Управление данными

1. Основные понятия: база данных, модель данных, схема базы данных.

База данных - именованная структурированная совокупность данных на внешнем носителе, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

БД должна содержать все обрабатываемые в автоматизированной системе первичные данные. При этом, не допускается дублирование данных, т.е. описание любого объекта предметной области должно храниться только в одном месте. Каждая БД строится в соответствии с определенной моделью данных.

Модель данных - совокупность методов и средств, в соответствии с которыми данные структурируются и выполняются операции над этими данными. Согласно Кодду она содержит три компонента:

- средства определения допустимых структур данных;

- множество операций, применимых к допустимому состоянию БД для поиска и модификации данных;

- множество ограничений целостности, определяющих допустимые состояния БД Наиболее распространены следующие модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная, объектная.Чаще всего на практике используются реляционные БД. Однако, в последние несколько лет серьезно развиваются объектные БД, основная область применения которых сейчас – автоматизация проектно-конструкторской деятельности.

Рис. 1. Уровни модели БД

Система управления базами данных (СУБД) - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного применения БД многими пользователями [2].

Модель базы данных - описание конкретной базы данных средствами определенного языка (не всегда формального).

Существует три уровня модели БД: логическая (инфологическая), физическая (даталогическая) и модель внутреннего представления (физическая). Логическая модель БД используется проектировщиками, администраторами и пользователями. Хотя, в принципе, не требуется, чтобы логическая модель описывалась на формальном языке, в настоящее время ее принято описывать на языке диаграмм «сущность-связь», в основе которых лежит формальная ER-модель П. Чена. Это позволяет осуществлять автоматический переход к физической модели.

Схема базы данных - это набор именованных схем отношений.

2. Реляционная алгебра: теоретико-множественный операций.

Основная идея реляционной алгебры состоит в том, что коль скоро отношения являются множествами, то средства манипулирования отношениями могут базироваться на традиционных теоретико-множественных операциях, дополненных некоторыми специальными операциями, специфичными для баз данных.

Существует много подходов к определению реляционной алгебры, которые различаются набором операций и способами их интерпретации, но в принципе, более или менее равносильны. Мы опишем немного расширенный начальный вариант алгебры, который был предложен Коддом. В этом варианте набор основных алгебраических операций состоит из восьми операций, которые делятся на два класса - теоретико-множественные операции и специальные реляционные операции. В состав теоретико-множественных операций входят операции:

· объединения отношений;

· пересечения отношений;

· взятия разности отношений;

· прямого произведения отношений.

Специальные реляционные операции включают:

· ограничение отношения;

· проекцию отношения;

· соединение отношений;

· деление отношений.

Кроме того, в состав алгебры включается операция присваивания, позволяющая сохранить в базе данных результаты вычисления алгебраических выражений, и операция переименования атрибутов, дающая возможность корректно сформировать заголовок (схему) результирующего отношения.