Базы данных. Система управления базами данных (СУБД)

Базы данных. Система управления базами данных (СУБД).

Вопросы:

·  Что такое база данных?

·  Классификации баз данных.

·  Способы создания компьютерной БД.

·  СУБД. Виды СУБД.

·  Виды моделей БД.

1. Что такое база данных

В случае, когда накопленная информация хранится в форме каким-либо образом организованных учетных записей или в виде структуриро­ванного файла, можно говорить о наличии базы данных (БД).

База данных — поименованная совокупность структурированных данных. (Структурирование данных — это процесс группировки данных по определенным параметрам.)

Примеры баз данных: записная книжка, классный журнал, спра­вочники.

2. Классификации баз данных

I. Классификация по характеру хранимой информации.

Фактографические БД содержат данные, представляемые в краткой форме и строго фиксированных форматах. Такие БД являются аналогами бумажных картотек, например, библиотечного каталога или каталога видеотеки.

Другой тип баз данных – документальные БД. Здесь аналогом являются архивы документов, например, архив судебных дел, архив исторических документов и пр.

II. Классификация по способу хранения данных.

Централизованная БД – вся информация хранится на одном компьютере.

Распределенная БД – используется в локальных и глобальных компьютерных сетях. Разные части базы хранятся на разных компьютерах.

III. Классификация по признаку структуры: иерархические БД, сетевые БД, реляционные (табличные) БД.

Известно, что любую базу данных можно свести к табличной форме.

Наличие компьютерной БД, т. е. файла, хранящего совокупность связанных между собой сведений, подразумевает и наличие про­граммы, которая обрабатывает эти данные (производит поиск, сор­тировку, редактирование данных). Такая программа называется си­стемой управления базой данных (СУБД).

Без возможности осущест­вления перечисленных операций база данных становится практиче­ски бесполезной. Таким образом, СУБД — это комплекс программ­ных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Компьютерную базу дан­ных можно создать несколькими способами:

• С помощью алгоритмических языков программирования, та­ких как Basic, Pascal, и т. д. Данный способ применяется для создания уникальных баз данных опытными программи­стами.

• С помощью прикладной среды, например Visual Basic. Дан­ный способ требует некоторых навыков работы в программ­ных средах и навыков программирования. С его помощью можно создавать базы данных, требующие каких-то индиви­дуальных особенностей построения. Создание такой базы под силу только опытным пользователям.

• С помощью специальных программных сред, которые называ­ются Системами Управления Базами Данных (СУБД). Работа с такими системами требует навыков работы с компьютером и может быть освоена пользователями в достаточно короткие сроки.

Создание базы данных двумя первыми способами выходит за рамки нашего раздела, поэтому остановимся на третьем способе и поясним, что же такое СУБД.

Система управления базами данных (СУБД) — комплекс программ­ных средств для создания баз данных, хранения и поиска в них необ­ходимой информации.

В настоящее время существует несколько видов СУБД. Наиболее известными и популярными СУБД являются Access, FoxPro и Paradox. Каждая из этих систем обладает своими достоинствами и недостатками. Остановим свой выбор на базе данных Access, кото­рая входит в программный продукт Microsoft Office и является наи­более доступной для изучения в школьном курсе. Прежде чем пере­ходить к работе по созданию базы данных на компьютере, необходимо перейти от информационной модели данных, к модели, ориентиро­ванной на компьютерную реализацию.

База данных может быть основана на одной модели или на сово­купности нескольких моделей. Любую модель данных можно рас­сматривать как объект, который характеризуется своими свойства­ми (параметрами), и над ней, как над объектом, можно производить какие-то действия.

Существуют три основных типа моделей данных — реляцион­ная, иерархическая и сетевая.

Реляционные базы данных являются наиболее эффективными.

РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

Термин «реляционный» (от латинского relatio — отношение) ука­зывает прежде всего на то, что такая модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей. В про­стейшем случае она представляет собой двухмерный массив или двухмерную таблицу, а при создании сложных информационных моделей составит совокупность взаимосвязанных таблиц.

Рассмот­рим табл. 6.2, в которой хранятся сведения об учениках школы (фамилия, имя, отчество, год рождения, класс, номер лич­ного дела). Каждая строка Такой таблицы называется записью. Каждый столбец в такой таблице называется полем. На основа­нии этой таблицы создадим базу данных школьников и назовем ее «Наша школа».

Таблица 6.2. Наша школа

№ лич­ного де­ла	Класс	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рожде­ния
К-25	8 «Б»	Коноплев	Михаил	Александрович	13.10.83
У-7	8 «Б»	Украинская	Татьяна	Леонидовна	24.08.84
И-33	10 «А»	Иванова	Елена	Сергеевна	14.02.81
Ф-3	9 «Б»	Фонарева	Анастасия	Александровна	11.11.84

Модель данных, как и сама база данных, является объектом, имеющим свои определенные свойства.

Реляционная модель базы данных имеет следующие свойства:

• Каждый элемент таблицы — один элемент данных.

• Все столбцы в таблице являются однородными, т. е. имеют один тип (числа, текст, дата и т. д.).

• Каждый столбец (поле) имеет уникальное имя.

• Одинаковые строки в таблице отсутствуют.

• Порядок следования строк в таблице может быть произвольным и может характеризоваться количеством полей, количеством записей, типом данных.

Рассмотрим приведенный выше пример.

Данные в нем представ­лены в виде таблицы, которая содержит сведения об учениках шко­лы. Раз мы хотим создать базу данных, то данной таблице необхо­димо присвоить имя. Пусть она называется «Школа».

В столбцах данной таблицы будем записывать параметры, характеризующие каждого ученика,

а в строках будем записывать сведения об од­ном конкретном ученике.

Каждый столбец (поле) также должен иметь свое имя. В нашем случае это: номер личного дела, класс, фамилия, имя, отчество, дата рождения.

Имена полей в одной таблице не могут повторяться.

Если вы хотите поместить в табли­цу телефоны (домашний и рабочий родителей), вы должны создать два поля с разными названиями, например: Телдом и Телраб.

Над этой моделью базы данных удобно производить следующие действия:

• сортировку данных (например, по алфавиту);

• выборку данных по группам (например, по датам рождения или по фамилиям);

• поиск записей (например, по фамилиям) и т. д.

Реляционная модель данных, как правило, состоит из несколь­ких таблиц, которые связываются между собой ключами.

Ключ — поле, которое однозначно определяет соответствующую за­пись.

В нашем примере в качестве ключа может служить номер лич­ного дела учащегося.

В заключение отметим, что в настоящее время реляционная модель является наиболее удобной и применимой моделью хране­ния данных.

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Иерархическая модель базы данных представляет собой совокуп­ность элементов, расположенных в порядке их подчинения от об­щего к частному и образующих перевернутое дерево (граф). Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяется при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.

Узел — информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.

Рассмотрим иерархическую модель на примере базы данных «Наша школа», построенной нами ранее. С точки зрения иерархи­ческой модели, она должна принять следующий вид: в состав шко­лы входят классы; параллельные классы делятся по буквам, в со­став каждого класса входят конкретные ученики. Модель может быть представлена в виде схемы (рис. 6.5).

Свойства иерархической модели базы данных:

• несколько узлов низшего уровня связано только с одним уз­лом высшего уровня;

• иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), не подчиненный никакой другой вершине;

• каждый узел имеет свое имя (идентификатор);

Существует только один путь от корневой записи к более част­ной записи данных.

В примере с базой данных «Школа» следует обратить внимание на то, что каждый узел в этой схеме удобно описывать в виде таб­лиц, т. е. применять реляционную модель. Таким образом, базы данных можно описывать совокупностью нескольких моделей.

Рассмотрим достоинства и недостатки двух предложенных мо­делей для базы данных «Школа» (табл. 6.3).

Таблица 6.3. Сравнительный анализ моделей базы данных «Школа»

Реляционная модель	Иерархическая модель
Достоинства
1. Быстрый поиск данных, так как все данные находятся в одной таблице. Поиск осуществляется по записям.	1. Удобный переход от одного класса к другому, который ор­ганизован с помощью кнопок, созданных в базе данных.
2. Создается только одна таблица, в которой сведения о каждом уче­нике сохранены в виде отдель­ных записей.
3. Возможность сортировки данных и выборка по заданным условиям.
Недостатки
1. Переход к отдельному ученику по имени возможен только в по­следовательности от одной запи­си к другой или через специаль­ный инструмент — «Поиск».	1. Необходимо создавать таблицу на каждого ученика в отдельно­сти.
2. Затруднен поиск и сортировка данных.
3. Переход по записям одного уров­ня невозможен, необходимо вый­ти на предыдущий уровень и войти в другую ветвь связей.

СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ

Сетевая модель базы данных похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако харак­тер их отношений принципиально иной. В сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней. В качестве при­мера рассмотрим базу данных, хранящую сведения о закреплении учителей-предметников за определенными классами (рис. 6.6). Вид­но, что один учитель может преподавать в нескольких классах и что один и тот же предмет могут вести разные учителя.

ТИПЫ ДАННЫХ

Данные в одном поле должны быть одного типа. На примере базы данных «Школа», мы можем сделать следующие выводы.

• Поля Фамилия, Имя, Отчество могут быть описаны при по­мощи текста, состоящего, как правило, из одного слова.

• Поле Дата рождения описывается при помощи даты (не числа).

• Поля № личного дела и Класс также являются текстом.

В поле, содержащее текст, может быть записана разная инфор­мация, которая отличается длиной записи, т. е. количеством сим­волов. Под каждое поле в базе данных отводится определенное ме­сто в памяти компьютера, поэтому очень важно знать объем информации, который будет записан в данное поле (одно слово или длинный текст). Если вы отведете мало места под поле, то ваши данные не поместятся в базе данных, а если вы отведете много ме­ста, то память будет перегружена и база данных будет работать мед­ленно.

При работе с базой данных Access допустимы следующие типы данных:

·  текстовый;

·  поле MEMO;

·  числовой;

·  дата/время;

·  денежный;

·  счетчик;

·  логический;

·  поле объекта OLE.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПОВ ДАННЫХ

Текстовый — одна строка текста (до 255 символов).

Поле MEMO — текст, состоящий из нескольких строк, которые затем можно будет просмотреть при помощи полос прокрутки (досимволов).

Числовой — число любого типа (целое, вещественное и т. д.).

Дата/время — поле, содержащее дату или время.

Денежный — поле, выраженное в денежных единицах (рубли, дол­лары и т. д.).

Счетчик — поле, которое вводится автоматически с вводом каждой записи.

Логический — содержит одно из значений TRUE (истина) или FALSE (ложно) и применяется в логических операциях.

Поле объекта OLE — содержит рисунки, звуковые файлы, табли­цы Excel, документ Word и т. д.