Информационные технологии в биологических исследованиях Технологии хранения и

Информационные технологии в биологических исследованиях Технологии хранения и обработки структурированной информации: базы данных Часть 2 С. В. Буга

Архитектура реляционных баз данных и обслуживающих их приложений В MS Access объектом называют все элементы, которые могут иметь имена собственные База данных интегрирует в своем составе все объекты, а именно: основные, обеспечивающие хранение данных дополнительно разработанные для автоматизации работы с данными

Архитектура реляционных баз данных и обслуживающих их приложений Основными объектами являются: таблицы запросы формы отчеты макросы модули

Таблицы Таблица — объект, в котором определяются и хранятся данные Это основной и обязательный компонент реляционных баз данных. При создании баз данных можно ограничиться только организацией таблиц

Таблицы

Проектирование базы данных: этапы проектирования формулировка цели (целей) постановка и описание задач описание данных и определение полей нормализация данных и комплектация таблиц определение ключей установка связей между таблицами тестирование усовершенствование (модернизация)

Проектирование базы данных: пример формулировки цели Создание приложения для исчисления на основе данных по структуре травянистой растительности на лугах разного типа выхода растительного фармокологического сырья и отдельных биологически активных веществ

Проектирование базы данных: пример постановки задач регистрация стационаров регистрация таксонов растений регистрация учетов регистрация экземпляров растений регистрация морфометрических данных расчет плотности растений расчет выхода фармакологического сырья расчет выхода действующего вещества

Описание задач Наименование задачи: регистрация данных учета и расчет выхода фармакологического сырья и действующих веществ Использование Операции: In - ввода данных (Input), Out – вывода данных (Output), Upd – изменение (Update), Del – удаление (Delete), Calc – вычисление (Calculate)

Определение полей предполагает выбор: типа данных свойств поля условий на значения маски ввода первичного ключа

Выбор типа данных выделяются следующие типы данных: текстовой числовой счетчик денежный дата/время логический MEMO объект OLE гиперссылка мастер подстановок

Выбор типа данных Текстовый тип данных Наиболее распространенный тип данных Информация заносится в форме текста Введенные числа воспринимаются как текст Максимальный размер ― 255 байт, что соответствует тексту объемом 255 знаков (включая пробелы)

Выбор типа данных Числовой тип данных Основной тип для представления количественных данных В поле может быть занесена лишь цифровая информация

Выбор типа данных Числовой тип данных: варианты форматов Байт целые числа; от 0 до 255 (1 байт) Целое целые числа; от – 32 768 до + 32767 (2 байта) Длинное целые числа; от – 2 147 483 648 до + 2 147 483 647 (4 байта) Одинарное с плавающей точкой Двойное с плавающей точкой Код репликации числа с точностью до 7 значащих цифр; от – 3, 402823 х1038 до + 3, 402823 х1038 (4 байта) числа с точностью до 15 значащих цифр; от – 3, 402823 х1038 до + 3, 402823 х1038 (8 байт) уникальный глобальный идентификатор (16 байт)

Выбор типа данных Числовой тип данных: дополнительные свойства полей Формат определяет формат вывода данных на экран или печать Число десятичных знаков задает число знаков, выводимых «после запятой» Маска ввода З адает образец формата ввода данных (например, год: _ _ ) задает подпись, выводимую в качестве заголовка столбца при выводе данных на экран или печать Подпись поля Значение по умолчанию определяется значение, автоматически подставляемое в поле при создании новой записи Условие на значение определяет выражение, которое регламентирует параметры вводимых в поле значений (например, < 100)

Выбор типа данных Числовой тип данных: дополнительные свойства полей Сообщение об ошибке Обязательное поле содержит текст, выводимый на экран при попытке ввода данных в нарушение установленной регламентации определяет обязательность заполнения поля Пустые строки определяет разрешение/запрет на ввод пустых строк Индексированно е поле задает индексацию поля в целях ускорения обработки его записей Сжатие Юникод определяет, надо ли сжимать данные поля, используя формат Юникод

Выбор типа данных Счетчик Поле, в которое программа автоматически вносит либо порядковый номер записи при ее занесении в таблицу, либо подставляет случайным образом выбранный код (номер)

Выбор типа данных Денежный Данный тип данных предназначен для представления числовой информации с указанием вида валюты

Выбор типа данных Дата/время Специальное поле, содержащее шаблон для введения соответствующих данных

Выбор типа данных Логический Предназначен для данных, имеющих характер логической альтернативы: “Да/нет” “Истина/ложь” “Включенр/выключено”

Выбор типа данных Поле “МЕМО” Предназначается для занесения текстовых и числовых данных ― главным образом примечаний, содержащих информацию, плохо поддающуюся стандартизации и не предназначенную для последующей компьютерной обработки Максимальный объем ― 64 000 байт

Выбор типа данных Объект OLE Предназначено для хранение любой информации, подлежащей внедрению по технологии OLE, включая звуковую и визуализируемую (рисунки, фотографии и т. п. )

Выбор типа данных Гиперссылки Предназначено для хранения адресов файлов и объектов, размещенных в World. Wide. Web

Выбор типа данных Мастер подстановок Создает поле, в котором предлагается выбор значений из списка либо поля со списком

Описание данных экземпляр Наименование объекта: Название Описание Тип данных Свойства поля № экземпляра: автоматическое присвоение счетчик № учета: подстановка числовой длинное целое Высота высота растения: измерение, ввод числовой с плавающей точкой Фенофаза фенофаза: регистрация, ввод текстовый размер – 25 знаков Число соцветий число соцветий: регистрация, ввод числовой целое Фотография биотопа фотография биотопа: фотосъемка, вставка объект OLE

Определение индексов Индекс определяет порядок, в котором опеспечивается доступ к записям таблицы Имеется возможность создавать у одной таблицы несколько индексов, определяющих различные порядки доступа к записям Однако чрезмерная индексация может свести на нет все преимущества в ускорении обработки данных Для хранения информации об установленных пользователем индексах Access создает одноименный с основным специальный информационный файл с расширением. ldb Программа использует индексный файл для определения местоположения записи в таблице по

Определение индексов Индексы можно использовать для просмотра записей в порядке, отличном от определяемого по умолчанию первичным ключом или физическим порядком расположения записей (в случае отсутствия ключа) При этом в таблице не происходит пересортировки и изменения физического порядка хранения записей

Комплектация таблиц Таблицы состоят из строк ― полей, содержащих информацию об единичном, отдельно взятом объекте столбцов ― полей, содержащих информацию об однотипных характеристиках объектов Информация, заносимая в поля, дифференцируется по типам. Каждый столбец может содержать информацию лишь одного, установленного заранее типа

Нормализация Под нормализацией подразумевают процедуру организацией полей данных в группы в целях комплектации таблиц Правила нормализации: уникальность полей наличие первичного ключа функциональная зависимость полей от первичного ключа независимость полей

Уникальность полей Каждое поле таблицы должно быть уникальным, то есть необходимо в максимальной степени отказаться от дублирования информации в столбцах, а сложные данные разнести по отдельным столбцам Первый экземпляр Второй экземпляр Родовое + собственно видовое названия Третий экземпляр Родовое название Номер экземпляра Видовое название

Наличие первичного ключа Каждая запись таблицы должно быть уникальной, то есть необходимо отказаться от дублирования информации в строках, а повторяющиеся данные по возможности вынести в другую таблицу Таблица “Экземпляры” Таблица “Таксоны” Род Вид Номер таксона Род Arnica montana 25 Arnica montana Вид montana

Наличие первичного ключа Первичным ключом, который иногда называют просто ключом, является поле (или группа полей), содержащее (-ие) данные, однозначно идентифицирующие каждую запись в таблице Таблица, у которой определен первичный ключ, называется индексированной

Наличие первичного ключа В качестве ключа можно задавать либо отдельное поле, либо группу полей. Когда в качестве ключа определена группа полей, его называют составным первичным ключом В случае, когда в таблице создан составной ключ, программа позволяет значениям отдельных полей, составляющих первичный ключ, повторяться, но только в тех случаях, когда набор составляющих ключ значений полей остается уникальным для каждой записи. То есть поля, составляющие ключ как целое, должны однозначно идентифицировать запись. Как правило, следует всегда включать в таблицу достаточное количество полей, чтобы обеспечить уникальность каждой записи таблицы

Наличие первичного ключа Если пользователь не может разумным способом создать составной ключ, в этой ситуации целесообразно добавить поле, содержащее последовательность номеров записей и назначить его ключевым

Функциональная зависимость от первичного ключа Для каждого значения первичного ключа должно иметься одно и только одно значение любого из столбцов данных, и это значение должно относиться к объекту таблицы Из этого правила следуют два вывода: 1. данные таблицы должны полностью (разумеется, в рамках рассматриваемой проблемы) описывать объект 2. в таблице не должны присутствовать данные, характеризующие иные объекты

Независимость полей Должна иметься возможность изменять значения любого поля таблицы (кроме входящих в первичный ключ) без необходимости одновременно вносить изменения в другие поля У этого правила имеется два практических следствия: 1. исправление ошибки, как правило, должно повлечь изменение данных лишь в одном поле (столбце) 2. при заполнении строк таблицы данные

Создание связей между таблицами Одним из требований процедуры нормализации было размещение в разных таблицах данных, характеризующих различные объекты Системы управления реляционными базами данных позволяют устанавливать связи между таблицами, тем самым создавая принципиальную возможность объединения данных, например, при выполнении запросов, когда необходимая информация разнесена по нескольким таблицам

Создание связей между таблицами Типы связей: один-ко-многим один-к-одному многие-ко-многим

Создание связей между таблицами Тип связей один-комногим При данном типе отношений одной записи в первой таблице соответствует несколько записей во второй таблице, но одной записи во второй таблице ― не более одной в первой Запись в первой таблице будет основной, во второй ― подчиненной Это основной тип связей в реляционных базах данных

Создание связей между таблицами Тип связей один-кодному При данном типе отношений одной записи в первой таблице соответствует одна запись во второй таблице, и наоборот Связи типа “один-к-одному” могут организовываться в специальных целях, то есть преднамеренно, например при создании вспомогательных таблиц В ином случае следует рассмотреть возможность объединения связанных таким образом таблиц

Создание связей между таблицами При данном типе отношений многим записям в первой таблице соответствуют многие записи во второй таблице, и наоборот Наличие подобных связей делает невозможным нормальное функционирование реляционной базы данных Для их устранения необходимо создать дополнительную таблицу пересечения, позволяющую расщепить такие связи на пары связей “один-ко-многим” Тип связей многие-комногим

Создание связей между таблицами Эффективность связей в реляционных базах данных обеспечивается: 1. преобладанием связей типа “один-ко-многим” 2. использованием в качестве связывающих полей “чужих ключей” Под “чужими ключами” понимаются поля других таблиц, определенные там в качестве первичных ключей Внедрение в таблицу дублирующего поля в статусе подчиненного позволяет связать ее таблицей, содержащей данное поле как ключевое и основное для устанавливаемой связи типа “один-ко-

Задание условий на значение для таблиц Данное условие программа будет использовать для проверки каждой заносимой в таблицу записи Например, может осуществляться сравнение значений каких-либо полей таблицы При нарушении условия выдается сообщение, заранее сформулированное при задании условия на значение для таблицы

Тестирование базы данных способно выявить какие-либо упущения или ошибки при ее проектировании и построении Своевременное их исправление существенно упрощает эту работу, так как при заполненных данными таблицах необходимо проявлять повышенное внимание и соблюсти целый ряд условий, о возможном нарушении которых программа как правило извещает пользователя посредством соответствующих сообщений Особого внимания требует изменение типов данных, так как несоблюдение правил конвертации чревато утратой ценной информации

Возможные виды преобразований данных

Возможные виды преобразований данных Комментарий: обрезаются данные, размеры которых превышают лимит, указанный в свойствах (строка “Размер поля”)

Возможные виды преобразований данных Комментарий: обрезаются данные, размеры которых превышают лимит, указанный в свойствах в строке “Размер поля”

Возможные виды преобразований данных Комментарий: необходимо обеспечить соответствие исходных значений новому типу данных; недопустимые значения удаляются

Возможные виды преобразований данных Комментарий: числа записываются в общем формате

Возможные виды преобразований данных Комментарий: необходимо обеспечить соответствие исходных значений новому типу данных; недопустимые значения удаляются

Возможные виды преобразований данных Комментарий: значения даты и/или времени преобразуются в текст с использованием варианта полного формата даты

Возможные виды преобразований данных Комментарий: в текстовое значение не включаются символы денежных единиц ($$, руб. и пр. )

Возможные виды преобразований данных Комментарий: обрезаются данные, размеры которых превышают лимит, указанный в свойствах (строка “Размер поля”)

Возможные виды преобразований данных Комментарий: необходимо обеспечить соответствие исходных значений новому типу данных; недопустимые значения удаляются

Ввод информации в таблицы ввод с клавиатуры ввод с использованием иных устройств ввода и указания присоединение таблиц (баз данных и иных) импорт данных из других приложений

Сопоставление типов данных при их импорте из объектов других приложений

Запрос ― объект, который позволяет пользователю извлечь необходимую информацию из одной или ряда таблиц Запросом называется некоторая последовательность выполняемых системой действий, с помощью которых пользователь может извлечь из таблиц нужные данные Это может быть как простейший поиск по значению в какой-либо одной таблице, так и сложный процесс преобразования и представления в определенном виде взаимосвязанных между собой данных,

Виды запросов простой запрос ― запрос на выборку запрос на действия запрос на удаление запрос на обновление запрос на создание новой таблицы

Отчет ― объект, предназначенный для создания документов, которые легко поддаются распечатке или включению в документ другого приложения

Виды отчетов: простой отчет группировка данных и вычисление итогов групповые вычисления почтовые наклейки Кроме того, можно организовать слияние с документом MS Word

Форма ― объект, облегчающий процедуру ввода данных, обеспечивающий отображение их на экране в удобном для пользователя виде или управление работой приложений Из формы вручную или в ответ на определенное событие может быть запущен макрос или процедура обработки данных

Виды форм: простая форма в один столбец табличная форма составная форма диаграмма

Виды форм: простая форма

Виды форм: табличная форма

Виды форм: составная форма

Макрос ― объект, представляющий собой последовательность макрокоманд и выполняющий таким образом функцию автоматизированного программирования Создаются данные объекты с помощью встроенного в процессор конструктора макросов Макросы имеет смысл создавать для часто используемых операций сложной обработки данных Например, можно запрограммировать запуск макросов нажатием кнопки, размещенной в форме или иным образом

Кроме рассмотренных выше основных объектов, СУБД предоставляет набор так называемых конструкционных объектов, при помощи которых разрабатывается структура форм и отчетов. К ним относятся текстовые объекты (подписи, заголовки и т. п. ); графические элементы (линии, фигуры и пр. ), включая графики и диаграммы; поля, в которые заносятся либо отображаются данные; встроенные таблицы; кнопки; специальные графические образы (создаваемыми вспомогательными файлами соответствующего формата) и объекты, созданные по технологии OLE,

Модуль ― объекты, представляющие собой программы, написанные на языке Access Basic К разработке модулей для приложений, обслуживающих базы биологических данных , как правило, привлекают опытных программистов