Базы данных

База данных (БД)- это хранящаяся во внешней памяти ЭВМ совокупность взаимосвязанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и обработки данных. Информация, хранящаяся в БД, как правило, относится к какой-то определенной предметной области.

Каждая база данных представляет собой очень сложную систему и должна предусматривать следующие виды обеспечения:

1. техническое обеспечение

2. программное обеспечение

3. математическое обеспечение

4. лингвистическое обеспечение

5. информационное обеспечение

6. методическое обеспечение

7. организационное обеспечение.

Базы данных бывают фактографическими и документальными.

В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате.

Документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

Сама по себе база данных не может обслуживать запросы пользователя на поиск и обработку информации. БД - это только «информационный склад». Обслуживание пользователя осуществляет информационная система.

Информационная система (ИС)- это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем.

Устройство внешней памяти, на котором хранится БД, должно иметь высокую информационную емкость и малое время доступа к хранимой информации. Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.

Если различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных.

Известны три основных типа организации данных и связей между ними: иерархический (в виде дерева), сетевой и реляционный.

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

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.

Наиболее распространенным способом организации данных является реляционный. Реляционной называется БД, представленная в виде таблиц. Каждая строка таблицы содержит информацию об одном отдельном объекте описываемой в БД системы, а каждый столбец – об определенной характеристике этих объектов. Например, атрибутами объектов могут быть автор книги, должность сотрудника, отдел, в котором он работает, и пр.

Строки такой таблицы называются записями, а столбцы - полями. Каждая запись должна отличаться от других значений главного ключа - определенного поля или совокупности полей, идентифицирующих запись. Для каждого поля определяется тип и формат. Чаще всего реляционная база данных – это множество таблиц, и поэтому на диске – это множество файлов. Различные таблицы связаны между собой через общие поля.

Связи в реляционных базах данных определяются по совпадению значений полей в разных таблицах. Например, клиенты и заказы связаны отношением "один-ко-многим", т. к. одной записи в таблице, содержащей сведения о клиентах, может соответствовать несколько записей в таблице заказов этих клиентов. Если же рассмотреть отношение между преподавателями и курсами лекций, которые они читают, это будет отношение "многие-ко-многим", т. к. один преподаватель может читать несколько курсов, но и один курс может читаться несколькими преподавателями. И последний тип связей между таблицами — это отношение "один-к-одному". Такой тип отношений встречается гораздо реже. Как правило, это бывает в двух случаях: запись имеет большое количество полей, и тогда данные об одном типе объектов разносятся по двум связанным таблицам, или нужно определить дополнительные атрибуты для некоторого количества записей в таблице, тогда создается отдельная таблица для этих дополнительных атрибутов, которая связывается отношением "один-к-одному" с основной таблицей.

Кроме табличного представления информацию можно вывести на экран в виде формы. Форма позволяет более наглядно отобразить информацию, содержащуюся в одной записи. При этом видны все поля одной записи, что облегчает восприятие информации.

Программное обеспечение, позволяющее создать БД, обновлять хранимую в ней информацию, обеспечивающее удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска, называется системой управления базой данных (СУБД). Система управления базами данных создает на экране компьютера определенную среду для работы пользователя (пользовательский интерфейс). Кроме того, СУБД имеет определенные режимы работы и систему команд. На основе СУБД создаются и функционируют ИС.

СУБД делятся по способу организации баз данных на сетевые, иерархические и реляционные, На современных персональных компьютерах наиболее распространение получили реляционные СУБД.

Типичными режимами работы с базой данных являются:

· Создание БД;

· Редактирование БД;

· Манипулирование БД;

· Поиск в БД.

Для работы в каждом режиме существует своя система команд СУБД. Всякая работа пользователя с БД строится в форме алгоритма, составленного из этих команд. Такие алгоритмы могут выполняться в режиме прямого выполнения (отдается команда и сразу выполняется) и в режиме автоматического выполнения, т.е. в программном режиме.

Для получения информации из таблиц предназначены запросы. С помощью запросов можно просматривать, анализировать и изменять данные из нескольких таблиц.

Система управления базами данных Microsoft Access является одним из самых популярных приложений в семействе настольных СУБД. Все версии Access имеют в своем арсенале средства, значительно упрощающие ввод и обработку данных, поиск данных и предоставление информации в виде таблиц, графиков и отчетов. Начиная с версии Access 2000, появились также Web-страницы доступа к данным, которые пользователь может просматривать с помощью программы Internet Explorer. Помимо этого, Access позволяет использовать электронные таблицы и таблицы из других настольных и серверных баз данных для хранения информации, необходимой приложению. Присоединив внешние таблицы, пользователь Access будет работать с базами данных в этих таблицах так, как если бы это были таблицы Access. При этом и другие пользователи могут продолжать работать с этими данными в той среде, в которой они были созданы.

Достоинством Access является то, что она имеет очень простой графический интерфейс, который позволяет не только создавать собственную базу данных, но и разрабатывать простые и сложные приложения.

В отличие от других настольных СУБД, Access хранит все данные в одном файле, хотя и распределяет их по разным таблицам.

Самым важным правилом, которое необходимо соблюдать, является то, что в базе данных нужно хранить только необходимую информацию, и при этом все данные должны храниться только в одном месте. Повторяющихся данных быть не должно.

Основная причина — это то, что такие данные долго вводить и трудно анализировать. Если случайно - при вводе значения пользователь сделал грамматическую ошибку или даже просто ввел лишний пробел, то при запросах и группировках такое значение будет рассматриваться как самостоятельное, и строка, содержащая это значение, не попадет в нужную группу или просто не будет выведена на экран. Именно поэтому при проектировании структуры баз данных стараются избегать повторения данных и создают для них отдельные таблицы. Этот процесс называется нормализацией.

Различия между СУБД Access и электронными таблицами Excel

На первый взгляд СУБД Access очень похожа по своему назначению и возможностям на программу электронных таблиц Microsoft Excel. Однако между ними существуют принципиальные различия.

· При работе с электронной таблицей Excel можно в ячейку таблицы внести любую информацию, вследствие чего на рабочем листе можно разместить и таблицу, и текст, и рисунок. В один столбец таблицы могут при необходимости вноситься разные данные — числа, текст, даты. Таблица в базе данных Access отличается от таблицы Excel тем, что в ней, для каждого поля записи определен тип данных, т. е. нельзя в одни столбец таблицы в разные строки заносить данные разных типов.

· Access позволяет не только вводить данные в таблицы, но и контролировать правильность вводимых данных. Для этого необходимо установить правила проверки прямо на уровне таблицы. Тогда каким бы образом не вводились данные — прямо в таблицу, через экранную форму или на странице доступа к данным, Access не позволит сохранить в записи те данные, которые не удовлетворяют заданным правилам.

· С таблицами Excel удобно работать, если они содержат ограниченное количество строк. Таблицы баз данных могут включать в себя огромное количество записей, и при этом СУБД обеспечивает удобные способы извлечения из этого множества нужной информации.

· Если все необходимые для работы данные хранить в документах Word и электронных таблицах, то по мере накопления информации можно запутаться в большом количестве файлов. Access позволяет хранить все данные в одном файле и осуществлять доступ к этим данным постранично, т. е. не превышая ограничений на ресурсы памяти компьютера.

· В Access возможно создание связей между таблицами, что позволяет совместно использовать данные из разных таблиц. При этом для пользователя они будут представляться одной таблицей. Реализовать такую возможность в системах управления электронными таблицами сложно, а иногда просто невозможно.

· Устанавливая взаимосвязи между отдельными таблицами, Access позволяет избежать ненужного дублирования данных, сэкономить память компьютера, а также увеличить скорость и точность обработки информации. Для этого таблицы, содержащие повторяющиеся данные, разбивают на несколько связанных таблиц.

· Excel позволяет работать нескольким пользователям с одним документом, однако эти возможности очень ограничены. Access может поддерживать одновременную работу с базой данных 50 пользователей, при этом все пользователи гарантировано будут работать с актуальными данными.

· Access имеет развитую систему защиты от несанкционированного доступа, которая позволяет каждому пользователю или группе пользователей видеть и изменять только те объекты, на которые ему выданы права администратором системы, например можно запретить использование некоторых команд меню, открытие определенных форм, изменение данных в таблицах или формах. Электронные таблицы тоже позволяют защитить данные паролем или разрешить только просмотр данных, однако эти средства существенно проще.

Таким образом, СУБД Access применяется в тех случаях, когда прикладная задача требует хранения и обработки разнородной информации о большом количестве объектов и предполагает возможность многопользовательского режима. Примером может служить задача ведения складского учета. Электронные таблицы Excel являются удобным средством хранения ограниченного количества табличных данных с широкими возможностями выполнения расчетов и анализа данных. Документы Excel предназначаются, как правило, для индивидуального использования.