Тема 6. Базы данных.
1.
Основные понятия базы данных
2.
Модели и типы данных (иерархическая,
реляционная, сетевая)
3.
Объекты базы данных: таблицы,
запросы, формы. Типы связей
между таблицами
1.
Основные понятия базы данных
Современные
информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых данных,
большой скоростью их обработки и актуализации, высокой эффективностью обработки
запросов пользователей.
База данных (БД) – это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к
определенной предметной области.
Под предметной областью понимают
часть реального мира, нуждающегося в организации управления и автоматизации,
например предприятие, банк, учебное заведение и т.д. Каждый объект предметной
области характеризуется некоторым набором атрибутов, отображающим свойства
объекта.
Информационный объект – это описание некоторого реального объекта, явления,
процесса, события в виде совокупности логически связанных атрибутов.
Атрибуты
используются для определения того, какая информация должна быть собрана об
объекте. Примерами атрибутов для информационного объекта СТУДЕНТ служат
фамилия, имя, отчество, пол, адрес, факультет, номер группы.
База данных представляет собой хранилище связанных между собой данных.
Данные должны быть структурирова ны для возможности быстрого к ним доступа
и обработки.
Структурирование - введение соглашений о способах представления
данных. Например, обычный текст не содержит структурированные данные, а
телефонный справочник структурирован.
Создание
базы данных, ее поддержка, сопровождение осуществляются с помощью специального
программного средства - системы управления базами данных.
Система
управления базами данных (СУБД ) - комплекс программных и языковых средств,
необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и
организации поиска в них необходимой информации.
Базы
данных в зависимости от технологии обработки хранящихся в них данных могут быть
централизованными и распределенными.
Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы, в качестве
которой может выступать как отдельный компьютер, так и компьютерная сеть.
Соответственно доступ к базе данных предоставляется конечным пользователям
локально или по сети. При этом в локальной вычислительной сети может быть
организован распределенный доступ пользователей к централизованной базе данных.
Распределенная база данных хранится по нескольким ЭВМ вычислительной сети, допустимо
перемещение и дублирование частей базы данных, хранящихся в разных ЭВМ. Работа
с такой базой данных осуществляется с помощью системы управления распределенной
базой данных.
В
системах с централизованной базой данных и сетевым доступом различают
архитектуру два типов: файл- и клиент- сервер. Архитектура файл-сервер
предполагает выделение одной ЭВМ в сети для хранения базы данных. Пользователи
такой сети со своих рабочих станций выполняют запросы к базе данных, после чего
им передаются требуемые файлы базы данных, обрабатываемые на рабочих станциях.
При этом пользователь может создавать на своем компьютере локальную базу данных
и использовать ее монопольно. Архитектура клиент-сервер строится таким
образом, что помимо хранения базы данных на одной из ЭВМ сети на ней же производится
и обработка запросов пользователей, после чего требуемые в соответствии с запросом
данные передаются на компьютер пользователя.
2.
Модели и типы данных (иерархическая,
реляционная, сетевая)
Ядром
любой базы данных является модель данных. С помощью модели данных могут быть
представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.
Модель данных – это совокупность
структур данных и операций их обработки. С помощью модели данных могут быть
представлены информационные объекты и взаимосвязи между ними.
Рассмотрим
три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.
Иерархическая модель данных представляет собой совокупность элементов данных,
расположенных в порядке их подчинения и образующих по структуре перевернутое
дерево (рис. 1). К основным понятиям иерархической модели данных относятся: уровень,
узел и связь.
Узел – это совокупность атрибутов
данных, описывающих информационный объект.
Рис. 1. Графическое изображение иерархической структуры
данных
Иерархическая
структура должна удовлетворять следующим требованиям:
· каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне;
· существует только один корневой узел на самом верхнем уровне, не подчиненный
никакому другому узлу;
·
к каждому узлу
существует ровно один путь от корневого узла.
Иллюстрация использования
иерархической модели для построения базы данных «Институт» представлена на рис.
2.
Рис. 2.
Пример иерархической структуры данных
Информация
базы данных структурирована в виде иерархических деревьев, количество которых
равно количеству специальностей в институте. На первом уровне находится
информационный объект Специальность (номер, название, декан).
Информационные
объекты второго уровня – Группа (шифр, староста), информационные объекты
третьего уровня – Студент ( зачетка, фамилия, имя, отчество).
Подчеркиванием выделен атрибут, который однозначно определяет каждый экземпляр
информационного объекта. Например, атрибут номер однозначно определяет конкретную
специальность.
Сетевая модель данных основана на тех же основных понятиях (уровень,
узел, связь), что и иерархическая модель, но в сетевой модели каждый
узел может быть связан с любым другим узлом. На рис. 3 схематически изображена
сетевая структура организации данных.
Рис. 3.
Графическое изображение сетевой структуры данных
Примером сетевой структуры
может служить структура базы данных, содержащей сведения о студентах,
занимающихся в спортивных секциях. Возможно участие одного студента в
нескольких секциях, возможно также участие нескольких студентов в одной секции.
Графическое представление описанной в примере сетевой структуры, состоящей из
двух типов информационных объектов, показано на рис. 4.
Рис. 4.
Пример сетевой структуры данных
Реляционная модель данных использует организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая
такая таблица, называемая реляционной таблицей или отношением,
представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:
· все столбцы в таблице однородные,
т.е. все элементы в одном столбце имеют одинаковый тип и максимально допустимый размер;
·
каждый столбец
имеет уникальное имя;
·
одинаковые строки
в таблице отсутствуют;
·
порядок
следования строк и столбцов в таблице не имеет
значения.
Основными
структурными элементами реляционной таблицы являются поле и запись (рис. 5).
Поле (столбец
реляционной таблицы) – элементарная единица логической организации данных,
которая соответствует конкретному атрибуту информационного объекта.
Запись (строка
реляционной таблицы) – совокупность логически связанных полей, соответствующая
конкретному экземпляру информационного объекта.
Рис.
5. Основные структурные элементы
реляционной таблицы
Например,
в виде реляционной таблицы можно представить информацию о студентах,
обучающихся в вузе (рис. 6).
Рис. 6.
Пример реляционной таблицы
Реляционная таблица представляется
двумерным массивом и обладает следующими свойствами:
• каждая
ячейка таблицы содержит один элемент данных;
• все
ячейки одного столбца содержат одинаковый тип данных определенной длины;
• каждый
столбец имеет уникальное имя;
• каждая
строка таблицы хранит сведения, относящиеся к одному объекту;
• порядок
следования строк и столбов может быть произвольным;
• одинаковые
строки в таблице отсутствуют.
Для идентификации записей
в таблице должно быть хотя бы одно поле, которое называется ключевым. Это поле
используется для связи разных таблиц.
Группировка данных в
таблицы может быть выполнена различными способами, однако она должна отвечать
требованиям нормализации. Нормализацией называют формальный
аппарат ограничений, применяемый при создании таблиц, позволяющий устранить
дублирование и противоречивость хранимых данных и обеспечивающий эффективность
их обработки.
Для определения типа хранимых данных
используется тип данных.
Тип данных –
характеристика данных, которая определяет:
- диапазон возможных значений данных;
- допустимые операции, которые можно выполнять
над этими значениями;
- способ хранения этих значений в памяти.
Тип данных поля вводится в поле ввода столбца
Тип данных.
В MS Access допустимыми являются данные следующих типов:
·
Текстовый - Текст или
комбинация текста и чисел, например, адреса, а также числа, не требующие
вычислений, например, номера телефонов, инвентарные номера или почтовые индексы.
Сохраняет до 255 знаков.
·
Поле МЕМО - Длинный
текст или числа, например, примечания или описания.
·
Сохраняет до
65 536 знаков.
·
Числовой - Данные, используемые
для математических вычислений, за исключением финансовых расчетов (для них
следует использовать тип «Денежный»).
·
Сохраняет 1, 2, 4 или
8 байтов; 16 байтов для кодов репликации (GUID). Конкретный тип числового поля
определяется значением свойства Размер поля (FieldSize).
·
Дата/время - Значения
дат и времени. В поле данного типа может содержаться любая дата и любое время:
от 1 января 100 г. до 31 декабря 9999 г. Сохраняет 8 байтов.
·
Денежный -
Используется для денежных значений и для предотвращения округления во время
вычислений. Сохраняет 8 байтов.
·
Счетчик -
Автоматическая вставка уникальных последовательных (увеличивающихся на 1) или
случайных чисел при добавлении записи. Предназначены для хранения данных,
значения которых не редактируются, а устанавливаются автоматически при
добавлении каждой новой записи в таблицу. Сохраняет 4 байта; 16 байтов для
кодов репликации (GUID).
·
Логический - Данные,
принимающие только одно из двух возможных значений, таких как «Да/Нет»,
«Истина/Ложь», «Вкл/Выкл». Значения Null не допускаются.
·
(такие как документы Microsoft Word,
электронные таблицы Microsoft Excel, рисунки, звукозапись или другие данные в
двоичном формате), созданные в других программах, использующих
протокол OLE. Сохраняет до 1 Гигабайта (ограничивается объемом диска).
·
MS Access позволяет
хранить в таблицах изображения и другие двоичные данные (например, электронную
таблицу MS Excel, документ MS Word, рисунок звукозапись).
·
Гиперссылка
- Гиперссылки. Гиперссылка может иметь вид пути UNC либо адреса
URL. Сохраняет до 64 000 знаков.
·
Мастер подстановок -
Создает поле, позволяющее выбрать значение из другой таблицы или из списка
значений, используя поле со списком.
3.
Объекты
базы данных: таблицы, запросы, формы. Типы связей между таблицами
Объектами базы данных является:
Таблица – это основная категория объектов в реляционной СУБД.
Каждая таблица состоит из записей и из полей. Работа с таблицей выполняется в
двух основных таблицах в режиме конструктора и в режиме таблицы. (рисунок ….)
Рисунок …. -
Объект базы данных таблица
Запросы – эти объекты служат для получения данных из
одной или нескольких таблиц отбор нужных сведениях производится на основе
формулируемых критерий. С помощью запросов создаются новые таблицы, в которых
используются данные уже из существующих таблиц.
Р
Формы – этот тип объектов используется в основном для
удобного вода данных. Форма представляет как бланк, который следует заполнить.
(рисунок ….)
Рисунок
…. – Объект базы данных Форма
Отчёты – предназначенные для отображения данных в виде удобном
для просмотра на основе отчета может быть создан документ, который будет
распечатан или включен в документ другова приложения. (рисунок….)
Рисунок
…. – Объект базы данных Форма
Макросы – это макро команды которые запускаются
простым нажатием нескольких клавиш, а могут выполнять такие действия как
открытие таблицы и форм, выполнения опций меню, управление окнами и д.р. Можно
создавать и свои макросы для последовательности часто применяемых операций.
(рисунок …)
Рисунок… - Объект базы данных Макросы
Модули – этот тип объектов представляет собой
программные модули. Написанные на языке UBK. Модули это обычна процедура для
обработки событий ил выполнения вычисления. Разбиение на модули облегчает
процесс составления программ. (рисунок …)
Рисунок…. – Объект базы данных Модуль
База данных, состоящая из
нескольких таблиц, должна иметь межтабличные связи, обеспечивающие целостность
всех данных базы и автоматизацию задач обслуживания. Существуют три типа связей
между таблицами базы данных:
• Связь
один к одному (1:1) между двумя таблицами пред- полагает, что в каждый
момент времени одной записи в пер- вой таблице соответствует единственная
запись во второй таблице, и наоборот.
• Связь один ко многим (1:М) между двумя таблицами предполагает,
что в каждый момент времени одной записи в первой таблице соответствует
несколько записей второй таблицы.
• Связь многие ко многим (М:М). Такая связь между двумя таблицами
предполагает, что в каждый момент времени одной записи в первой таблице
соответствует несколько записей во второй таблице и одной записи во второй
таблице соответствует несколько записей в первой таблице. Связь реализуется
посредством создания третьей таблицы, в которой одно поле совпадает с ключевым
полем первой таблицы, а второе-с ключевым полем второй таблицы
Комментариев нет:
Отправить комментарий