БАЗЫ ДАННЫХ Основные понятия Развитие средств вычислительной

БАЗЫ ДАННЫХ

Основные понятия Развитие средств вычислительной техники и информационных технологий обеспечило возможности для создания и широкого применения автоматизированных информационных систем (АИС) разнообразного назначения. Под автоматизированной информационной системой (АИС) будем понимать совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для автоматизации деятельности, связанной с хранением, передачей и обработкой информации.

АИС, основанная на базе данных, служит для сбора, накопления, хранения информации, а также её эффективного использования для различных целей. При проектировании АИС, с одной стороны, решается вопрос о том, какие сведения и для каких целей будут содержаться в системе, с другой – как соответствующие данные будут организованы в памяти ЭВМ и как они будут обрабатываться при эксплуатации АИС.

Основанные на знаниях 1. экспертные системы (ЭС), 2. интеллектуальные системы 3. системы поддержки принятия решений (СППР) и т. п. АИС Основанные на данных всевозможные прикладные системы (которые используются и на предприятиях, и в учреждениях).

Существуют две основные предпосылки создания таких систем: • Разработка методов конструирования и эксплуатации систем, предназначенных для коллективного использования. • Возможность собирать, хранить и обрабатывать большое количество данных о реальных объектах и явлениях, то есть оснащение этих систем "памятью".

Т. к. моделью предметной области информационной системы является База данных (БД), то определим БД как массив данных общего пользования в системах, основанных на данных. Под БД понимается именованная совокупность данных, отображающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Банк данных(Бн. Д) – это система специально организованных данных, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для целенаправленного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Первые БД являлись частью программ: они располагались сразу за кодом программы в так называемом сегменте данных (рис. 1. 1, а). Следующим шагом стало хранение данных в отдельных файлах (рис. 1. 1, б). Недостатком этих двух подходов являлась зависимость программ от данных: сведения о структуре данных включались в код программы. При изменении структуры данных необходимо было вносить изменения в программу.

Рис. 1. 1. Развитие принципов обработки данных

Логичным продолжением этой эволюции является перенос описания данных в массив данных (рис. 1. 1, в). Это позволило обеспечить независимость данных от программ. Основным принципом организации баз данных является совместное хранение данных и их описания. Описание данных называют метаданными. Метаданные хранятся в части базы данных, которая называется каталогом или словарём-справочником данных (ССД). !! Зная формат метаданных, можно запрашивать и изменять данные без написания дополнительных программ.

МОДЕЛИ ДАННЫХ Модель данных – это совокупность правил порождения структур данных в базе данных, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных, последовательность их изменения

Информационная модель данных Процесс создания информационной модели начинается с определения концептуальных требований ряда пользователей. Требования отдельных пользователей интегрированные в едином "обобщенном представлении» , которое и называют концептуальной моделью.

Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения. Таким образом, концептуальная модель является, по существу, моделью предметной области. Концептуальная модель транслируется затем в модель данных, совместимую с выбранной СУБД. Бывает, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми средствами выбранной СУБД. Это потребует изменения концептуальной модели

Версия концептуальной модели, которая может быть реализована конкретной СУБД, называется логической моделью. Логическая модель отражает логические связи между элементами данных вне зависимости от их содержания и среды хранения. Логическая модель данных может быть трех видов: реляционной, иерархической или сетевой.

Иерархическая модель данных

Пример иерархической модели

Сетевая модель данных

Пример сетевой модели

РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ (РМД) Понятие отношения Пусть D 1, D 2 , …, Dk – произвольные конечные и не обязательно различные множества (домены). Декартово произведение этих множеств определяется следующим образом: D 1 D 2. . . Dk = {(d 1, d 2, . . . , dk) | di Di, i=1, …, k}. Таким образом, декартово произведение позволяет получить все возможные комбинации значений элементов исходных множеств.

Пример. Для доменов D 1 = (1, 2), D 2 = (A, B, C) декартово произведение D = D 1 D 2 будет таким: D = {(1, A), (1, B), (1, C), (2, A), (2, B), (2, C)}. Подмножество доменов декартова произведения называется отношением.

• Отношение содержит данные о сущностях определённого типа. • Пример. Если построить произведение трёх доменов Должности ('директор', 'бухгалтер', 'водитель', 'продавец'), Оклады (x | 20000 x 80000), Надбавки (1. 1, 1. 2, 1. 3), то мы получим 4*60001*3=720012 комбинаций. Но реально отношение «Штатное расписание» содержит по одной строке на каждую должность, т. е. является именно подмножеством декартова произведения доменов.

• Элементы отношения называют кортежами (или записями). Каждый кортеж отношения соответствует одному экземпляру сущности определённого типа. Элементы кортежа принято называть атрибутами (или полями).

Отношение удобно представлять как таблицу, где строка является кортежем, а столбец соответствует домену (рис. 2. 7, отношение СТУДЕНТЫ). домен 1 домен 2 Группа ФИО студента Год рождения Размер стипендии С– 72 Волкова Павловна Белов Сергей С-12299 Юрьевич 1991 1550. 00 1990 1400. 00 Фролов Юрий С-14407 Вадимович 1991 0 С– 91 домен 3 (ключ) домен 4 Номер зачётной книжки Елена С-12298 домен 5 . . . С– 72

• (Пример – отношение ОЦЕНКИ, связанное с отношением СТУДЕНТЫ внешним ключом Номер зачётной книжки Номер зачётной Дисциплина книжки Оценка С-12298 Программирование 5 С-12298 Дискретная 4 математика Программирование 3 С-14407 … … …

• Внешний ключ – это ограничение целостности, в соответствии с которым множество значений внешнего ключа является подмножеством значений первичного или уникального ключа родительской таблицы.

Внешний ключ может ссылаться на первичный ключ этой же таблицы. Это позволяет описывать унарную связь – иерархию однотипных сущностей. Например, если в таблицу СОТРУДНИКИ добавить поле Руководитель и описать его как внешний ключ на эту же таблицу, то в этом поле будет храниться идентификатор руководителя данного сотрудника (рис. 2. 9). Атрибут Руководитель является необязательным.