Создание и ведение баз данных

Создание и ведение баз данных

Оглавление

Введение……………………………………………………………….…2

Базы данных………………………………………………………….….3

Виды моделей данных………………………………………………….6

Понятие информационного объекта………………………………….7

Нормализация отношений……………………………………………..8

Типы связей……………………………………………………………...10

Функциональные возможности СУБД……………………………….11

Информационная модель СУБД………………………………………24

Краткая характеристика программного обеспечения,

используемого при создании СУБД…………………………………..32

Принципы организации данных, лежащие в основе современных

СУБД……………………………………………………………………...34

Современные технологии, используемые в работе с данными…...35

Список литературы……………………………………………………..37

Введение

Современная жизнь немыслима без эффективного управления. Важной

категорией являются системы обработки информации, от которых во многом

зависит эффективность работы любого предприятия ли учреждения. Такая

система должна:

обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по итогам

работы;

позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей;

обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенных

задержек;

выполнять точный и полный анализ данных.

Современные СУБД в основном являются приложениями Windows, так как

данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной

ЭВМ, нежели среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК

обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик

программного обеспечения может в меньше степени заботиться о

распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в

целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ.

Среди наиболее ярких представителей систем управления базами данных

можно отметить: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland

Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз

данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях,

построенных по технологии «клиент-сервер». Фактически, у любой

современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой компанией, имеющий

аналогичную область применения и возможности, любое приложение способно

работать со многими форматами представления данных, осуществлять экспорт

и импорт данных благодаря наличию большого числа конвертеров.

Общепринятыми, также, являются технологи, позволяющие использовать

возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов

построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня

(чаще – диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования

интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет

существенного значения на каком языке и на основе какого пакета написано

конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более

того, стандартом «де-факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD

(от английского Rapid Application Development), основанная на широко

декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и

возможность использования различных прикладных программ и технологий для

разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном

ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования

Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые позволяют быстро создавать

необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые

трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД.

Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое

использование технологии «клиент-сервер».

Таким образом, на сегодняшний день разработчик не связан рамками

какого-либо конкретного пакета, а в зависимости от поставленной задачи

может использовать самые разные приложения. Поэтому, более важным

представляется общее направление развития СУБД и других средств

разработки приложений в настоящее время.

БАЗЫ ДАННЫХ

Общие положения

Цель любой информационной системы — обработка данных об объектах реального

мира. 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 и в конечном счете автоматизации,

например, предприятие, вуз и т д.

Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по

различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием

признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.

Структурирование — это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом

файле.

Пользователями базы данных могут быть различные прикладные программы,

программные комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие

в роли потребителей или источников данных, называемые конечными

пользователями.

В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы

данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней

осуществляются централизованно с помощью специального программного

инструментария — системы управления базами данных.

База данных (БД) — это поименованная совокупность структурированных

данных, относящихся к определенной предметной области.

Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс программных и

языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в

актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Централизованный характер управления данными в базе данных предполагает

необходимость существования некоторого лица (группы лиц), на которое

возлагаются функции администрирования данными, хранимыми в базе.

Классификация баз данных

По технологии обработки данных базы данных подразделяются 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. Такой 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).

По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с

локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом.

Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают

различные архитектуры подобных 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

информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на

рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.

Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения

централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна

обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на

данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и

извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы)

транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры

клиент-сервер является использование языка запросов SOL.

Структурные элементы базы данных

Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов,

как поле, запись, файл (таблица).

Поле — элементарная единица логической организации данных, которая

соответствует неделимой единице информации — реквизиту. Для описания поля

используются следующие характеристики:

имя, например. Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения;

тип, например, символьный, числовой, календарный;

длина, например, 15 байт, причем будет определяться максимально

возможным количеством символов;

точность для числовых данных, например два десятичных знака для

отображения дробной части числа.

Запись — совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи —

отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Файл (таблица) — совокупность экземпляров записей одной структуры.

В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются

ключами первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и

вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных

признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей).

ВИДЫ МОДЕЛЕЙ ДАННЫХ

Общие положения

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных представляет

собой множество структур данных, ограничений целостности и операций

манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены

объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

Модель данных — совокупность структур данных и операций их обработки.

СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной

модели, на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве [I].

Рассмотрим три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и

реляционную.

Иерархическая модель данных

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных

между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими

отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево).

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент

(узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих

некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются

вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним

узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет

только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине

и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные)

узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в

базе данных определяется числом корневых записей.

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь

от корневой записи.

Сетевая модель данных

В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь)

каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.

Реляционная модель данных

Понятие реляционный (англ. relation — отношение) связано с разработками

известного американского специалиста в области систем баз данных Е. Кодда.

Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для

пользователя табличным представлением и возможностью использования

формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для

обработки данных.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных

таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и

обладает следующими свойствами:

. каждый элемент таблицы — один элемент данных;

. все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют

одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

. каждый столбец имеет уникальное имя;

. одинаковые строки в таблице отсутствуют;

. порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам

или записям, а столбцы — атрибутам отношений, доменам, полям.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую

запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно

определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных

имеет составной ключ.

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы

ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в

противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ —

ключ второй таблицы.

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЪЕКТА

Информационный объект — это описание некоторой сущности (реального объекта,

явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанных

реквизитов (информационных элементов). Такими сущностями для информационных

объектов могут служить: цех, склад, материал, вуз, студент, сдача экзаменов

и т.д.

Информационный объект определенного реквизитного состава и структуры

образует класс (тип), которому присваивается уникальное имя (символьное

обозначение), например Студент, Сессия, Стипендия.

Информационный объект имеет множество реализации — экземпляров, каждый из

которых представлен совокупностью конкретных значений реквизитов и

идентифицируется значением ключа (простого — один реквизит или составного —

несколько реквизитов). Остальные реквизиты информационного объекта являются

описательными. При этом одни и те же реквизиты в одних информационных

объектах могут быть ключевыми, а в других -описательными. Информационный

объект может иметь несколько ключей.

НОРМАЛИЗАЦИЯ ОТНОШЕНИЙ

Понятие нормализации отношений

Одни и те же данные могут группироваться в таблицы (отношения) различными

способами, т.е. возможна организация различных наборов отношений

взаимосвязанных информационных объектов. Группировка атрибутов в отношениях

должна быть рациональной, т.е. минимизирующей дублирование данных и

упрощающей процедуры их обработки и обновления.

Определенный набор отношений обладает лучшими свойствами при включении,

модификации, удалении данных, чем все остальные возможные наборы отношений,

если он отвечает требованиям нормализации отношений.

Нормализация отношений — формальный аппарат ограничений на формирование

отношений (таблиц), который позволяет устранить дублирование, обеспечивает

непротиворечивость хранимых в базе данных, уменьшает трудозатраты на

ведение (ввод, корректировку) базы данных.

Выделены три нормальные формы отношений и предложен механизм,

позволяющий любое отношение преобразовать к третьей (самой совершенной)

нормальной форме.

Первая нормальная форма

Отношение называется нормализованным или приведенным к первой нормальной

форме, если все его атрибуты простые (далее неделимы). Преобразование

отношения к первой нормальной форме может привести к увеличению количества

реквизитов (полей) отношения и изменению ключа.

Например, отношение Студент = (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата,

Группа) наводится в первой нормальной форме.

Вторая нормальная форма

Чтобы рассмотреть вопрос приведения отношений ко второй нормальной форме,

необходимо дать пояснения к таким понятиям, как функциональная зависимость

и полная функциональная зависимость.

Описательные реквизиты информационного объекта логически связаны с общим

для них ключом, эта связь носит характер функциональной зависимости

реквизитов.

Функциональная зависимость реквизитов — зависимость, при которой экземпляре

информационного объекта определенному значению ключевого реквизита

соответствует только одно значение описательного реквизита.

Такое определение функциональной зависимости позволяет при анализе всех

взаимосвязей реквизитов предметной области выделить самостоятельные

информационные объекты.

В случае составного ключа вводится понятие функционально полной

зависимости.

Функционально полная зависимость не ключевых атрибутов заключается в том,

что каждый не ключевой атрибут функционально зависит от ключа, но не

находится в функциональной зависимости ни от какой части составного ключа.

Отношение будет находиться во второй нормальной форме, если оно находится в

первой нормальной форме, и каждый не ключевой атрибут функционально полно

зависит от составного ключа.

Третья нормальная форма

Понятие третьей нормальной формы основывается на понятии нетранзитивной

зависимости.

Транзитивная зависимость наблюдается в том случае, если один из двух

описательных реквизитов зависит от ключа, а другой описательный реквизит

зависит от первого описательного реквизита.

Отношение будет находиться в третьей нормальной форме, если оно

находится во второй нормальной форме, и каждый неключевой атрибут

нетранзитивно зависит от первичного ключа.

Для устранения транзитивной зависимости описательных реквизитов

необходимо провести "расщепление" исходного информационного объекта. В

результате расщепления часть реквизитов удаляется из исходного

информационного объекта и включается в состав других (возможно, вновь

созданных) информационных объектов.

ТИПЫ СВЯЗЕЙ

Все информационные объекты предметной области связаны между собой.

Различаются связи нескольких типов, для которых введены следующие

обозначения:

. один к одному (1:1);

. один ко многим (1 : М);

. многие ко многим (М : М).

Связь один к одному (1:1) предполагает, что в каждый момент времени

одному экземпляру информационного объекта А соответствует не более одного

экземпляра информационного объекта В и наоборот.

При связи один ко многим (1:М) одному экземпляру информационного объекта

А соответствует 0, 1 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр

объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А. Графически данное

Страницы: 1, 2, 3, 4