Організація інформаційної бази систем опрацювання економічної інформації Тема

Організація інформаційної бази систем опрацювання економічної інформації Тема 4

План: Передумови створення та основні переваги баз даних Системи управління базами даних Архітектурні рішення, які використовують для реалізації багатокористувацьких СУБД Представлення даних в базах даних Основні етапи проектування баз даних Мова структурованих запитів SQL

Передумови створення та основні переваги баз даних Співвідношення складності подання оброблюваних даних і алгоритму обчислень визначає два класи задач: обчислювальні задачі - досить просте представлення даних і складний, багатоопераційний процес обчислень; задачі обробки даних - простий алгоритм обробки даних і складне представлення оброблюваних даних.

Приклад 1. Обчислити Y=X2+5X, де X і Y - визначені числа, прості змінні, які мають певний тип значень. Приклад 2. Обчислити S=a1+a2+...+aN. Тут обробляється не окреме число, а послідовність чисел - масив - сукупність елементів, з кожним з яких пов'язаний впорядкований набір цілих чисел, які називаються індексами.

Приклад 3. (нарахування заробітної плати) співробітнику нараховується заробітна плата на основі його окладу: S=KoO/Kr, де Kr – кільність робочих днів в місяці. ніякі податки і відрахування не враховуються. Необхідні відомості про співробітника представлені в наступній картці НАРАХУВАННЯ: Понять "проста змінна" і "масив" недостатньо, щоб представити відповідну картку.

Нові поняття: Логічний запис - поіменована сукупність елементів даних (полів). Для представлення всього набору карток співробітників використовується поняття "Логічний файл" Логічний файл - сукупність всіх примірників записів заданого типу. Приклад логічного файлу НАРАХУВАННЯ:

Приклад 4. (Облік кадрового складу) Тут обробляються відомості про співробітника, представлені в картці СПІВРОБІТНИК: Рішення задачі складається з наступних етапів: введення даних і занесення їх у пам'ять; зчитування даних із пам'яті з метою коригування, додавання або видалення запису.

Приклад 5. (Облік економії фонду оплати праці (ФОП) у зв'язку з хворобою співробітників). Обробляються відомості, представлені записами ЕКОНОМІЯ ФОП: за формулою SN=KдвO/Kr. Розглянемо типовий випадок, коли з-чі 3-5 функціонують в одній організації. Недолік - інформація дублюється (FIO, O). Усунути недолік можна, об'єднавши відповідні записи і створивши єдину інформаційну базу: FIO D O G Ko M Kдв S SN

База даних — впорядкований набір логічно взаємопов'язаних даних, що використовуються спільно та призначені для задоволення інформаційних потреб користувачів. Головне завдання БД — гарантоване збереження значних обсягів інформації (записів даних) та надання доступу до неї користувачеві або прикладній програмі. БД складається з двох частин: збереженої інформації та системи керування нею.

Системи управління базами даних СУБД - програмний комплекс підтримки інтегрованої сукупності даних, призначений для створення, ведення та використання бази даних багатьма користувачами (прикладними програмами). Роль інтерфейсу між прикладними програмами і базою даних, що забезпечує їх незалежність, відіграє програмний комплекс - система управління базами даних (СУБД)

Банк даних - система мовних, алгоритмічних, програмних, технічних та організаційних засобів підтримки інтегрованої сукупності даних, а також самі ці дані, представлені у вигляді баз даних.

Основні функції системи управління базами даних Визначення структури створюваної бази даних, її ініціалізація і початкове введення даних. Надання користувачам можливості маніпулювання даними (вибірка даних, виконання обчислень, розробка інтерфейсу введення / виведення, візуалізація). Забезпечення незалежності прикладних програм і даних.

Захист логічної цілісності бази даних (перевіряється відповідність даних, що вводяться їх типу, описаному при створенні структури. Система не дозволить ввести символ у полі числового типу, не дозволить ввести неприпустиму дату і т.ін.) Захист фізичної цілісності. Транзакція - це одиниця дій, що проводиться з базою даних. До складу транзакції може входити декілька операторів зміни бази даних, але - або виконуються всі ці оператори, або не виконується жоден. СУБД, крім ведення бази даних, веде також журнал транзакцій. У журнал транзакцій заносяться всі транзакції - і зафіксовані, і ті що завершилися "відкатом". Ведення журналу транзакцій спільно з створенням резервних копій бази даних дозволяє досягти високої надійності бази даних.

Управління повноваженнями доступу користувачів до бази даних. Синхронізація роботи декількох користувачів. Блокування необхідні для того, щоб заборонити різним користувачам можливість одночасно працювати з базою даних, оскільки це може призвести до помилок. СУБД встановлює блокування на об'єкти, які використовує транзакція. Існують різні типи блокувань - табличні, сторінкові, рядкові і інші, які відрізняються один від одного кількістю заблокованих записів . Найчастіше використовується рядкове блокування - при зверненні транзакції до одного рядка блокується тільки цей рядок.

Процес внесення змін до бази даних складається з наступної послідовності дій: видається оператор початку транзакції видається оператор зміни даних СУБД аналізує оператор і намагається встановити блокування, необхідні для його виконання, в разі успішного блокування оператор виконується, потім процес повторюється для наступного оператора транзакції. Після успішного виконання всіх операторів в транзакції виконується оператор фіксації транзакції. СУБД фіксує зміни, зроблені транзакцією і знімає блокування. У разі неуспіху виконання будь-якого з операторів транзакція “відкочується” , дані отримують колишні значення, блокування знімаються.

Управління ресурсами середовища зберігання. При роботі в БД заносяться нові дані (займається пам'ять) і видаляються дані (звільняється пам'ять). СУБД виділяє ресурси пам'яті для нових даних, перерозподіляє звільнену пам'ять, організовує ведення черги запитів до пам'яті і т.ін. Підтримка діяльності системного персоналу. При експлуатації бази даних може виникати необхідність зміни параметрів СУБД, вибору нових методів доступу, зміни (у певних межах) структури збережених даних, а також виконання ряду інших загальносистемних дій. СУБД надає можливість виконання цих та інших дій для підтримки діяльності БД обслуговуючому БД системному персоналу - адміністратору БД.

Архітектурні рішення, які використовують для реалізації багатокористувацьких СУБД Централізована архітектура: база даних, СУБД і прикладна програма розміщені на одному комп'ютері. (перші версії СУБД DB2, Oracle)

2. Архітектура "файл—сервер" (перші версії популярних так званих настільних СУБД, таких, як dBase і Microsoft Access)

передбачає наявність комп'ютера, виділеного під файловий сервер, в якому знаходяться ядро мережної ОС і файли, що централізовано зберігаються. характерний колективний доступ до спільної БД на файловому сервері. від конкретного АРМу на сервер надходить запит, оброблення якого зумовлює передачу по мережі на АРМ всієї інформації запитуваного файла. Вибір записів, що задовольняють умови запиту, буде здійснений на самому АРМі засобами СУБД. в момент передачі по мережі інформації файла доступ до нього інших АРМів блокується.

Недоліки даної архітектури: При одночасному зверненні декількох користувачів до одних і тих самих даних продуктивність роботи різко падає, бо необхідно дочекатися поки користувач, що працює з даними, завершить свою роботу. В іншому випадку можливе затирання виправлень, зроблених одними користувачами, змінами інших користувачів. Весь тягар обчислювального навантаження при доступі до БД лягає на додаток клієнта. Таким чином, неоптимально витрачаються ресурси клієнтського комп'ютера і мережі. В результаті зростає мережевий трафік і збільшуються вимоги до апаратних потужностей для користувача комп'ютера.

3. Концепція "клієнт—сервер" MS SQL Server, Oracle, Gupta, Informix, Sybase, DB2, InterBase

в концепції "клієнт—сервер“ реалізується одночасний доступ багатьох користувачів до інтегрованої БД. Запит на оброблення даних посилається клієнтом (АРМом) по мережі на сервер БД. На сервері здійснюються пошук даних і їх опрацювання засобами СУБД. Оброблені дані передаються по мережі від серверу до клієнта (на АРМ). введення-виведення до бази ґрунтується не на фізичному дробленні даних, а на логічному, тобто сервер відправляє клієнтам не повну копію бази, а тільки логічно необхідні порції. Завдяки цьому скорочується трафік мережі. Сервер обробляє запити клієнтів, вибирає потрібні дані з БД, посилає їх клієнтам по мережі, поновлює інформацію, забезпечує цілісність і збереження даних.

4. Триланкова (багатоланкова) архітектура “клієнт-сервер” Триланкова (у деяких випадках багатоланкова) архітектура (N- tier або multi - tier ) є подальшим вдосконаленням технології " клієнт - сервер" . Архітектура “клієнт - сервер“ є 2-ланкова (two-tier, 2-tier): перша ланка - клієнтський додаток, друга ланка - сервер БД + сама БД.

У триланкової архітектурі третьою ланкою в стає сервер додатків, тобто компоненти розподіляються наступним чином: Представлення даних - на стороні клієнта. Прикладний компонент - на виділеному сервері додатків (як варіант, виконує функції проміжного ПЗ). Управління ресурсами - на сервері БД, який і представляє запитувані дані.

Триланкового архітектура може бути розширена до багатоланкової (N-tier, Multi-tier) шляхом виділення додаткових серверів, кожен з яких представлятиме власні сервіси і користуватися послугами інших серверів різного рівня.

Порівняння архітектур Дволанкова архітектура простіша , так як всі запити обслуговуються одним сервером , але саме через це вона менш надійна і вимагає підвищеної продуктивності сервера. Триланкова архітектура складніша, але завдяки тому, що функції розподілені між серверами другого і третього рівня , ця архітектура має: високий ступінь гнучкості і масштабованості; високу безпеку (тому захист можна визначити для кожного сервісу або рівня); високу продуктивність (завдання розподілені між серверами ).

Представлення даних в базах даних Складові БД

Приклад фрагмента ER-діаграми Локальні моделі об'єднані в єдину концептуальну модель

Основні етапи проектування баз даних Основні етапи проектування БД: Перша стадія концептуального проектування БД: Предметна область; Інформаційні потреби користувача; Проектування узагальненої концептуальної моделі; Друга стадія концептуального проектування БД: Вибір СУБД; Проектування логічної моделі БД. Проектування представлення даних в пам'яті ЕОМ; Оцінка експлуатаційних характеристик прикладних програм на основі побудованих моделей; Проектування і розробка програми реалізації

Життєвий цикл проектування бази даних: створення, апробація, виправлення помилок і поліпшення характеристик, дослідна експлуатація.

Мова структурованих запитів SQL Мова SQL (Structured Query Language - структурована мова запитів) застосовується для спілкування користувача з реляційною базою даних і складається з трьох частин: • DDL (Data Definition Language) - мова визначення даних. Призначена для створення бази даних (таблиць, індексів і т.д.) і редагування її схеми. • DCL (Data Control Language) - мова керування даними. Містить оператори для розмежування доступу користувачів до об'єктів бази даних. • DML (Data Manipulation Language) - мова обробки даних. Містить оператори для внесення змін у вміст таблиць бази даних.

Оператори визначення даних (мова DDL) CREATE TABLE <ім'я> - створення нової таблиці в базі даних. DROP TABLE <ім'я> - видалення таблиці з бази даних. ALTER TABLE <ім'я> - зміна структури існуючої таблиці або обмежень цілісності, що задаються для даної таблиці.

Оператори розмежування доступу користувачів до об'єктів бази даних (DCL) GRANT - створення в системі безпеки запису, що дозволяє користувачу працювати з даними або виконувати визначені операції SQL. DENY - створення в системі безпеки запису, що забороняє доступ до певного облікового запису.

Оператори маніпулювання даними (мова DML) SELECT - вибірка рядків, які відповідають заданим умовам. UPDATE - зміна значень певних полів у рядках таблиці, які відповідають заданим умовам. INSERT - вставка нових рядків у таблицю. DELETE - видалення рядків таблиці, які відповідають заданим умовам.

Використання мови SQL для вибору інформації з таблиці Синтаксис оператора SELECT, має наступний вигляд: SELECT [ALL / DISTINCT] <список атрибутів> / * FROM <список таблиць> [WHERE <умова вибірки>] [ORDER BY <список атрибутів>] [GROUP BY <список атрибутів>] [HAVING <умова>] У квадратних дужках вказані елементи, які можуть бути відсутні у запиті.

Приклад:

Видати список всіх студентів: SELECT * FROM student або SELECT id_st, surname FROM student Якщо додати до даного запиту пропозицію ORDER BY surname, то список буде впорядковано за прізвищем. За замовчуванням вважають, що сортування проводиться за зростанням. Якщо необхідно впорядкування за спаданням, після імені атрибута додається слово DESC.

Видати список оцінок, які отримав студент з кодом “1". SELECT id_st, mark FROM mark_st WHERE id_st = 1 Видати список кодів студентів, які отримали на іспитах хоча б одну двійку чи трійку. У реченні WHERE можна записувати вираз з використанням арифметичних операторів порівняння (<,>, і т.д.) і логічних операторів (AND, OR, NOT) SELECT id_st, mark FROM mark_st WHERE (MARK> = 2) AND (MARK <= 3)

Для складання умов у мові SQL існують ряд спеціальних операторів : • IN – належність до множини значень; • BETWEEN - входження в деякий діапазон значень; • LIKE - перевірка на збіг із зразком; • IS NULL - перевірка на невизначене значення. Видати список кодів студентів, які отримали на іспитах хоча б одну двійку чи трійку (через in) SELECT id_st , mark FROM mark_st WHERE mark IN (2,3) Того ж результату можна добитися, використовуючи оператор BETWEEN SELECT id_st , mark FROM mark_st WHERE mark BETWEEN 2 AND 3

Видати список всіх студентів, прізвища яких починаються з літери А. Оператор LIKE застосовують лише до символьних полів, він дозволяє встановлювати, чи відповідає значення поля зразку. Зразок може містити спеціальні символи: _ (символ підкреслення) - означає будь-який одиночний символ; % (знак відсотка) - означає послідовність будь-якої кількості символів. SELECT id_st, surname FROM student WHERE surname LIKE 'А%'

Обчислення мінімальних, максимальних або середніх значень у стовпцях здійснюють за допомогою спеціальних агрегатних функцій: • MIN - мінімальне значення в стовпці; • MAX - максимальне значення в стовпці; • SUM - сума значень у стовпці; • AVG - середнє значення в стовпці; • COUNT - кількість значень у стовпці, відмінних від NULL.

Розрахувати середній бал здачі іспитів. SELECT AVG (mark) FROM mark_st Що обчислить запит? SELECT AVG (mark) FROM mark_st WHERE id_st = 100 SELECT AVG(mark) FROM mark_st WHERE id_ex = 10

Обчислити середній бал по всіх іспитах для кожного студента: SELECT id_st , AVG ( mark ) FROM mark_st GROUP BY id_st Обчислити середній бал за оцінками, отриманими на іспиті з кодом 100, для кожного студента: SELECT id_st , AVG ( mark ) FROM mark_st WHERE id_ex = 100 GROUP BY id_st

Включення тексту в запит: SELECT 'Середній балл=', AVG(mark) FROM mark_st WHERE id_ex = 10

Використання SQL для вибору інформації з декількох таблиць Потрібно роздрукувати список студентів з оцінками, які вони отримали на іспитах: SELECT student.surname, mark_st.id_ex, mark_st.mark FROM student, mark_st WHERE student.id_st = mark_st.id_st

Видалити всі дані з таблиці student: DELETE FROM student Можна обмежити діапазон інформації, що видаляється наступним чином: DELETE FROM student WHERE surname > 'І' Змінити на "5" оцінку у студента з кодом 100 з іспиту з кодом 10: UPDATE mark_st SET mark = '5 ' WHERE id_st = 100 AND id_ex = 10