Базы данных и СУБД
Введение l В познании Мира люди всегда пытались описать различные объекты, события, явления. Такие описания называют данными. l Данные традиционно фиксировались с помощью, например, естественного языка или изображения на конкретном носителе (камне, бумаге и др. ).
Введение Обычно данные и их интерпретация (семантика) фиксировались совместно, например: Дневная температура +15°С Здесь +15°С - данные Дневная температура - интерпретация
Введение Таблица 1 № Дни рейса нед. Пункт отправл. Время вылета Пункт назнач. Время Тип приб. самол. Стоим. билета 147 1, 3, 5 Красноярск 08. 30 Москва 09. 30 Ил-96 8000 р. 534 2, 4, 6 Красноярск 10. 30 Уфа 10. 30 Ил-86 5600 р. … … … …
Введение l Изначально память компьютера использовалась для хранения данных, а интерпретация возлагалась на пользователя. l Пользователь закладывал интерпретацию данных в свою программу, которая «знала» , например, что четвертое вводимое значение связано – с временем вылета самолета , а шестое - с временем его прибытия.
Введение l Данные и программа были жестко связаны. l Под каждую программу разрабатывалась своя структура данных. l Одни и те же данные приходилось многократно дублировать.
Введение l Для того, чтобы разные программы могли использовать одни и те же данные, было предложено отделить данные от программ. l Данные в компьютерных запоминающих устройствах, структурированные таким образом, чтобы их могли использовать различные программы, получили название баз данных.
Введение База данных — это совокупность сведений (о реальных объектах, процессах, событиях или явлениях), относящихся к определенной теме или задаче, которая хранится в структурированном виде в запоминающих устройствах ЭВМ и обеспечивает удобное представление этой совокупности как в целом, так и любой ее части.
Типы баз данных Базы данных (БД) классифицируются по структуре, назначению и способу доступа. По структуре БД делятся на: l документографические (библиографические, реферативные); l фактографические; l числовые; l полнотекстовые и гипертекстовые; l лексикографические.
Типы баз данных По назначению содержащейся информации БД делятся на: l БД деловой информации (социальная, коммерческая и др. информация, кадастры, регистры); БД информации для специалистов (экономическая, правоохранительная и др. информация); l l БД массовой информации.
Типы баз данных По способу доступа БД делятся на: l БД, размещенные на узловых компьютерах Интернет (доступные через сети); l БД, тиражируемые в коммуникативных форматах; l БД, тиражируемые с программными средствами (включая CD-ROM); l локальные БД.
КЛАССЫ БАЗ ДАННЫХ ПО ПРЕДМЕТНЫМ ОБЛАСТЯМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ К настоящему времени наибольшее развитие в нашей стране получили следующие классы баз данных: l фактографические базы социальных данных, включающие сведения о населении и о социальной среде; l документографические и документальные БД, создаваемые в органах НТИ и средствах массовой информации;
КЛАССЫ БАЗ ДАННЫХ ПО ПРЕДМЕТНЫМ ОБЛАСТЯМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ справочные данные для населения и учреждений (энциклопедии и справочники, расписания самолетов и поездов, адреса и телефоны граждан и организаций и др. ); l фактографические базы и банки научных данных, обеспечивающие фундаментальные научные исследования; l
КЛАССЫ БАЗ ДАННЫХ ПО ПРЕДМЕТНЫМ ОБЛАСТЯМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ l БД по промышленной, строительной и сельскохозяйственной продукции; l БД транспортных систем; l БД по экономической и конъюнктурной информации (статистическая, кредитнофинансовая, внешнеторговая);
Системы управления базами данных (СУБД)
СУБД l l Для работы с данными используются системы управления базами данных (СУБД). Основные функции СУБД — это определение данных (описание структуры баз данных), обработка данных и управление данными.
СУБД Любая СУБД позволяет выполнять четыре простейшие операции с данными: l добавлять в таблицу одну или несколько записей; l удалять из таблицы одну или несколько записей; l обновлять значения некоторых полей в одной или нескольких записях; l находить одну или несколько записей, удовлетворяющих заданному условию.
Связь программ и данных при использовании СУБД
Архитектура СУБД
l Организация данных в базе данных требует предварительного моделирования, т. е. построения логической модели данных.
Модели данных l Модель данных — это некоторая абстракция, которая, будучи приложима к конкретным данным, позволяет разработчикам и пользователям трактовать их уже как информацию — сведения, содержащие не только данные, но взаимосвязь между ними. l Главное назначение модели данных — систематизация разнообразной информации и отражение ее свойств по содержанию, структуре, объему, связям, динамике с учетом удовлетворения информационных потребностей всех категорий пользователей.
Модели данных l l К классическим моделям представления данных относят иерархическую, сетевую и реляционную. Иерархическая модель данных представляет информационные отображения объектов реального мира — сущности и их связи в виде ориентированного графа, или дерева
Иерархическая модель данных l А B C D E В иерархической модели отношения между Данными бывают типа «родитель — потомки» , т. е. у каждого объекта только один родитель (у корневого объекта нет родителя), но в принципе может быть несколько потомков.
Сетевая модель данных l Сетевая модель организации данных является расширением иерархической модели, но в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков. l Сетевая модель, как более общая, предоставляет большие возможности по сравнению с иерархической, однако она сложнее в реализации и использовании. А B C D E
Реляционная модель данных l В настоящее время наибольшее распространение при разработке БД получила реляционная модель данных. Понятие реляционной модели данных (от английского relation — отношение) связано с разработками Е. Кодда (1970 г. ).
Реляционная модель данных l Эта модель характеризуется простотой структуры данных, удобным для пользователя представлением в виде двумерных таблиц и возможностью использования формального аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления для обработки данных.
Реляционная модель данных l Реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами: • • • каждый элемент таблицы — один элемент данных; все столбцы в таблице однородные, т. е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный или другой) и длину; каждый столбец имеет уникальное имя; одинаковые строки в таблице отсутствуют; порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.
Реляционная модель данных
Реляционная модель данных l Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует отдельной, неделимой единице информации — реквизиту. l Для описания поля используются характеристики: • • • имя (например, Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата); • точность для числовых данных (например, два десятичных знака для отображения дробной части числа). тип (например, символьный, числовой, дата); длина (например, 20 байт, причем определяется максимально возможным количеством символов);
Реляционная модель данных l l l Запись - совокупность логически связанных полей. Структура записи определяется составом и последовательностью входящих в нее полей, каждое из которых содержит элементарное данное. Запись соответствует составной единице информации — документу.
Реляционная модель данных l Файл (Таблица) - именованная совокупность одинаковых по структуре экземпляров записей. l Каждый экземпляр записи однозначно идентифицируется уникальным ключом записи. l В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами: первичными (они идентифицируют экземпляр записи) и вторичными (они выполняют роль поисковых или группировочных признаков). l Файл (таблица) соответствует составной единице информации — информационному массиву.
Реляционная модель данных
Банк данных
Банк данных, его состав и особенности l Банк данных (Бн. Д) — это автоматизированная система специальным образом организованных данных — баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств и персонала, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
Обслуживающий персонал Администратор Компьютерная система Приложения СУБД Базы данных Банк данных
Банк данных l l l Приложение — программа или комплекс программ, которые обеспечивают автоматизацию обработки данных для прикладной задачи пользователя, работающего с БД. В общем случае с одной БД могут работать несколько различных приложений. Например, если БД моделирует некоторое предприятие, то для работы с ней могут быть созданы приложения: одно — обслуживающее подсистему учета кадров, другое — подсистему расчета заработной платы сотрудников, третье — подсистему складского учета и т. д.
Описание данных № рейса Дни нед. Пункт отправл. Время вылета Пункт назнач. Время приб. Тип самол. Стоим. билета Текст (10 символов) Текст (? символов) Время (формат) Текст (10 символов) Ден. Един. (формат)
l СУБД должна предоставлять доступ к данным любым пользователям, которые практически не имеют или не хотят иметь представление: • • • о физическом размещении в памяти данных и их описаний; о механизмах поиска запрашиваемых данных; о проблемах, возникающих при одновременных запросах; о способах обеспечения защиты данных; о поддержке баз данных в актуальном состоянии.
