Geum.ru

Конспект лекций по дисциплине информатика для студентов заочного отделения

Вид материалаКонспект

Содержание


6. Основные понятия технологии баз данных
База данных (БД)
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8

6. Основные понятия технологии баз данных



Современные информационные технологии и реализующие их информационные системы (ИС) оперируют с очень большими объемами хранимых данных. Для обеспечения эффективной работы с ними создаются базы данных.

Понятие базы данных

К понятию базы данных (БД) пользователи компьютеров начинают обращаться, когда для решения, стоящих перед ними задач, требуется использование одной и той же (типовой) информации. Например, работники деканата каждую сессию вынуждены собирать сведения об успеваемости студентов. Для этого они используют:
  • списки студентов по группам;
  • данные о сдаче студентами зачетов;
  • данные о сдаче студентами экзаменов и т.п.

Если эти данные ввести в компьютер, организовав их соответствующим образом, то эти данные составят базу данных о студенческих группах факультета и результатах сдачи ими сессии.

Если теперь создать специальные прикладные программы, работающие с этой базой данных, то станет возможным получать ответы на различные запросы об успеваемости студентов на факультете.

С учетом сказанного можно дать следующее определение базы данных.

База данных (БД) – это размещенная в компьютере совокупность данных, организованных по определенным правилам, которые предусматривают общие принципы их описания, хранения и манипулирования ими.

БД является информационной моделью предметной области (ПрО), к которой она относится. В БД отражается какая-то часть реального мира. Например, это могут результаты сложного социального исследования, расписание движения поездов или вылетов самолетов, сведения о регистрации заказов покупателей и данные о выполнении заказов, телефонный справочник.


Основные свойства, характеризующие БД

1. Интегрированность. БД должна быть интегрированной, т.е. содержать данные коллективного использования.

2. Целостность данных. Данные в БД должны удовлетворять ряду правил, которые называются ограничениями целостности. При выполнении этих правил данные считаются корректными. Например, оценка на экзамене у студента должна быть от 2 до 5. Следовательно в БД по успеваемости студентов не должно быть оценок, выходящих за этот диапазон.

3. Разграничение прав доступа к данным. Каждый пользователь БД имеет свои права доступа, определяющие: части области БД, с которыми он может работать, перечень разрешенных операций, например, поиск и просмотр данных или просмотр и внесение изменений.

4. Скорость доступа к данным. При работе с БД важное значение имеет функция поиска данных. Время, затрачиваемое на поиск, является одним из основных критериев эффективности использования БД.

5. Взаимосвязь данных. Данные в БД взаимосвязаны между собой. При этом в БД хранится не только информация об объектах БД, но и информация о связях между ними (связи, ассоциации, отношения между объектами).

Например, пусть имеется фрагмент БД «Университет». Здесь могут быть такие связи:


Факультет Курс Группа



Кафедра Преподаватель Студент


Типы связей, используемые в БД

Связи между объектами БД могут быть следующих типов:
  • 1 : 1 (один к одному);
  • 1 : М (один ко многим);
  • М : М (многие ко многим).

Связь типа 1 : 1 означает, что одному экземпляру 1-го информационного объекта соответствует один экземпляр 2-го информационного объекта и, наоборот. Например, такая связь устанавливается между объектом Группа и Студент и изображается как




Группа Студент


Связь типа 1 : М означает, что одному экземпляру 1-го информационного объекта соответствует множество экземпляров 2-го информационного объекта, а каждому экземпляру 2-го информационного объекта соответствует один экземпляр 1-го информационного объекта. Например, такая связь будет между объектами Стипендия и Сессия.




Стипендия Сессия


Связь типа М : М означает, что каждому экземпляру 1-го информационного объекта соответствует множество экземпляров 2-го информационного объекта и каждому экземпляру 2-го информационного объекта соответствует множество экземпляров 1-го информационного объекта. Например, такая связь имеет место между объектами Студент и Преподаватель.




Студент Преподаватель


Способы организации БД

Различают следующие основные способы организации БД:
  • иерархические БД;
  • сетевые БД;
  • реляционные БД.

Иерархические БД – это такие БД, в которых данные и связи между ними можно представить в виде иерархической структуры, именуемой деревом. Например:





Личность







ФИО дата рождения зарплата адрес профессия







день месяц год код должность


Особенность иерархической БД – каждый элемент связан строго с одним предшественником.

Сетевые БД – это такие БД , в которых в общем случае любой элемент может быть связан с любым другим элементом.

Например, если рассмотреть происхождение людей только по отцовской линии, то получится генеалогическое дерево, т.е. иерархическая структура.

Иван Марья







Петр Юрий







Алексей Егор Александр


Но каждый человек имеет двух родителей и, если на схему добавить матерей (см. пунктирные линии), то это будет уже не дерево, а сеть, так как будет нарушен принцип: « у каждого элемента строго один предшественник».


Реляционные БД – это такие БД, в которых данные и связи между ними представляются в виде двухмерных таблиц. Например:


Фамилия
Курс
Форма обучения
Средний балл

Ковалев Н.П.
3
очная
4.24

Зонова Е.А.
1
заочная
3.76

….
…
…
…

Мельников С.С.
2
вечерняя
4.15


Реляционные БД в настоящее время получили наибольшее распространение. Остановимся на них более подробно.


Структурные элементы реляционных БД

Основными структурными элементами реляционных БД являются:
  • поле;
  • запись;
  • таблица.

Поле – это наименьшая именованная единица хранимых данных. Она соответствует атрибуту или реквизиту хранимых в БД данных. Для описания поля нужно указать:
  • имя поля (например, «фамилия», «дата рождения», «должность»);
  • тип поля (например, числовой, текстовый и т.п.);
  • размер поля (например, количество символов в текстовом поле).

Запись – это совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи – это отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Таблица – это совокупность экземпляров записей одной структуры.


Таким образом, поле – это ячейка таблицы, находящаяся на пересечении столбца и строки таблицы, запись – это строка таблицы, таблица – это вся совокупность ее заполненных строк.


Понятие системы управления базами данных

Чтобы создавать в памяти компьютера базы данных и использовать их для решения задач, нужно иметь специальные прикладные программы, которые будут позволять это делать. Для этой цели предназначена Система Управления Базами Данных (СУБД).

СУБД – это совокупность взаимосвязанных программ, предназначенных для накопления, ведения и коллективного использования баз данных.

Класс задач, решаемых СУБД, имеет следующие основные характеристики:
  • большой объем обрабатываемых данных;
  • сложная структура данных;
  • коллективный доступ к данным;
  • доступ к данным не только по их именам, но, главным образом, по их свойствам;
  • высокая скорость получения информации.


Архитектура информационной системы, использующей БД

БД и СУБД обычно входят в состав информационной системы, которая создается для решения конкретных задач в конкретной предметной области.

Место БД и СУБД в такой системе можно представить следующей схемой.

Объект информатизации

(предметная область ПрО)

Информационная система




Подсистема интерфейса Пользователи







СУБД Прикладные

программы




БД

Информационная

модель ПрО


Из схемы видно, что обращение пользователей к БД осуществляется с помощью СУБД.

Пользователи БД подразделяются на конечных пользователей и администраторов БД.

Конечные пользователи – это специалисты в конкретной ПрО (менеджеры, экономисты, социальные работники, инженеры, проектировщики и т.п.), выступающие в качестве источников или потребителей данных.

Администраторы БД – это лица, на которых возложены функции организации и ведения баз данных.