Иерархические структуры в реляционных базах данных

Иерархические структуры в реляционных базах данных

Содержание

Введение 2

Глава 1 5

Системы управления базами данных (СУБД) 5

1.1 Основные положения 5

1.2. Иерархическая и сетевая даталогические модели СУБД 10

Глава 2 12

Сетевые структуры 12

2.1. Файловая модель 13

Глава 3 17

Реляционные структуры 17

3.1. Реляционные даталогические модели СУБД 19

3.2. Объектно-ориентированные СУБД (ООСУБД) 25

Глава 4 27

Иерархические стpуктуpы 27

4.1. Иерархические структуры в реляционных базах данных 28

4.2. Вложенные рекурсивные иерархические данные 29

4.3. Отображение данных 29

Глава 5 32

OLE: основные сведения 32

5.1. Введение в OLE 32

5.2. Связывания и внедрение объектов 33

5.3. Различие между связыванием и внедрением объектов 35

Глава 6 37

Достоинства и недостатки тестовой системы или методическое обоснование

автоматизации процесса обучения 37

5.1. Межпредметные связи и компьютерное обучение 39

Глава 7 41

Разработка тестирующей программы 41

Заключение 44

Список литературы 45

Введение

Основные идеи современной информационной технологии базируются на

концепции баз данных (БД). Согласно данной концепции основой информационной

технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие

реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие

пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области.

В первых трёх главах рассматриваются новые системы управления базами

данных, такие как иерархическая и сетевая даталогические модели,

реляционные даталогические модели, объектно-ориентированные СУБД. Обычно

различают три класса СУБД, обеспечивающих работу иерархических, сетевых и

реляционных моделей. Однако различия между этими классами постепенно

стираются, причем, видимо, будут появляться другие классы, что вызывается

прежде всего интенсивными работами в области баз знаний (БЗ) и объектно-

ориентированной инфотехнологией. Поэтому традиционной классификацией

пользуются все реже, но мы пока будем придерживаться именно ее, как

наиболее устоявшуюся. Каждая из указанных моделей обладает

характеристиками, делающими ее наиболее удобной для конкретных приложений.

Глава 4 «Иерархические структуры» подробнее описывает положительные и

отрицательные черты иерархической модели. Окружающий мир переполнен

иерархическими данными. Любая группа объектов, в которой один объект может

быть «родителем» для произвольного числа других объектов, организована в

виде иерархического дерева. При работе с иерархиями используется «семейная»

терминология (родители, внуки, предки, потомки), поскольку семья является

самым распространённым примером объектов (в данном случае – людей),

объединённых иерархическими отношениями. В то же время место объекта в

иерархическом дереве - не более чем условное обозначение связи с другими

объектами. Иерархическая структура всего лишь помогает сохранить и найти

объект.

В пятой главе обзор технологии OLE. С появлением новых более мощных,

компьютеров и средств программирования было создано новое поколение

элементов на базе OLE. Наиболее привлекательным преимуществом OLE является

возможность использования методов других серверов приложений. Намного

удобнее использовать функциональность электронных таблиц, таких как Excel,

или текстовых процессоров, таких как Word, вместо того чтобы разрабатывать

аналогичную функциональность в собственном приложении.

Изначально технология OLE являлась стандартом, обеспечивающим

связывание и встраивание объектов. Когда приложение- сервер OLE-

активизируется, это происходит внутри контейнера, расположенного в вашем

приложении. Визуально при активизировании сервера OLE текущие панели

инструментов и меню заменяются панелями инструментов и меню сервера OLE или

сливаются с ними. Кроме того, часть формы становится окном сервера OLE, так

как сервер принимает на себя управление областью формы. Связыванием

называют ассоциирование файла объекта OLE с контейнером OLE. Файл объекта

никогда не сохраняется в контейнере, но контейнер OLE ссылается на файл.

Одним из преимуществ связывания объектов является то, что множество

пользователей, серверов OLE и приложений-контейнеров могут получать доступ

к одному документу. При встраивании объектов реальный объект сохраняется в

вашем приложении и другие контейнеры OLE не имеют доступа к этому объекту.

Преимуществом встраивания является хранение данных как части приложения.

Шестая глава посвящена достоинствам и недостаткам тестовой системы.

Одной из форм привлечения преподавателей к использованию компьютера

являются тестирующие программы, которые позволяют преподавателю упростить

проверку знаний учащихся и в то же время в увлекательной форме преподносят

ученикам знания по той или иной дисциплине.

Целью данной дипломной работы является создание программы по

компьютерному контролю знаний студентов.

Передо мной были поставлены следующие задачи:

- дать обзор современному состоянию теории баз данных, основным

моделям СУБД, применяемым в ПК;

- изучить принципы функционирования и основные возможности технологии

OLE;

- разработать способ отображения реляционных структур данных в

иерархическом виде;

- дополнить стандартный компонент Delphi OLEContainer возможностью

сохранения битового изображения на его поверхности.

Система автоматизированного контроля знаний, рассмотренная в главе 6,

позволяет автоматизировать проведение контрольных работ по дисциплинам. Это

удобное добавление к традиционным методам контроля, повышающее

эффективность усвоения предмета студентом. Межпредметные связи и

компьютерное обучение рассмотренные в этой главе представляют собой

общеобразовательные цели информатики, среди них: наведение и усиление

межпредметных связей, способствование восприятию целостной, системной

картины мира, информационных процессов в обществе, природе и познании. Для

разумного и плодотворного использования ВТ необходима общеобразовательная и

компьютерная грамотность. Отсюда выявляется межпредметная связь с основами

информатики и ВТ, с математикой, русским языком, литературой и английским

языком. ВТ для учителя выступает и как предмет, и как средство обучения, и

как инструмент психолого-педагогических исследований (тестирования).

В седьмой главе изложены проблемы разработки тестирующей программы и

их решение.

Глава 1

Системы управления базами данных (СУБД)

Основные идеи современной информационной технологии базируются на

концепции баз данных (БД). Согласно данной концепции основой информационной

технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие

реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие

пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области.

Первые БД появились уже на заре 1-го поколения ЭВМ представляя собой

отдельные файлы данных или их простые coвокупности. По мере увеличения

объемов и структурной сложности хранимой информации, а также расширения

круга потребителей; информации определилась необходимость создания удобных

эффективных систем интеграции хранимых данных и управления ими. В конце 60-

х годов это привело к созданию первых коммерческих систем управления базами

данных (СУБД), поддерживающих opганизацию и ведение БД. Перед обсуждением

последующего материала, нам потребуется ряд основных понятий, используемых

в информационных системах различного назначения.

1.1 Основные положения

База данных (БД) в строгом смысле слова представляет собой

совокупность взаимосвязанных файлов данных определенной организации. БД,

как правило, включает целый ряд файлов, но может состоять и из

единственного файла. Данные, составляющие БД, отражают характеристики

объектов и их отношений в соответствующей прикладной области. Каждый файл,

входящий в БД, содержит определенное число записей (изменяемое в процессе

функционирования БД), отражающих ту или иную сторону предметной области, на

которую ориентирована БД. Как правило, файлы БД содержат большое число

однотипных записей. Записи, в свою очередь, состоят из полей,

представляющих определенные типы информации об объектах. Поле является

наименьшей информационной единицей, непосредственно доступной в записи.

Если файл_1 БД (рис. 1) содержит п однотипных записей (имеющих одинаковую

структуру полей и их смысловую нагрузку),то j-запись (1....

т.е. к сведениям об авторе добавляются сведения обо всех его публикациях,

имеющихся в РБД. Связь между записями допускается по нескольким полям,

позволяя образовывать достаточно сложные операции. Поля данных, связывающие

вместе две записи, могут быть уникальными для данной пары, но могут

дублироваться и во многих других записях. Они могут повторяться

неоднократно, связывая между собой записи. Аналогичным образом можно

проиллюстрировать выполнение в реляционной модели операций проекции и

селекции.

Реляционная СУБД должна четко отслеживать взаимосвязи записей в БД во

избежание потери или искажения информации. С этой целью СУБД постоянно

пересчитывает число связей для каждой записи БД в прямом и обратном

направлениях, что требует существенных временных затрат для больших БД.

Простота и стройность реляционной алгебры делают ее весьма привлекательной

для организации реляционных БД, что мы и видим, прежде всего, для класса

ПК. Однако в действительности реальные данные предметной области не

укладываются в указанную модель (например, отношения могут содержать

повторяющиеся записи и т.д.). Поэтому наряду с сугубо реляционными

существуют и другие даталогические модели СУБД и их различные модификации и

сочетания, обеспечивая широкий круг решаемых на их основе информационных,

коммерческих, управленческих, финансовых, вычислительных и других типов

задач. Из наиболее известных примеров реляционных СУБД можно отметить

такие, как: dBase, DB/2, ORACLE, Paradox и ряд других.

Массовое развитие класса ПК оказало весьма существенное влияние на

развитие инфотехнологии и БД-технологии в частности, привнося элементы

последней в массовую инфотехнологию. Прежде всего, этому способствовало

развитие мощной индустрии по созданию разнообразных СУБД для ПК. Если

создание СУБД для ЭВМ общего назначения и (в значительной мере) мини-ЭВМ

занимало длительный промежуток времени и число таких коммерческих СУБД было

невелико — практически весь их перечень был на слуху у специалистов по

компьютерной инфотехнологии, то с появлением класса ПК наряду с мощным

развитием для них ПС различного назначения начали быстро появляться СУБД.

При этом БД-технология начала активно проникать и в ПС другого назначения

(электронные таблицы, интегрированные и статистические пакеты и т.д.). К БД-

технологии были приобщены широкие круги пользователей ПК. Во многих

разработках для ПК начали применяться собственные СУБД различных

организации и назначения. На наш взгляд, ряд причин способствовал такому

массовому использованию БД-технологии:

— массовое использование ПК в приложениях, предопределяющих работу с БД;

— резкое уменьшение цикла разработки ПС из-за персонального характера

работы;

— наличие достаточно развитых системных и инструментальных средств;

. наличие внешней памяти большой емкости на "винчестерах".

Эти и другие причины обеспечили как широкий спрос на СУБД для ПК, так и

хорошие предпосылки для его быстрого удовлетворения. Наряду с мощными

фирмами, специализирующимися на разработке коммерческих СУБД к разработкам

и/или адаптации уже готовых СУБД для ПК приступили и крупные фирмы, ранее

ориентированные в этой области на приложения к ЭВМ других классов (Oracle,

IBM, Relational Technology и др.). Все это способствовало интенсивному

проникновению БД-технологии в массовую инфообработку. С другой стороны,

широкое использование ПК в весьма обширном спектре прикладных областей

способствовало выдвижению к СУБД целого ряда актуальных требований и, в

первую очередь, по повышению уровня интерфейсов с пользователем и другими

приложениями.

Разработанное в настоящее время большое число различного назначения

СУБД позволяет создавать и эксплуатировать системы БД на всех классах и

типах ЭВМ, поддерживая различные даталогические модели и обеспечивая нужды

широкого круга приложений

Средства современных СУБД настолько разнообразны, что способны

удовлетворить потребности самого широкого круга пользователей — от

профессионала в области разработки систем БД различных типа и назначения до

пользователя, не обладающего достаточным уровнем компьютерной грамотности.

В первую очередь, это относится к СУБД, созданным для класса ПК. Эти СУБД

характеризуются не только своим количеством, но и функциональным

разнообразием: от простых файловых систем до функционально полных СУБД, в

основном реляционного типа. Многие из коммерческих СУБД поддерживают

многопользовательскую работу и работу в сетях ЭВМ, как локальных, так и

глобальных. К средствам, непосредственно относящимся к СУБД, можно отнести

и многочисленные средства их окружения: генераторы и конверторы данных и

программ, компиляторы языков программирования БД-приложений, генераторы

создания различного назначения и уровня интерфейсов с БД в рамках

традиционных ЯВУ и т.д.

Такое многообразие инструментальных и прикладных средств по СУБД

позволяет выбирать наиболее адекватные нуждам пользователя, обеспечивая

эффективное использование вычислительных ресурсов и существенное сокращение

сроков разработки конкретных БД-технологий. В подавляющем большинстве СУБД

для ПК ориентированы на интерактивный режим работы с пользователем, широко

используя удобные и дружелюбные системы интерфейсов на основе простых и

понятных меню. В СУБД, поддерживающих языки программирования БД-приложений,

средства такого интерфейса избавляют пользователя от необходимости знания

синтаксиса языка для обеспечения требуемых функций. Ряд популярных СУБД

предусматривают несколько уровней интерфейса, обеспечивающих работу с ними

различной квалификации пользователей (dBase IV, Paradox, др.). Большое

внимание уделено эффективной системе Help-информации по СУБД, включающей

электронные краткие обучающие курсы с демонстрацией наиболее часто

используемых приемов работы с конкретным пакетом.

Интенсивное расширение компьютерной инфотехнологии ставит перед

дальнейшим развитием СУБД целый ряд новых требований, во многом связанных с

вопросами стандартизации. Это относится не только к СУБД, но и к ПС других

типов. В отношении же СУБД это прежде всего относится к стандартизации

эталонной модели управления данными, предусматривающей четкую классификацию

основных вопросов стандартизации СУБД в зависимости от функциональных

особенностей и уровня описания данных на разных стадиях проектирования.

Можно предполагать, что последующее развитие СУБД будет ориентироваться на

рекомендации международных стандартов относительно языков БД и средств

доступа к удаленным БД, а также интерфейсов с системами программирования.

Новые интересные аспекты БД-технологии появляются на основе объектно-

ориентированной технологии программирования и обработки информации.

3.2. Объектно-ориентированные СУБД (ООСУБД)

В настоящем параграфе рассматриваются основные концепции, понятия,

черты и характеристики объектно-ориентированных систем управления БД

(ООСУБД) в контексте рассмотренных объектно-ориентированных

программирования и технологии. В последние годы в результате проникновения

идеологии ООП в СУБД интенсивные разработки теоретического и прикладного

характера ведутся по созданию различного назначения ООСУБД. Ввиду не совсем

устоявшейся в этом направлении терминологии отметим основные черты и

характеристики, определяющие СУБД как объектно-ориентированную. При этом по

мере необходимости проводятся сопоставления с рассмотренной выше концепцией

ООП.

Характеристики ООСУБД подразделяются на три определяющие группы:

— базовые, определяющие принадлежность СУБД к объектно-ориентированному

классу;

— по выбору, позволяющие улучшать ООСУБД, но не являющиеся базовыми;

— открытости, позволяющие пользователю делать осознанный выбор из ряда

одинаково приемлемых реализаций ООСУБД.

В первую очередь, ООСУБД должна удовлетворять двум критериям: быть

СУБД в ее классическом понимании и быть объектно-ориентированной системой

(ООС), т.е. в определенной степени она должна быть совместимой с

современными объектно-ориентированными ЯВУ. Первый критерий включает

следующие пять характеристик, присущих классической СУБД: сохранность

данных, развитое управление внешней памятью, возможность совмещения

обработки и поиска данных, поддержка средств восстановления и возможность

быстрого доступа к БД по запросу пользователя. Отмеченные характеристики в

той или иной мере обсуждались выше. Второй критерий предполагает наличие

следующих характеристик, присущих собственно объектно - ориентированной

технологии: понятие сложных объектов, идентичность объектов, инкапсуляция,

Страницы: 1, 2, 3