Лекция №04. Базы данных (стр. 3 )

Фамилия, имя, отчество	Должность	Год рождения	Оклад	Место жительства
FIO	D	G	O	M

Решение задачи состоит из следующих этапов:

1.  Ввод исходных данных и занесение их во внешнюю память.

2.  Чтение исходных данных из внешней памяти с целью удаления, корректировки или добавления записи.

В рассматриваемом случае задача 2 решается независимо от задачи 1.

Задача 3. Учет экономии фонда оплаты труда (ФОТ) в связи с болезнью сотрудников. Обрабатываются сведения, представленные записями ЭКОНОМИЯ ФОТ:

Фамилия, имя, отчество	Оклад	Количество дней на больничном листе	Невыплаченная сумма
FIO	O	Kдв	SN

SN=KдвO/Kr.

Программа решения задачи 3 аналогична программе решения задачи 1.

СЛАЙД №10

Рассмотрим типичный случай, когда все три вышеуказанные программные системы функционируют в одной организации. Отметим следующие принципиальные эксплуатационные недостатки:

·  Информация дублируется. В трех файлах присутствуют поля FIO, O, что приводит к существенному перерасходу памяти.

·  При внесении изменений (например, изменении фамилии) приходится вносить одно и то же значение несколько раз в разные файлы, что приводит к увеличению затрат машинного времени.

·  Существует потенциальная возможность противоречивости данных (в один файл изменения внесены, в другой – нет).

Устранить перечисленные недостатки можно, объединив соответствующие записи и создав единую информационную базу для всех вышеназванных задач.

·  Объединить все записи в одну, убрав дублирующие поля. Тогда время решения i - й задачи ( i = 1, 2) при использовании объединенного файла увеличится

·  Другой вариант построения единой информационной базы. Объединить записи задач 1 и 2, запись задачи 3 оставить отдельно. Получим два типа записей:

FIO	D	O	G	Ko	S	M
FIO	O	Kдв	SN

В этом случае дублирование остается (дублируются поля FIO, O), но такое объединение позволяет значительно уменьшить влияние недостатков и в то же время существенно увеличивает время решения всех задач.

Здесь очень важно, что в этом случае для решения вышеуказанных задач используется некоторый новый вид данных, формируемый на основе интеграции записей.

Для описания этого вида данных вводится новое понятие «База данных» [1.1].

·  База данных – совокупность экземпляров различных типов записей и отношений между записями и элементами.

·  Базу данных можно определить как совокупность взаимосвязанных хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений.

Таким образом, появление понятия «Базы данных» обусловлено возникновением нового класса невычислительных задач, при решении которых используются общие данные. В качестве основного критерия оптимальности функционирования базы данных, как правило, используются временные характеристики реализации запросов пользователей прикладными программами.

СЛАЙД №11

6.  Потребности информационных систем (РБД)

Удовлетворяют ли рассмотренные выше базовые возможности файловых систем потребности на хранение, выбор и модификацию данных соответствующей прикладной области. Структура таких данных зачастую очень сложна, и, хотя структуры данных различны в разных информационных системах, между ними часто бывает много общего.

На начальном этапе использования вычислительной техники для построения информационных систем проблемы структуризации данных решались индивидуально в каждой информационной системе. Производились необходимые надстройки над файловыми системами (библиотеки программ), подобно тому как это делается в компиляторах, редакторах и т. д. (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Примитивная схема структуризации данных в информационной системе

Но поскольку информационные системы требуют сложных структур данных, эти дополнительные индивидуальные средства управления данными являлись существенной частью информационных систем и практически повторялись от одной системы к другой. Стремление выделить общую часть информационных систем, ответственную за управление сложно структурированными данными, явилось первой побудительной причиной создания СУБД. Очень скоро стало понятно, что невозможно обойтись общей библиотекой программ (рис. 1.5), реализующей над стандартной базовой файловой системой более сложные методы хранения данных.

Рис. 1.5. Две информационные системы с общей библиотекой

Предположим, что требуется реализовать простую информационную систему, поддерживающую учет служащих некоторой организации. Система должна выполнять следующие действия:

Выдавать списки служащих по отделам; Поддерживать возможность перевода служащего из одного отдела в другой; Обеспечивать средства поддержки приема на работу новых служащих и увольнения работающих служащих.

Кроме того, для каждого отдела должна поддерживаться возможность получения:

Имени руководителя отдела; Общей численности отдела; Общей суммы зарплаты служащих отдела, среднего размера зарплаты и т. д.

Для каждого служащего должна поддерживаться возможность получения:

Номера удостоверения по полному имени служащего (для простоты допустим, что имена всех служащих различны); Полного имени по номеру удостоверения; Информации о соответствии служащего занимаемой должности и о размере его зарплаты.

СЛАЙД №12

7.  Целостность данных (БД)

Теперь система должна «знать»:

·  Что она работает с двумя, тремя, … информационно связанными файлами (это шаг в сторону схемы базы данных),

·  Должна иметь информацию о структуре полей

·  Должна иметь информацию смысле каждого поля.

·  Кроме того, система должна учитывать, что в ряде случаев изменение данных в одном файле должно автоматически вызывать модификацию второго файла, чтобы общее содержимое файлов было согласованным.

Понятие согласованности, или целостности, данных является ключевым понятием баз данных. Фактически, если информационная система (даже такая простая, как в нашем примере) поддерживает согласованное хранение данных в нескольких файлах, можно говорить о том, что она поддерживает базу данных (БД). Если же некоторая вспомогательная система управления данными позволяет работать с несколькими файлами, обеспечивая их согласованность, можно назвать ее системой управления базами данных (СУБД).

Уже только требование поддержания согласованности данных в нескольких файлах не позволяет при построении информационной системы обойтись библиотекой функций: такая система должна обладать некоторыми собственными данными (их принято называть метаданными), определяющими целостность данных.

Настоящие СУБД берут такую работу на себя, поддерживая,

·  Транзакционное управление

·  Журнализацию изменений базы данных.

Прикладная система не обязана заботиться о поддержке корректности состояния базы данных, хотя и должна знать, какие цепочки операций изменения данных являются допустимыми.

Представим теперь, что в информационной системе требуется обеспечить параллельную (например, многотерминальную) работу с базой данных служащих и отделов. Если опираться только на использование файлов, то для обеспечения корректности на все время модификации любого из двух файлов доступ других пользователей к этому файлу будет блокирован (вспомните возможности файловых систем в отношении синхронизации параллельного доступа, упоминавшиеся в разд. «Файловые системы»). Таким образом, зачисление на работу Петра Ивановича Сидорова существенно затормозит получение информации о служащем Иване Сидоровиче Петрове, даже если они работают в разных отделах. Настоящие СУБД обеспечивают гораздо более тонкую синхронизацию параллельного доступа к данным.

СЛАЙД №13

8.  Система управления базой данных (БД)

В прикладной программе, использующей при решении задачи один или несколько отдельных файлов, за сохранность и достоверность данных отвечал программист, работающий с этой задачей. Использование базы данных предполагает работу с ней нескольких прикладных программ, решающих задачи разных пользователей.

Естественно, что за сохранность и достоверность интегрированных данных программист, решающий одну из прикладных задач, отвечать уже не может. Кроме того, расширение круга решаемых с использованием базы данных задач может приводить к появлению новых типов записей и отношений между ними. Такое изменение структуры базы данных не должно вести к изменению множества ранее разработанных и успешно функционирующих прикладных программных систем, работающих с базой данных. С другой стороны, возможное изменение любой из прикладных программ, в свою очередь, не должно приводить к изменению структуры данных. Все вышесказанное обусловливает необходимость отделения данных от прикладных программ.