Базы данных

     Соответственно  СУБД имеет два режима работы: проектировочный  и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы и создание ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.

     В общем смысле термин «база данных» (БД) можно применить к любой  совокупности связанной информации, объединенной вместе по определенному  признаку, т.е. к набору данных, организованных определенным образом. При этом большинство БД использует табличный способ преставления, где данные располагаются по строкам (которые называются записями) и столбцам (которые называются полями), причем все записи должны состоять из  одинаковых полей и все данные одного поля должны иметь один тип. Например, расписание движения поездов, полетов самолетов, книга заказов или учет товаров и т.п. легко могут быть представлены в такой форме. Базы данных должны содержать только независимую (первичную) информацию, поэтому не любая таблица представляет собой базу данных.

     В последнее время наибольшее распространение  получили реляционные базы данных (слово «реляционная» происходит от английского relation – отношение). Концепции реляционной модели данных связаны с именем известного специалиста в области систем 6aз данных Е. Кодда. Именно поэтому реляционную модель данных в литературе часто называют моделью Кодда.

     В компьютерном варианте в реляционной  БД информация хранится, как правило, в нескольких таблицах-файлах, связанных между собой посредством одного или нескольких совпадающих в этих таблицах полей (в некоторых компьютерных системах все таблицы одной базы помещаются в один файл). Каждая строка в таблице реляционной БД должна быть уникальна (т.е. не должно быть одинаковых строк-записей). Такие уникальные столбцы (или уникальные группы столбцов), используемые, чтобы идентифицировать каждую строку и хранить все строки отдельно, называются первичными ключами таблицы.

     Первичные ключи таблицы важный элемент в структуре базы данных. Они - основа системы записи в файл и, когда необходимо найти определенную строку в таблице, то ссылаются к этому первичному ключу. Кроме того, первичные ключи гарантируют, что данные имеют определенную целостность. Если первичный ключ правильно используется и поддерживается, то можно быть уверенным, что нет пустых строк таблицы и, что каждая строка отличается от любой другой строки.

     Основным  назначением БД является быстрый  поиск содержащейся в ней информации. При этом БД могут содержать значительный объем информации, например, список домашних телефонов г.Астрахани (с его недостаточной степенью телефонизации) составляет десятки тысяч абонентов. В телефонной книге абоненты упорядочены (отсортированы) в алфавитном порядке и поиск по фамилии займет не очень много времени, однако, поиск по адресу или неточному номеру телефона и т.п. вручную – не решаемая практически задача.

     Мир баз данных становится все более  и более единым, с развитием  Internet- и Intranet- технологий появилась возможность доступа к удаленным БД, что привело к необходимости создания стандартного языка, который мог бы использоваться так, чтобы функционировать в большом количестве различных видов компьютерных сред. Стандартный язык позволил бы пользователям, знающим один набор команд, использовать их, чтобы создавать, отыскивать, изменять и передавать информацию независимо от того, работают ли они на персональном компьютере, сетевой рабочей станции или на универсальном компьютере.

     По  этой причине ANSI (Американским Национальным Институтом Стандартов) был разработан стандарт языка SQL (Структурированный Язык Запросов). При этом SQL не изобретался ANSI. Это по существу изобретение IBM. Но другие компании подхватили SQL и сразу же, по крайней мере одна компания (Oracle), получила право на рыночную продажу SQL продуктов. Однако после этого появились некоторые проблемы, которые возникли в результате стандартизации ANSI языка в виде некоторых ограничений. Конкретные программы Баз Данных обычно дают ANSI SQL дополнительные особенности, часто ослабляют многие ограничения стандарта. 
 

Разработка базы данных – сложный длительный процесс, который можно разделить на 3 этапа:

концептуальное  проектирование — сбор, анализ и  редактирование требований к данным;

логическое проектирование — преобразование требований к данным в структуры данных;

физическое проектирование — определение особенностей хранения данных, методов доступа и т. д. 

Этапы создания БД 

• Проектирование  БД (теоретический этап)
• Создание структуры (Используется СУБД для описания структуры таблиц)
• Ввод записей

• Процесс создания БД для однопользовательской локальной ИС обычно включает следующие  этапы:

• проектирование  БД;
• создание БД (формирование и связывание таблиц, ввод данных);
• создание экранных форм, запросов и отчетов;
• создание меню приложения;
• генерация приложения как исполняемой программы.

     Из  приведенного перечня видно, что  центральной задачей является проектирование и создание БД. Для работы с БД в большинстве случаев достаточно средств СУБД. Приложения разрабатывают, если требуется обеспечить удобство работы с БД неквалифицированным пользователям или не устраивает интерфейс СУБД. Приложения могут создаваться как в среде СУБД (например, с помощью VBA в Microsoft Access), так и вне ее – с помощью системы программирования, использующей средства доступа к БД (например, Delphi или C++ Builder). 

5 kаждый этап строится на предыдущем и если что - возвращается к нему

Концептуальная  модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения.

Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области и выявляемых в результате анализа данных.

Концептуальная  модель транслируется затем в  модель данных, совместимую с выбранной  СУБД.

Версия концептуальной модели, которая может быть обеспечена конкретной СУБД, называется логической моделью.

Логическая модель отражает логические связи между  элементами данных вне зависимости  от их содержания и среды хранения.

Логическая модель данных может быть реляционной, иерархической или сетевой. Пользователям выделяются подмножества этой логической модели, называемые внешними моделями, отражающие их представления о предметной области.

Физическая модель, определяющая размещение данных, методы доступа и технику индексирования, называется внутренней моделью системы.

Внешние модели никак не связаны с типом физической памяти, в которой будут храниться  данные, и с методами доступа к  этим данным. Это положение отражает первый уровень независимости данных.

Если концептуальная модель способна учитывать расширение требований к системе в будущем, то вносимые в нее изменения не должны оказывать влияния на существующие внешние модели. Это - второй уровень  независимости данных. Построение логической модели обусловлено требованиями используемой СУБД. Поэтому при замене СУБД она также может измениться.

Основное различие между указанными выше тремя типами моделей данных (концептуальной, логической и физической) состоит в способах представления взаимосвязей между  объектами. При проектировании БД нам потребуется различать взаимосвязи между объектами, между атрибутами одного объекта и между атрибутами различных объектов. 
 

Признаки, позволяющие  считать таблицу отношением

В таблице нет  строк с совпадающими ключами (строки уникальны).

В каждой строке содержатся значения одного и того же набора атрибутов.

Отношения неразложимы (не могут быть элементами другого  отношения).

Достоинства реляционных  моделей данных.

• Упрощение  схемы данных для пользователя.

Как уже известно, древовидная и сетевая модели объединяют в одной схеме понятия логического и физического уровней, т. е. построение схемы пользователем требует хорошего знания технических приемов, реализованных в системе, если необходимо получить эффективную в использовании БД. Преимуществом реляционной модели перед другими моделями является простая и удобная для пользователя схема данных, представляемая в виде таблиц.

• Улучшение  логической и физической независимости.

Логическая независимость  допускает возможность применения одной концептуальной модели различными пользователями. Физическая независимость дает возможность в целях эффективности использования БД модифицировать физическую организацию данных и пути доступа. Например, необходимо добавить или удалить некоторую связь между записями без изменения программы. В иерархической и сетевой моделях физическая независимость является слабой, так как схема зависит от физического описания, и, следовательно, любое физическое изменение пути доступа в той или иной степени влияет на ПП. Физическая независимость реляционной модели состоит в том, что модель данных не включает никаких физических описаний. В действительности физическое представление отношений и путей доступа описывается независимо от описания логической схемы отношений.

• Обеспечение  пользователя языками высокого уровня.

Манипулирование данными в иерархической и  сетевой моделях производится с  помощью процедурных языков. Язык является непроцедурным, когда с  его помощью задают информацию, которую  желают получить, не указывая способа доступа к этой информации. Для реляционных моделей бессмысленно использовать процедурный язык, поскольку обеспечена физическая независимость данных. С помощью команд процедурного языка программист строит стратегию доступа к данным. Но любое изменение пути доступа приводит к необходимости модификации программы.

• Оптимизация  доступа к БД.

Увеличение физической независимости и использование  непроцедурных языков требуют от системы выбора наилучшей стратегии  доступа. Поскольку в программе  не определяется стратегия доступа, то система выбирает наиболее эффективную из возможных.

• Улучшение  целостности и защиты данных.

Современные СУБД, ориентированные на иерархические  и сетевые модели, имеют ограниченные средства для поддержания целостности  и защиты данных. Требования целостности определяются логическими терминами на уровне концептуальной схемы. Реляционная модель позволяет улучшить выражение требований целостности путем использования языка высокого уровня. Для обеспечения безопасности и секретности необходимо указать информацию, которую нужно защитить, и пользователей, применяющих данную информацию. Эффективность описания достигается применением непроцедурных языков, поскольку они способны идентифицировать информацию вне зависимости от любого пути доступа.

• Возможности  различных применений.

Использование простой реляционной схемы и  языка запросов, рассчитанного на непрограммистов, позволяет расширить  области применения.

• Обеспечение  методологического подхода.

Главной целью  модели БД является возможность описания реального мира. В реляционной модели определение первой, второй, третьей нормальных форм, как увидим далее, основывается на математической теории отношений, позволяет пользователю структурировать информацию, точно идентифицируя связи, существующие между элементами информации, и ограничения, которым эти элементы должны удовлетворять. Кроме того, концепция нормальной формы отношения есть средство измерения уровня качества модели. В частности, далее увидим, что концептуальная схема содержит только отношения в третьей нормальной форме. Данная схема предоставляет пользователю возможность изменять любые значения одних отношений, не затрагивая других.

Недостатком реляционной  модели данных является избыточность по полям (из-за создания связей).

• ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

     В общем смысле термин «база данных» (БД) можно применить к любой  совокупности связанной информации, объединенной вместе по определенному  признаку, т.е. к набору данных, организованных определенным образом. При этом большинство  БД использует табличный способ преставления, где данные располагаются по строкам (которые называются записями) и столбцам (которые называются полями), причем все записи должны состоять из  одинаковых полей и все данные одного поля должны иметь один тип. Например, расписание движения поездов, полетов самолетов, книга заказов или учет товаров и т.п. легко могут быть представлены в такой форме. Базы данных должны содержать только независимую (первичную) информацию, поэтому не любая таблица представляет собой базу данных.