инфа. Информатика Глава 12. Базы данных 12 Понятие о базах данных
 Скачать 402.87 Kb.
|
|
Информатика Глава 12 Базы данных 12.1. Понятие о базах данных Одной из важнейших областей применения компьютеров является переработка и хранение больших объемов информации в различных сферах деятельности человека: в экономике, банковском деле, торговле, транспорте, медицине, науке и т. д. Существующие современные информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых и обрабатываемых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей. Информационная система – это система, которая реализует автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включает технические средства обработки данных, программное обеспечение и обслуживающий персонал. Цель любой информационной системы – обработка данных об объектах реального мира. Основой информационной системы является база данных. В широком смысле слова база данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления его объектами и, в конечном счете, автоматизации, например предприятие, вуз и т. д. Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро производить выборку с произвольным сочетанием признаков. При этом очень важно выбрать правильную модель данных. Модель данных – это формализованное представление основных категорий восприятия реального мира, представленных его объектами, связями, свойствами, а также их взаимодействиями. База данных – это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде. Так, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, а в библиотечном каталоге либо по алфавиту (алфавитный каталог), либо в соответствии с областью знания (предметный каталог). Система программ, позволяющая создавать БД, обновлять хранимую в ней информацию, обеспечивающая удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска, называется системой управления базами данных (СУБД). 12.2. Типы баз данных Группу связанных между собой элементов данных называют обычно записью. Известны три основных типа организации данных и связей между ними: иерархический (в виде дерева), сетевой и реляционный. Иерархическая БД В иерархической БД существует упорядоченность элементов в записи, один элемент считается главным, остальные – подчиненными. Данные в записи упорядочены в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться лишь последовательным «спуском» со ступеньки на ступеньку. Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться довольно трудоемким из-за необходимости последовательно проходить несколько предшествующих иерархических уровней. Иерархическую БД образует каталог файлов, хранимых на диске; дерево каталогов, доступное для просмотра в Norton Commander, – наглядная демонстрация структуры такой БД и поиска в ней нужного элемента (при работе в операционной системе MS-DOS). Такой же базой данных является родовое генеалогическое дерево.  А)  Б) Рисунок 12.1. Иерархическая модель базы данных Сетевая БД Эта база данных отличается большей гибкостью, так как в ней существует возможность устанавливать дополнительно к вертикальным иерархическим связям горизонтальные связи. Это облегчает процесс поиска требуемых элементов данных, так как уже не требует обязательного прохождения всех предшествующих ступеней.  Рисунок 12.2. Сетевая модель базы данных Реляционная БД Наиболее распространенным способом организации данных является третий, к которому можно свести как иерархический, так и сетевой – реляционный (англ. relation – отношение, связь). В реляционной БД под записью понимается строка прямоугольной таблицы. Элементы записи образуют столбцы этой таблицы (поля). Все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный), а каждый столбец – неповторяющееся имя. Одинаковые строки в таблице отсутствуют. Преимущество таких БД – наглядность и понятность организации данных, скорость поиска нужной информации. Примером реляционной БД служит таблица на странице классного журнала, в которой записью является строка с данными о конкретном ученике, а имена полей (столбцов) указывают, какие данные о каждом ученике должны быть записаны в ячейках таблицы.  Рисунок 12.3. Реляционная модель базы данных Совокупность БД и программы СУБД образует информационно-поисковую систему, называемую банком данных. 1. По технологии обработки данных базы данных делятся на централизованные и распределенные. Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная Система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Этот способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). 2. По способу доступа к данным базы данных делятся на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым доступом). Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры таких систем: файл-сервер; клиент-сервер. Файл-сервер Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность такой информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно. Схема обработки информации по принципу файл-сервер изображена на рисунке. Клиент-сервер В отличие от предыдущей системы, центральная машина (сервер базы данных), помимо хранения централизованной базы данных, должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на использование данных, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), приводит к поиску и извлечению данных на сервере. Извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SQL. 12.3. Системы управления базами данных Система управления базами данных (СУБД) – это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ. Различают 2 класса СУБД: 1) системы общего назначения; 2) специализированные системы. Системы СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо конкретную предметную область или на информационные потребности конкретной группы пользователей. Реализуются как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе. Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания информационных систем, основанных на технологии баз данных, позволяет существенно сокращать сроки разработки и экономить трудовые ресурсы. В процессе реализации своих функций СУБД постоянно взаимодействует с базой данных и с другими прикладными программными продуктами пользователя. Современные СУБД имеют следующие возможности: 1) включают язык определения данных, с помощью которого можно определить базу данных, ее структуру, типы данных, а также средства задания ограничения для хранимой информации; 2) позволяют вставлять, удалять, обновлять и извлекать информацию из базы данных посредством языка запросов (SQL); 3) большинство СУБД могут работать на компьютерах с разной архитектурой и под разными операционными системами; 4) многопользовательские СУБД имеют развитые средства администрирования баз данных. В работе с СУБД возможны следующие режимы: создание, редактирование, поиск, манипулирование. Под манипулированием понимаются такие действия с БД, как с целым: просмотр; копирование файлов, например на бумажный носитель; сортировка данных по заданному признаку и т. д. Для работы с базой данных СУБД должна обеспечивать: • возможность внесения и чтения информации; • работу с большим объемом данных; • быстроту поиска данных; • целостность данных (их непротиворечивость); • защиту от разрушения, уничтожения (не только при случайных ошибках пользователя), от несанкционированного доступа; • систему дружественных подсказок (в расчете на пользователя без специальной подготовки). СУБД могут использоваться как в однопользовательском, так и в многопользовательском режиме. На рынке программного обеспечения можно выделить такие наиболее востребованные СУБД, как Microsoft Access, Microsoft Visual FoxPro, Borland dBase, Borland Paradox, Oracle, MySQL. 12.4. Система управления базами данных Microsoft Access Введение Microsoft Access обладает всеми чертами классической системы управления базами данных (СУБД). Access – это не только мощная, гибкая и простая в использовании СУБД, но и система для разработки приложений баз данных. К числу наиболее мощных средств Access относятся средства разработки объектов – мастера, которые можно использовать для создания таблиц, запросов, различных типов форм и отчетов. К областям применения Microsoft Access можно отнести следующие: • в малом бизнесе (бухгалтерский учет, ввод заказов, ведение информации о клиентах, ведение информации о деловых контактах); • в работе по контракту (разработка внутриотраслевых приложений, разработка межотраслевых приложений); • в крупных корпорациях (приложения для рабочих групп, системы обработки информации); • в качестве персональной СУБД (справочник по адресам, ведение инвестиционного портфеля, поваренная книга, каталоги книг, пластинок, видеофильмов и т. п.). Рассмотрим основные определения, связанные с разработкой баз данных. База данных (БД, data base, DB) – совокупность взаимосвязанных данных, используемых под управлением СУБД. В самом общем смысле база данных – это набор записей и файлов, организованных специальным образом. Система управления базой данных (СУБД, DBMS) – программная система, обеспечивающая определение физической и логической структуры базы данных, ввод информации и доступ к ней. Возможности СУБД: система управления базами данных предоставляет возможность контролировать задание структуры и описание данных, работу с ними и организацию коллективного пользования информацией. СУБД также существенно увеличивает возможности и облегчает каталогизацию и ведение больших объемов хранящейся в многочисленных таблицах информации. СУБД включает в себя три основных типа функций: определение (задание структуры и описание) данных, обработки данных и управление данными. Определение данных. Определяется, какая именно информация будет храниться в базе данных, задается структура данных и их тип (например количество цифр или символов), а также указывается то, как данные будут связаны между собой. Задаются форматы и критерии проверки данных. Обработка данных. Данные можно обрабатывать различными способами. Можно выбирать любые поля, фильтровать и сортировать данные. Можно объединять данные с другой связанной информацией и вычислять итоговые значения. Управление данными. Указываются правила доступа к данным, их корректировки и добавления новой информации. Можно также определить правила коллективного пользования данными. 12.5. Архитектура Microsoft Access Microsoft Access называет объектами все, что может иметь имя. В базе данных Access основными объектами являются таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы и модули. В других СУБД, как правило, термин база данных обычно относится только к файлам, в которых хранятся данные. В Microsoft Access база данных включает в себя все объекты, связанные с хранимыми данными. Ниже приведен список основных объектов базы данных Access. 1. Таблица. Объект, который определяется и используется для хранения данных. Каждая таблица включает информацию об объекте определенного типа, например о клиентах. Таблица содержит поля (столбцы), в которых хранятся различного рода данные, например фамилия или адрес клиента, и записи (которые называются также строками). В записи собрана вся информация о некотором объекте (человеке, образце продукции и т. п.). Для каждой таблицы можно определить первичный ключ (одно или несколько полей, содержащих уникальные для каждой записи значения) и один или несколько индексов, помогающих ускорить доступ к данным. 2. Запрос. Объект, который позволяет пользователю получить нужные данные из одной или нескольких таблиц. Для создания запроса можно использовать бланк QBE (запрос по образцу) или инструкции SQL (структурированный язык запросов). Можно создать запросы на выборку, обновление, удаление или добавление данных. С помощью запросов можно также создавать новые таблицы, используя данные из одной или нескольких существующих таблиц. 3. Форма. Объект, предназначенный в основном для ввода данных, отображения их на экране или управления работой приложения. Формы можно также распечатать. 4. Отчет. Объект, предназначенный для создания документа, который впоследствии может быть распечатан или включен в документ другого приложения. 5. Макрос. Объект, представляющий собой структурированное описание одного или нескольких действий, которые должен выполнить Access в ответ на определенное событие. 6. Модуль. Объект, содержащий программы, написанные на языке Visual Basic для приложений. Событие – любое изменение состояния объекта Microsoft Access. Например, событием является открытие формы, закрытие формы, ввод новой строки в форму, изменение содержимого текущей записи или элемента управления (объекта формы или отчета, который может содержать данные). Для обработки события вы можете создать макрос или процедуру Visual Basic для приложений. 12.6. Создание базы данных В Microsoft Access поддерживаются два способа создания базы данных. Имеется возможность создать пустую базу данных, а затем добавить в нее таблицы, формы, отчеты и другие объекты. Такой способ является наиболее гибким, но требует отдельного определения каждого элемента базы данных. Имеется также возможность сразу создать с помощью мастера базу данных определенного типа со всеми необходимыми таблицами, формами и отчетами. Это простейший способ начального создания базы данных. Для создания пустой базы данных выберите команду Файл—>Создать (кнопка  ), а затем в окне диалога Создание щелкните дважды по значку Новая база данных. После этого откроется окно диалога Файл новой базы данных. В раскрывающемся списке Папка выберите нужный диск и папку, например, диск С:, папка Мои документы. После этого в поле Имя файла введите имя новой базы данных. Access автоматически добавит к имени файла расширение. MDB. Теперь остается только нажать на кнопку Создать и на экране появится окно базы данных, представленное на рис. 12.1.  Рисунок 12.4. Главное окно базы данных Создание новой пустой таблицы В Microsoft Access существуют четыре способа создания пустой таблицы: 1. Мастер по созданию базы данных позволяет создать сразу все таблицы, формы и отчеты в базе данных. Этот мастер создает новую базу данных; его нельзя использовать для добавления новых таблиц, форм или отчетов в существующую базу данных. 2. Мастер по созданию таблицы позволяет выбрать поля, включаемые в таблицу, из широкого списка образцов полей разных типов, предназначенных для сохранения данных о деловых контактах, для ведения домашнего хозяйства или для регистрации медицинской информации. 3. Пользователь имеет возможность самостоятельно ввести данные в пустую таблицу в режиме таблицы. При сохранении новой таблицы Microsoft Access проанализирует данные и автоматически присвоит соответствующий тип данных и формат каждому полю. 4. В режиме конструктора можно непосредственно указать параметры всех элементов структуры таблицы. Вне зависимости от способа создания таблицы режим конструктора позволяет в любой момент изменить структуру таблицы, например, добавить новые поля, указать значения по умолчанию или создать маски ввода. Для примера определим таблицу твузы для базы данных «Профконсультант средней школы». Перейдите на вкладку Таблицы и нажмите кнопку Создать. В окне диалога Новая таблица выберите Конструктор и нажмите кнопку Ok. Access выведет окно пустой таблицы в режиме конструктора. На рис. 12.2 показана таблица твузы в режиме таблицы с уже определенными полями.  Рисунок 12.5. Окно таблицы базы данных в режиме Таблицы В верхней части окна расположены столбцы, в которые вводятся имя, тип данных и краткое описание каждого поля. После выбора типа данных для поля в левой нижней части окна таблицы можно задать свойства поля. В правой нижней секции окна выводится краткая информация о полях или свойствах. При работе с полем определенного типа вкладка свойств Общие принимает соответствующий формат. Рассмотрим типы полей и их свойства. |