Лекция Основные понятия и определения баз данных. Тема 1.1 Основные понятия и определения баз данных. Тема 1 Основные понятия и определения баз данных Банк данных
 Скачать 82.5 Kb.
|
|
Тема 1.1 Основные понятия и определения баз данных Банк данных В основе решения многих задач лежит обработка информации. Для облегчения обработки информации создаются информационные системы. В широком смысле информационные системы представляют собой системы обработки информации, используемые в производстве, образовании, здравоохранении, науке, военном деле, социальной сфере, торговле и других отраслях. В узком смысле информационные системы представляют совокупность аппаратно-программных средств, задействованных для решения некоторых конкретных прикладных задач; учета кадров, материально-технических средств, расчета с поставщиками и заказчиками и т.д. При рассмотрении ИС выделяют понятие Банк данных. Банк данных(БнД) является разновидностью ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации, организованной в одну или несколько баз данных. Банк данных в общем случае состоит из следующих компонентов: Базы данных или нескольких баз данных; Системы управления базами данных; Приложения; Словаря данных; Администратора; Вычислительной системы; Обслуживающего персонала. Вкратце рассмотрим названные компоненты и некоторые связанные с ними важные понятия. База данных(БД) представляет собой структурированную совокупность данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой области. В зависимости от вида логической структуры хранения данных различают следующие модели представления данных: иерархическая модель, сетевая, реляционная, постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная. Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Приложениепредставляет собой программу или комплекс программ, обеспечивающих автоматизацию обработки информации для прикладной задачи. То есть те приложения, которые используют БД. Приложения могут создаваться в среде или вне среды СУБД. Приложения, разработанные в среде СУБД, к примеру, в FoxPro, часто называют приложениями СУБД, а приложения, разработанные вне СУБД, используя средства доступа к БД, к примеру, Delphi, — внешними приложениями. Словарь данных(СД) представляет собой подсистему, предназначенную для централизованного хранения информации о структурах данных, взаимосвязях файлов БД друг с другом, типах данных и форматах их представления, принадлежности данных пользователям, кодах защиты и разграничения доступа и т. п. Администратор базы данных(АБД) это лицо или группа лиц, отвечающих за функционирование информационной системы, обеспечивают защиту от несанкционированного доступа, контролируют избыточность, непротиворечивость, сохранность и достоверность хранимой в БД информации. Для однопользовательских информационных систем функции АБД обычно возлагаются на лиц, непосредственно работающих с приложением БД. Вычислительная система(ВС) представляет собой совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих ЭВМ или процессоров и других устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема, обработки и выдачи информации потребителям. Поскольку основными функциями БнД являются хранение и обработка данных, то используемая ВС, наряду с приемлемой мощностью центральных процессоров (ЦП) должна иметь достаточный объем оперативной и внешней памяти прямого доступа. Обслуживающий персоналвыполняет функции поддержания технических и программных средств в работоспособном состоянии. Он проводит профилактические, восстановительные и другие работы по планам, а так же по мере необходимости. Система управления базами данных. Как было выше сказано, СУБД - это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. В состав языковых средств современных СУБД входят два основных типа языков: язык описания данных, предназначенный для описания логической структуры данных; язык манипулирования данными, обеспечивает выполнение основных операций над данными – ввод, модификацию (изменение) и выборку. Например: структурированный язык запросов SQL (Structured Query Language) сочетает в себе свойства обоих языков. Программные средства служат для обработки и манипулирования данных, содержащихся в БД, и представляет собой программу или комплекс программ. То есть их еще называют приложениями БД. Классификация программных средств: Полнофункциональные СУБД; Серверы БД; Клиенты БД; Средства разработки программ работы с БД. Полнофункциональные СУБД(ПФСУБД). Из числа всех СУБД - ПФСУБД являются наиболее многочисленными и мощными по своим возможностям. К ПФСУБД относятся, например, такие пакеты, как dBase IV, Microsoft Access, FoxPro и Paradox R:BASE. Обычно ПФСУБД имеют развитый интерфейс, позволяющий с помощью команд меню выполнять основные действия с БД: создавать и модифицировать структуры таблиц, вводить данные, формировать запросы, разрабатывать отчеты, выводить их на печать. Серверы БДпредназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа БД в настоящее время менее многочисленна, но их количество постепенно растет. Серверы БД реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL языка. Примерами серверов БД являются следующие программы: NetWare SQL (Novell), MS SQL Server (Microsoft), InterBase (Borland), SQLBase Server (Gupta). В роли клиентских программдля серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и т. д. При этом элементы пары «клиент — сервер» могут принадлежать одному или разным производителям программного обеспечения. В случае, когда клиентская и серверная части выполнены одной фирмой, естественно ожидать, что распределение функций между ними выполнено рационально. В остальных случаях обычно преследуется цель обеспечения доступа к данным «любой ценой». Примером такого соединения является случай, когда одна из полнофункциональных СУБД играет роль сервера, а вторая СУБД (другого производителя) — роль клиента. Так, для сервера БД SQL Server (Microsoft) в роли клиентских (фронтальных) программ могут выступать многие СУБД, такие как dBASE IV, Paradox и другие. Средства разработки программ работы с БДмогут использоваться для создания разновидностей следующих программ: • Клиентских программ; •Серверов БД и их отдельных компонентов; • Пользовательских приложений. Программы первого и второго вида довольно малочисленны, так как предназначены, главным образом, для системных программистов. Пакетов третьего вила гораздо больше. К средствам разработки пользовательских приложений относятся системы программирования, например Delphi, Visual Basic (Microsoft) и ERwin (LogicWorks). По характеру применения СУБД разделяют на: персональные и многопользовательские. Персональные СУБД обеспечивают возможность создания локальных БД, работающих на одном компьютере. К персональным СУБД относятся Paradox, dBase, FoxPro, Access. Многопользовательские СУБД позволяют создавать информационные системы, функционирующие в архитектуре «Клиент-сервер». К многопользовательским СУБД относятся Oracle, Informix, Microsoft SQL Server, Inter Base. Реляционная модель данных. Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IBM Эдгаром Кодлом и основывается на понятии отношение (relation), где данные, представляющие информацию о предметной области, организованы в виде двухмерных таблиц (отношений). Физическое размещение данных в реляционных базах осуществлено на внешних носителях в виде обычных файлов. Элементы реляционной модели
Сущность -это объект любой природы, данные (характеристики и свойства) о котором хранятся в базе данных в виде отношения (таблицы). Атрибутыпредставляют собой свойства, характеризующие сущность. В структуре таблицы каждый атрибут именуется и ему соответствует уникальный заголовок некоторого столбца таблицы. Например: сущность Студент обладает следующими характеристиками (атрибутами): Группа, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Год поступления, Форма обучения. Данная сущность может, представлена быть в виде таблицы (отношения), хранящей характеристики сущности. Отношение - это двумерная таблица, состоящая из кортежей (строк), столбцов (колонок), содержащая некоторые данные сущности. Структура отношения (таблицы).  Любая таблица состоит из определенной упорядоченной совокупности атрибутов – схема отношения. Например: Схема отношения – Группа, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Год поступления, Форма обучения. Типы данных - тип атрибута (строковый, числовой, текстовый). Значение атрибута - значение поля в записи. Совокупность значений атрибут представленной в виде строки таблицы представляет собой - кортеж. Домен - множество допустимых значений атрибута. Первичным ключомназывается атрибут отношения, однозначно идентифицирующий каждую запись данного атрибута, то есть, не содержит повторяющихся записей. Во многих СУБД допускается создавать отношения, не определяя ключи. Первичный ключможет быть составным (сложным), то есть состоять из нескольких атрибутов. Например: Из представленных атрибутов сущности студент нельзя выбрать первичный ключ. По этому необходимо добавить новый атрибут, который будет являться Цели использования первичных ключей: Исключения дублирования значений в ключевых атрибутах (остальные атрибуты и расчет не принимаются); Упорядочения кортежей. Возможно упорядочение по возрастанию или убыванию значений всех ключевых атрибутов, а также смешанное упорядочение (по одним — возрастание, а по другим — убывание); Ускорения работы отношения; Организации связывания таблиц. Например: предположим, что есть еще одна сущность – Экзамен со схемой отношения: Порядковый номер (студента) (ключевое поле), Экзаменационный предмет, Оценка. Связь отношений установлена с помощью первичных ключей таблиц - Порядковый номер. Главной таблицей в представленном отношении будет таблица Студент, дочерней – таблица Экзамен. Следовательно, ключевое поле Порядковый номер таблицы Экзамен является внешним ключом по отношению к таблице Студент. Реляционная модель накладывает на внешние ключи ограничение для обеспечения целостности данных, называемое ссылочной целостностью. Это означает, что каждому значению внешнего ключа должны соответствовать строки в связываемых отношениях. Преподаватель: С.П. Ваганов |