Технология хранения, поиска и сортировки информации.

Цель любой ИС – обработка данных об объектах реального мира, с учетом связей между объектами. В теории БД данные часто называют атрибутами, а объекты – сущностями. Объект, атрибут и связь – фундаментальные понятия БД.

Объект (или сущность)– это нечто существующее и различимое, т.е. объектом можно называть то нечто, для которого существуют название и способ отличить один подобный объект от другого. Например, вуз, группа в вузе и т.п. Группы всех подобных объектов (например, группы в вузе) образуют набор объектов, где конкретный объект в такой группе называется экземпляром объекта.

Атрибут (или данное) – это некоторый показатель, который характеризует некий объект и принимает для конкретного экземпляра объекта некоторое числовое, текстовое или иное значение. Например, если в качестве набора объектов выбрать группы вуза, тогда одним из атрибутов будет , например, число студентов в группе – это данное, которое принимает числовое значение(для каждой группы свое). Атрибут некоторого набора объектов сам может быть набором объектов, имеющих собственные атрибуты. Списки возможных значений атрибутов называют классификаторами. Например, вуз, в котором учиться студент – это атрибут конкретного студента, а список всех вузов страны – это и есть классификатор, из которого выбирают значение для конкретного студента. В терминологии баз данных под атрибутом объекта принято понимать – «поле».

В широком смысле слова База данных – совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации.

Создавая БД, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.

Структурирование – введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированные данные – данные, записанные, например, в текстовом файле.

НАПРИМЕР: неструктурированные данные:

Личное дело №500, Сергеев Петр Михайлович, дата рождения 1 января 1976 года;

Л/Д №16504, Петрова Ольга Ивановна, дата рождения 15 марта 1975 года.

После проведения несложной структуризации информация будет выглядеть так:

Пользователями БД могут быть различные прикладные программы, программные комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями.

В современной технологии баз данных предполагается, что создание БД, её поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария – системы управления БД.

База данных – поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

классификация БД.

По технологии обработки данных БД подразделяются на:

1. Централизованная БД, хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования БД часто применяют в локальных сетях ПК;

2. распределенная БД, состоит из нескольких возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети.

По способу доступа к данным БД разделяются на БД с локальным доступом и БД с удаленным (сетевым) доступом.

Системы централизованных БД с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем: файл – сервер; клиент – сервер.

o файл – сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной БД. Файлы БД в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность ИС падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.

o Клиент – сервер. Здесь подразумевается, что помимо хранения централизованной БД центральная машина (сервер БД) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент – сервер является использование языка запросов SQL.

Примеры СУБД: Paradox, Clarion, db_Vista, Access, Apporoach.

виды моделей данных.

Ядром любой БД является модель данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки.

СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой, реляционной моделей.

1. иерархическая модель данных. Представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево). К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел – совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в БД определяется числом корневых записей.

2. Сетевая модель данных. В данной структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.

3. реляционная модель. Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя двумерным табличным представлением. Каждая таблица состоит из фиксированного числа столбцов и некоторого переменного числа строк. Описание столбцов разработчиком принято называть макетом таблицы. Каждый столбец представляет собой конкретное данное (атрибут), называемое полем, для которого определено: уникальное имя, тип поля(тип данных), дополнительные характеристики (например, формат поля). Каждая строка называется записью. Каждое поле может входить в несколько таблиц базы. Каждая строка в таблице должна иметь первичный ключ, т.е. идентификатор, значение которого однозначно определяет эту и только эту запись. Ключ может состоять из одного или нескольких полей. Первичный ключ должен обладать двумя свойствами:

a. однозначная идентификация записи

b. отсутствие избыточности: никакое поле нельзя удалить из ключа, не нарушая при этом свойства однозначности идентификации.

Первичный ключ у таблицы один, а вторичных (простых) множество.

функциональные возможности СУБД.

Система управления БД (СУБД) – комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания БД, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

СУБД предназначена для централизованного управления БД в интересах всех работающих в этой системе.

По степени универсальности различают два типа СУБД:

1. Системы общего назначения, не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной ОС и позволяется многим пользователям как коммерческое изделие.

СУБД общего назначения – сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией БД информационной системы.

2. специализированные СУБД, создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения.

Используемые в настоящее время СУБД обладают средствами обеспечения целостности данных и надежной безопасности, что дает возможность разработчикам гарантировать большую безопасность данных при меньших затратах сил низкоуровневое программирование.

обеспечение целостности данных на уровне БД.

Эта характеристика подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в БД всегда остается корректной и полной. Должны быть установлены правила целостности, и они должны храниться вместе с БД и соблюдаться на глобальном уровне. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память.

К средствам обеспечения целостности данных на уровне СУБД относятся:

- встроенные средства для назначения первичного ключа(ключевого поля), в том числе средства для работы с типом полей с автоматическим приращением, когда СУБД самостоятельно присваивает новое уникальное значение;

- средства поддерживания ссылочной целостности, которые обеспечивают запись информации о связях таблиц и автоматически пересекают любую операцию, приводящую к нарушению ссылочной целостности (создание связей между таблицами с обеспечением целостности данных)

обеспечение безопасности.

Некоторые СУБД предусматривают средства обеспечения безопасности данных. Такие средства обеспечивают выполнение следующих операций:

- шифрование прикладных программ;

- шифрование данных;

- защиту паролей;

- ограничение уровня доступа.

обобщенная технология работы с СУБД.

- создание структуры таблиц БД. Таблицы являются базовым объектом БД, в них хранится вся информация БД, все остальные объекты создаются на основе существующих таблиц. Каждая строка в таблице – запись БД, столбец – поле БД. Запись содержит набор данных об одном объекте, поле – набор однородных данных обо всех объектах.

- ввод и редактирование данных в таблицах;

- обработка данных, содержащихся в таблицах – создание запросов, форм. Запросы – главное предназначение – отбор данных на основании заданных условий. Формы позволяют отображать данные содержащиеся в таблицах и запроса, а также служат для добавления данных в таблицы, редактирования и удаления их. ;

- вывод информации из БД – создание отчетов. Отчеты предназначены для печати данных, содержащихся в таблицах, запросах, формах.

- автоматизация работы с БД – создание макросов и модулей.