связи между записями 1) иерархическая, 2) сетевая, 3) реляционная, 4) объектно-ориентированная Соответственно говорят об иерархических, сетевых, реляционных СУБД
Иерархическая модель данных стала применяться в системах управления базами данных в начале 60 -х годов представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево строится по принципу иерархии типов объектов: один тип объекта является главным, а остальные, находящиеся на низших уровнях иерархии, подчиненными. Между главным и подчиненными объектами устанавливается взаимосвязь "один ко многим" для каждого подчиненного типа объекта может быть только один исходный (главный) тип объекта допускается только два типа связей между объектами: "один к одному" и "один ко многим". по существу являются навигационными, но доступ возможен только при следовании вдоль заранее определенных связей.
A при моделировании событий, как правило, необходимы связи типа "многие ко многим" B C дублирование информации F D Допустим, что один и тот же тип болтов используется в автомобиле 300 раз в различных узлах. При использовании иерархической модели, данных тип болтов будет фигурировать в базе данных не 1 раз, а 300 раз (в каждом узле отдельно) Чтобы устранить недостатки, свойственные иерархической модели данных, в начале 60 -х годов проектировщики баз данных создают сетевую модель данных D E дублирование A B C не допускается F D E
Сетевая модель данных понятия главного и подчиненных объектов несколько расширены: любой тип объекта может быть и главным (владелец набора), и подчиненным (член набора) Один и тот же объект может одновременно выступать и в роли владельца, и в роли члена набора. каждый объект может участвовать в любом числе взаимосвязей допускаются связи "многие ко многим" Тип записи E владеет сам собой. Тип записи C член двух наборов (A и B) и сам владеет двумя наборами (D и E). Записи также могут владеть другими записями через множественные наборы, как в нашем примере B владеет E.
Объектно-ориентированная модель данных Направление объектно-ориентированных баз данных (ООБД) возникло сравнительно давно (публикации появлялись уже в середине 1980 -х). Однако наиболее активно это направление развивается в последние годы. дает возможность более непосредственно представлять и моделировать проблемы реального мира обеспечение стабильности данных и многопользовательского параллельного доступа к информации приложений
Любая сущность реального мира имеет уникальный идентификатор хранится в БД обладает хранит внутри себя запись данных, определяется значениями его свойств — атрибутов набор методов - процедур, с помощью которых можно получить доступ к данным, или изменить их ОБЪЕКТЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ ОДНИМИ И ТЕМИ ЖЕ СВОЙСТВАМИ И ПОВЕДЕНИЕМ, ГРУППИРУЮТСЯ В КЛАССЫ.
КЛАССЫ ОРГАНИЗУЮТСЯ В ИЕРАРХИИ КЛАССОВ КЛАСС 1 КЛАСС A суперкласс наследует свойства и методы суперкласса КЛАСС 2 КЛАСС N может обладать индивидуальными свойствами и методами подклассы Достоинства: данные, связи между ними и процедуры их обработки хранятся вместе с данными; поддерживается тип связи «многие ко многим» . Недостатки: отсутствуют общие средства манипулирования данными. Работа с данными ведется с помощью одного из объектно-ориентированных языков программирования общего назначения, обычно это Small. Talk, C++ или Java.
Реляционная модель данных По распространенности и популярности реляционные СУБД сегодня – вне конкуренции. Они стали фактическим промышленным стандартом. РБД была разработана Коддом еще в 1969 -70 годах на основе математической теории отношений (реляционная алгебра) и опирается на систему понятий, важнейшими из которых являются таблица, отношение, строка, столбец, первичный ключ, внешний ключ. Эдгар Кодд, сотрудник исследовательской лаборатории корпорации IBM в Сан-Хосе, по существу, создал и описал концепцию реляционных баз данных в своей основополагающей работе «Реляционная модель для крупных, совместно используемых банков данных» (A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. Communications of the ACM, июнь 1970). Кодд предложил модель, которая позволяет разработчикам разделять свои базы данных на отдельные, но взаимосвязанные таблицы, что увеличивает производительность, но при этом внешнее представление остается тем же, что и у исходной базы данных. С тех пор Кодд считается отцом-основателем отрасли реляционных баз данных.
