Створення та обробка баз даних на ПЕОМ (стр. 4 )

Взаємодія користувача із СУБД відбувається через його чи інтерфейс за допомогою спеціально розробленого додатка, що дозволяє вводити дані, формувати запити до БД і ображати результати пошуку інформації.

Додатки можуть бути убудовані в СУБД і незалежні (розроблені за допомогою інших програм).В існуючих СУБД при розробки додатків використовують :

- ручне кодування програм (FoxPro, Paradox);

- створення текстів додатків за допомогою генераторів(FoxAPP, Personal Programmer );

- автоматична генерація готового додатка за допомогою програм візуального програмування(Delphi, Access).

Створені будь-яким методом додатки, не можуть виконуватися без СУБД, що аналізує уміст файлів додатка та автоматично створює машинні команди. Цей процес зветься - інтерпретація, використовується в Access, Visual Fox Pro .

Найбільш розповсюдженими засобами для розробки додатків БД у даний час є:
Delphi, С++ Builder (Borland); Visual Basic (Microsoft).

Контрольні питання.

1.  Визначення інформаційної системи і її можливості.

2.  Призначення СУБД.

3.  Основні архітектури побудови БД.

4.  Основні схеми обміну даними, їхнього достоїнства і недоліки.

2. Реляційні бази даних

2.1. Моделі та типі даних

Збережені в БД записі мають логічну структуру – модель представлення даних. Найбільш розповсюдженими моделями раніше були ієрархічна, мережна, реляційна. В даний час розроблені нові моделі: постреляційна, багатомірна, об'єктно-орієнтована. На їхній основі створюються комбіновані моделі: об’єктно - реляційна, дедуктивне - об’єктно - орієнтовані, семантичні, концептуальні та орієнтовані. У деяких СУБД підтримується одночасно кілька моделей даних.

Перш, ніж перейти до вивчення реляційних систем БД, необхідно ознайомиться з до реляційними СУБД так як внутрішня організація реляційних систем багато в чому заснована на використанні методів ранніх систем, це буде корисно для поняття шляхів розвитку постреляціних СУБД. Обмежуємося розглядом тільки загальних підходів до організації трьох типів ранніх систем:

-  систем, заснованих на інвертованих списках;

-  ієрархічних ;

-  мережних систем керування базами даних.

Почнемо з деяких найбільш загальних характеристик ранніх систем. Ці системи активно використовувалися протягом багатьох літ, довше, ніж використовується яка-небудь з реляційних СУБД. Насправді деякі з ранніх систем використовуються навіть у наш час, накопичені величезні бази даних, і однієї з актуальних проблем інформаційних систем є використання цих систем разом із сучасними системами. Усі ранні системи не ґрунтувалися на яких-небудь абстрактних моделях. Поняття моделі даних фактично узвичаїлося фахівців в області БД тільки разом з реляційним підходом. Абстрактні представлення ранніх систем з'явилися пізніше на основі аналізу і виявлення загальних ознак у різних конкретних систем. У ранніх системах доступ до БД вироблявся на рівні записів. Користувачі цих систем здійснювали явну навігацію в БД, використовуючи мови програмування, розширені функціями СУБД. Інтерактивний доступ до БД підтримувався тільки шляхом створення відповідних прикладних програм із власним інтерфейсом. Навігаційна природа ранніх систем і доступ до даних на рівні записів змушували користувача самого робити всю оптимізацію доступу до БД, без якої-небудь підтримки системи. Після появи реляційних систем більшість ранніх систем було оснащено "реляційними" інтерфейсами. Однак у більшості випадків це не зробило їх по-справжньому реляційними системами, оскільки залишалася можливість маніпулювати даними в природному для них режимі.

2.1.1. БД які засновані на інвертованих списках

До числа найбільш відомих і типових представників таких систем відносяться Datacom/DB компанії Applied Data Research, Inc. (ADR), орієнтована на використання на машинах основного класу фірми IBM, і Adabas компанії Software AG.

Організація доступу до даних на основі інвертованих списків використовується практично у всіх сучасних реляційних СУБД, але в цих системах користувачі не мають безпосереднього доступу до інвертованих списків (індексів). База даних, організована за допомогою інвертованих списків, схожа на реляційну БД, але з тією відмінністю, що збережені таблиці і шляхи доступу до них видні користувачам. Рядки таблиць упорядковані системою в деякій фізичній послідовності. Фізична упорядкованість рядків усіх таблиць може визначатися і для всієї БД (так робиться, наприклад, у Datacom/DB). Для кожної таблиці можна визначити довільне число ключів пошуку, для яких будуються індекси. Ці індекси автоматично підтримуються системою, але явно видні користувачам.

Підтримуються два класи операторів. Першій клас це оператори, що встановлюють адресу запису, серед яких різняться прямі пошукові оператори (наприклад, знайти перший запис таблиці по деякому шляху доступу) та оператори, що знаходять запис у термінах відносної позиції від попереднього запису по деякому шляху доступу. Другий клас складають оператори над записами яки адресуються.

Типовий набір операторів має вигляд:

LOCATE FIRS T - знайти перший запис таблиці T у фізичному порядку (повертає адреса запису); LOCATE FIRS T WITH SEARCH KEY EQUAL - знайти перший запис таблиці T із заданим значенням ключа пошуку K (повертає адреса запису); LOCATE NEXT - знайти перший запис, що випливає за записом із заданою адресою в заданому шляху доступу (повертає адреса запису); LOCATE NEXT WITH SEARCH KEY EQUAL - знайти наступний запис таблиці T у порядку шляху пошуку з заданим значенням K, повинне бути відповідність між використовуваним способом сканування і ключем K (повертає адресу запису); LOCATE FIRST WITH SEARCH KEY GREATER - знайти перший запис таблиці T у порядку ключа пошуку K зі значенням ключового поля, великим заданого значення K (повертає адреса запису); RETRIVE - вибрати запис із зазначеною адресою; UPDATE - обновити запис із зазначеною адресою; DELETE - видалити запис із зазначеною адресою; STORE - уключити запис у зазначену таблицю; операція генерує адресу запису.

Загальні правила визначення цілісності БД відсутні. У деяких системах підтримуються обмеження унікальності значень деяких полів, але в основному усіх покладається на прикладну програму.

2.1.2. Ієрархічні структури БД

Найбільш відомої і розповсюдженим є Information Management System (IMS) фірми IBM. Перша версія з'явилася в 1968 р. Дотепер підтримується багато баз даних, що створює істотні проблеми з переходом як на нову технологію БД, так і на нову техніку.

Ієрархічна БД складається з упорядкованого набору декількох екземплярів одного типу графа (дерева). Для опису структури ієрархічної БД на деякій мові програмування використовується тип даних «дерево».

Тип дерева схожий з типом даних « запис » алгоритмічної мови програмування Паскаль. Він складається з одного "кореневого" типу запису та упорядкованого набору з нуля або більших типів поддеревьев (кожне з яких є деяким типом дерева). Тип дерева в цілому являє собою ієрархічно організований набір типів запису.

Приклад типу дерева (схеми ієрархічної БД) наведений на рис. 2.1

Рис.2.1. Приклад схеми ієрархічної БД

Тут таблиця Факультет є кореневим типом (предком) для таблиць Старости і Групи, а Старости і Групи – підлеглі типи (нащадки) таблиці Факультет.

Між типами запису підтримуються зв'язки. Всі екземпляри даного типу нащадка з загальним екземпляром типу предка називаються близнюками. Для БД визначений повний порядок обходу - униз, праворуч. У IMS використовувалася оригінальна і нестандартна термінологія: "сегмент" замість "запис", а під "записом БД" розумілося все дерево сегментів.

Прикладами типових операторів маніпулювання ієрархічно організованими даними можуть бути наступні:

·  Знайти зазначене дерево БД;

·  Перейти від одного дерева до іншого;

·  Перейти від одного запису до інший усередині дерева;

·  Перейти від одного запису до іншої в порядку обходу ієрархії;

·  Уставити новий запис у зазначену позицію;

·  Видалити поточний запис.

Автоматично підтримується цілісність посилань між предками і нащадками.

Основне правило: ніякий нащадок не може існувати без свого батька.

Аналогічна підтримка цілісності по посиланнях між записами, що не входять в одну ієрархію, не підтримується. В ієрархічних системах підтримувалася деяка форма представлень БД на основі обмеження ієрархії.

До достоїнств даної моделі даних відносяться ефективне використання пам'яті ЕОМ і високі показники часу виконання основних операцій над даними.

Недоліками ієрархічної моделі є її громіздкість для обробки інформації з досить складними логічними зв'язками і складність у розумінні для користувача.

2.1.3. Мережні системи БД

Типовим представником є Integrated Database Management System (IDMS) компанії Cullinet Software.Inc., призначена для використання на машинах основного класу фірми IBM під керуванням більшості операційних систем. Архітектура системи заснована на пропозиціях Data Base Task Group (DBTG) Комітету з мов програмування Conference on Data Systems Languages (CODASYL), організації, відповідальної за визначення мови програмування Кобол.

Мережний підхід до організації даних є розширенням ієрархічного. В ієрархічних структурах запис - нащадок повинна мати в точності одного предка; у мережній структурі даних нащадок може мати будь-як число предків.

Мережна БД складається з набору записів і набору зв'язків між цими записами, а якщо говорити більш точно, з набору екземплярів кожного типу з заданого в схемі БД набору типів запису і набору екземплярів кожного типу з заданого набору типів зв'язку.