И системах управления базами данных

Предположим, что имеется большой объем данных о какой-то реальной системе объектов или событий. Например, о книгах в библиотеке, о работниках предприятия, о товарах на складе, дорожно-транспортных происшествиях за длительный период времени и т. п. Необходимо организовать хранение этой информации таким образом, чтобы ее было удобно просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выборки, осуществлять сортировку в любом порядке.

Такой работой людям приходилось заниматься и задолго до появления компьютеров, когда основным средством хранения данных была бумага. Данные хранились в виде списков в толстых журналах, папках, на картонных карточках. Последний способ используется, например, в библиотечных каталогах. Подобные систематизированные картотеки используются в отделах кадров предприятий. Они удобны тем, что легко можно извлечь нужную карточку, заменить, добавить новые карточки, сохраняя установленный порядок. Тем не менее, если такая картотека содержит тысячи карточек, то, как бы совершенна ни была ее организация, обработка данных в ней — дело длительное и трудоемкое.

Другой пример — архивы различных документов. Например, существуют исторические архивы, архивы судебных дел, архивы патентов на изобретения и многие другие. Порой такие архивы занимают целые здания. Поиск в них нужных документов требует значительных усилий. Кроме того, существуют киноархивы, фотоархивы, архивы звуковых записей.

В наше время решению описанных проблем помогают компьютеры, которые могут хранить и обрабатывать огромные объемы информации. В данном случае речь идет о так называемых базах данных.

БАЗА ДАННЫХ (БД) <

КОМПЬЮТЕРНАЯ БАЗА ДАННЫХ <

Данные на дисках хранятся в виде файлов. Поэтому вывод, который можно сделать относительно организации больших баз данных — это то, что они требуют больших объемов дисковой памяти.

Итак, когда накопленная информация хранится в форме каким-либо образом организованных учетных записей или в виде структурированного файла, можно говорить о наличии базы данных (БД).

СТРУКТУРИРОВАНИЕ ДАННЫХ <

Сама по себе база данных не может обслуживать запросы пользователя на поиск и обработку информации. БД - это только «информационный склад». Наличие компьютерной БД подразумевает и наличие программы, которая обрабатывает эти данные (производит поиск, сортировку, редактирование данных). Такая программа называется системой управления базой данных (СУБД). Без возможности осуществления перечисленных операций база данных становится практически бесполезной.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ <

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ИС) <

Компьютерные информационные системы позволяют хранить большие объемы данных, осуществлять в них быстрый поиск, вносить изменения, выполнять всевозможные манипуляции с данными (группировать, сортировать и др.). В качестве примера таких информационных систем можно привести систему продажи железнодорожных и авиационных билетов. Другой пример: во время телерепортажей с крупных международных соревнований, олимпийских игр на экран мгновенно выводится досье любого спортсмена, о котором говорит комментатор — это работает компьютерная информационная система.

Базы данных классифицируются по разным признакам.

Информация, хранящаяся в БД, как правило, относится к какой-то определенной предметной области.

Например:

• БД книжного фонда библиотеки;

• БД кадрового состава учреждения;

• БД законодательных актов в области уголовного права;

• БД современной рок- музыки и др.

По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные. В фактографических БД хранится краткая информация в строго определенном формате. В документальных БД — всевозможные документы. Из приведенных выше примеров две первые БД скорее всего будут организованы как фактографические. В БД библиотеки о каждой книге хранятся библиографические сведения: год издания, автор, название и пр., разумеется, текст книги в ней содержаться не будет. В БД отдела кадров учреждения хранится анкетные данные сотрудников: фамилия, имя, отчество, год и место рождения и пр. Базы данных в третьем и четвертом примерах наверняка будут организованы как документальные. Первая из них будет включать в себя тексты законов; вторая - тексты и ноты песен, биографическую и творческую справочную информацию о композиторах, поэтах, исполнителях, звуковые записи и видео клипы. Следовательно, документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную. Если говорить упрощенно, то можно провести такую аналогию: фактографические БД — это картотеки, а документальные — это архивы.

Классификация по способу хранения данных делит БД на централизованные и распределенные. Вся информация в централизованной БД хранится на одном компьютере. Это может быть автономный ПК или сервер сети, к которому имеют доступ пользователи-клиенты. Распределенные БД используются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В таком случае разные части базы хранятся на разных компьютерах. Очевидно, информацию в сети Интернет, объединенную паутиной WWW, можно рассматривать как распределенную базу данных.

Третий признак классификации баз данных — по структуре организации данных.

Это реляционная, иерархическая и сетевая. Реляционные базы данных являются наиболее эффективными.

Реляционная модель

Термин «реляционный» (от латинского relatio — отношение) указывает, прежде всего, на то, что такая модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей.

РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ <

Рассмотрим таблицу, в которой хранятся сведения о студентах колледжа (фамилия, имя, отчество, год рождения, группа, номер личного дела). Каждая строка такой таблицы называется записью. Каждый столбец в такой таблице называется полем. На основании этой таблицы создадим базу данных студентов и назовем ее «Медицинский колледж».

№ личного дела	Группа	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения
Л-547	2к лаб	Ковалева	Анна	Сергеевна	17.12.89
М-354	3к 1м/с	Подольских	Ольга	Алексеевна	02.04.85
З-221	3к 2з/т	Волков	Максим	Юрьевич	22.09.86
Ф-345	4к фарм	Золотарева	Татьяна	Александровна	01.07.85

Модель данных, как и сама база данных, является объектом, имеющим свои определенные свойства.

Реляционная модель базы данных имеет следующие свойства:

ü Каждый элемент таблицы - один элемент данных

ü Все столбцы в таблице являются однородными, т.е. имеют один тип данных

ü Каждый столбец (поле) имеет уникальное имя

ü Одинаковые строки в таблице отсутствуют

ü Порядок следования строк в таблице может быть произвольным

Рассмотрим приведенный выше пример.

Данные в нем представлены в виде таблицы, которая содержит сведения о студентах колледжа. Раз мы хотим создать базу данных, то данной таблице необходимо присвоить имя. Пусть она называется «Студент».

В столбцах данной таблицы будем записывать параметры, характеризующие каждого студента, а в строках будем записывать сведения об одном конкретном студенте.

Каждый столбец (поле) также должен иметь свое имя. В нашем случае это: номер личного дела, группа, фамилия, имя, отчество, дата рождения. Имена полей в одной таблице не могут повторяться.

Над этой моделью базы данных удобно производить следующие действия:

ü сортировку данных (например, по алфавиту);

ü выборку данных по группам (например, по датам рождения или по фамилиям);

ü поиск записей (например, по фамилиям) и т. д.

Реляционная модель данных, как правило, состоит из нескольких таблиц, которые связываются между собой ключами.

КЛЮЧ <

В нашем примере в качестве ключа может служить номер личного дела студента.

В реляционной БД используются следующие основные типы полей:

ü текстовый

ü поле МЕМО

ü числовой

ü дата/время

ü денежный

ü счетчик

ü логический

ü поле объекта OLE.

В настоящее время реляционная модель является наиболее удобной и применимой моделью хранения данных.

Иерархическая модель

В иерархической БД существует упорядоченность элементов в записи, один элемент считается главным, остальные - подчиненными.

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ <

Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяется при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.

Узел — информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.

Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться довольно трудоемким из-за необходимости последовательно проходить несколько иерархических уровней.

Иерархическую БД образует, например, каталог файлов, хранимых на диске. Такой же БД является родовое генеалогическое дерево.

Рассмотрим иерархическую модель на примере базы данных «Медицинский колледж», построенной нами ранее. С точки зрения иерархической модели, она должна принять следующий вид:

· в состав колледжа входят специальности;

· на каждой специальности несколько групп;

· в состав каждой группы входят конкретные студенты.

Модель может быть представлена в виде следующей схемы.

Рассмотрев данный пример, мы можем записать следующие свойства иерархической модели базы данных:

ü Несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня

ü Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), не подчиненный никакой другой вершине

ü Каждый узел имеет свое имя (идентификатор)

ü Существует только один путь от корневой записи к более частной записи данных

В примере с базой данных «Медицинский колледж» следует обратить внимание на то, что каждый узел в этой схеме удобно описывать в виде таб­лиц, т. е. применять реляционную модель. Таким образом, базы данных можно описывать совокупностью нескольких моделей.

Сетевая модель

Сетевая модель базы данных похожа на иерархическую.

СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ <

Сетевая БД отличается большей гибкостью, так как в ней существует возможность устанавливать дополнительно к вертикальным иерархическим связям горизонтальные связи. Это облегчает процесс поиска нужных элементов данных, так как уже не требует обязательного прохождения нескольких иерархических ступеней.

В качестве примера рассмотрим базу данных, хранящую сведения о закреплении преподавателей-предметников за определенными группами. Видно, что один преподаватель может вести свой предмет в нескольких группах и что один и тот же предмет могут читать разные преподаватели.

В нашем курсе информатики мы будем рассматривать только фактографические реляционные базы данных. Это объясняется не только ограниченностью курса, но и тем, что реляционный тип баз данных используется сегодня наиболее часто и является универсальным, т. к. любая система данных может быть отражена в виде таблиц.

Компьютерную базу данных можно создать несколькими способами:

ü С помощью алгоритмических языков программирования, таких как Basic, Pascal, и т. д. Данный способ применяется для создания уникальных баз данных опытными программистами.

ü С помощью прикладной среды, например Visual Basic. Данный способ требует некоторых навыков работы в программных средах и навыков программирования. С его помощью можно создавать базы данных, требующие каких-то индивидуальных особенностей построения. Создание такой базы под силу только опытным пользователям.

ü С помощью систем управления базами данных (СУБД). Работа с такими системами требует навыков работы с компьютером и может быть освоена пользователями в достаточно короткие сроки.

Мы уже говорили, что СУБД — это комплекс программных средств для создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации.

СУБД организует хранение информации таким образом, чтобы пользователю удобно было производить следующие действия:

ü просматривать сведения

ü пополнять базу данных нужной информацией

ü изменять информацию

ü делать любые выборки

ü искать нужные сведения

ü осуществлять сортировку в любом порядке.

Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы. Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями.

В настоящее время существует несколько видов СУБД. Наиболее известными и популярными СУБД являются Access, FoxPro и Paradox. Каждая из этих систем обладает своими достоинствами и недостатками. На практических занятиях мы познакомимся с СУБД Access, которая входит в программный продукт Microsoft Office.

Прежде чем переходить к работе по созданию базы данных на компьютере, необходимо перейти от информационной модели данных, к модели, ориентированной на компьютерную реализацию.