840

Системы управления базами данных

Конспект

Информатика, кибернетика и программирование

Совокупность структурированных данных, относящихся к некоторой предметной области, и хранящаяся в файлах. Физическая и логическая организация данных. Основные понятия реляционной модели данных. Проектирование БД. Понятие информационного объекта.

Русский

2013-01-06

95 KB

13 чел.

Системы управления базами данных (БД)

1. Понятие БД

База данных это именованная совокупность структурированных данных, относящихся к некоторой предметной области, и хранящаяся в файлах на МД. Предметная область – это часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и последующей автоматизации.

Для управления работой БД используется СУБД – комплекс программ, необходимых для создания баз данных, внесения в них изменений и организации поиска необходимой информации.

Примеры СУБД различного назначения: Рагаdох, МS Ассеss, РохРго, МS SQL Server, Огасlе.

По технологии обработки данных базы подразделяются на централизованные и распределенные. Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга, частей, хранимых в различных ПК вычислительной сети.

Централизованные базы данных и соответствующие им СУБД по способу доступа к данным делятся на базы с локальным доступом и базы с удаленным (сетевым) доступом.

По степени универсальности различают два класса СУБД: общего назначения и специализированные.

Банк данных - информационная система, включающая:

  •  вычислительную систему (ПК, сети)
  •  одну или несколько БД
  •  СУБД
  •  набор прикладных программ, обеспечивающих взаимодействие пользователя с СУБД.

2. Модели данных

При размещении данных в БД определяется физическая и логическая организация данных. Физическая организация данных связана с размещением данных на реальных машинных носителях информации и в современных БД обеспечивается автоматически. Логическая организация данных определяется типом структур данных и видом модели.

Модель данных – это совокупность структур данных и операций их обработки.

Выделяют следующие модели данных:

  •  файловая;
  •  иерархическая;
  •  сетевая;
  •  реляционная;
  •  объектно-ориентированная.

Одним из признаков классификации  СУБД является используемая модель данных. Например, СУБД, основанные на реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.

3.  Основные понятия реляционной модели данных  

Реляционные БД в настоящее время наиболее распространены и фактически являются промышленным стандартом. В реляционных БД  данные хранятся в двумерных таблицах. Строки реляционной таблицы соответствуют записям, а столбцы – полям.

Поле – элементарная единица логической организации данных, соответствующая логически неделимой единице информации  (реквизиту).

Поле характеризуется:

- именем

- типом (символьный, числовой)

- длиной (место, занимаемое в оперативной памяти)

- точностью числовых данных (количество знаков после запятой)

Запись – это совокупность логически связанных полей.

Таблица -  совокупность записей одной структуры.

Одни и те же данные могут быть размещены в таблицах разными способами. Рациональный способ организации таблиц позволяет свести дублирование данных к минимуму.

Ключ – уникальный идентификатор, состоящий из одного поля (простой ключ) или нескольких полей (составной ключ), однозначно определяющий запись. Наличие ключа позволяет устранить избыточность и дублирование данных. Если среди реальных реквизитов такого нет, то можно добавить в данные дополнительный идентификатор.

Требования к реляционным таблицам:

  •  каждый элемент таблицы – один элемент данных.
  •  все столбцы в таблице однородные, т. е. имеют одинаковый тип данных.
  •  каждый столбец имеет уникальное имя.
  •  одинаковые строки в таблице отсутствуют.
  •  порядок следования строк и столбцов произвольный.

Т.о., реляционная БД является совокупностью двумерных таблиц, состоящих из записей и полей.  Между таблицами устанавливаются логические связи, реализуемые за счет наличия одинаковых полей (ключей) в связываемых таблицах. В одной из таблиц ключ должен быть первичным (уникальным), а во второй внешним (повторяющимся).

4. Проектирование БД. Понятие информационного объекта

В результате проектирования БД должна быть разработана информационно-логическая модель (ИЛМ) данных. Компонентами ИЛМ являются информационные объекты и структурные связи между ними.

ИО – это информационное отображение некоторого реального объекта, явления, процесса, информация о котором должна быть представлена в БД, в виде совокупности логически связанных реквизитов (информационных элементов, атрибутов). Например, информационный объект Студент имеет реквизиты: Номер зачетки*, Фамилия, Имя, Дата рождения и т.д. Информационный объект имеет множество реализаций - экземпляров, каждый из которых представлен совокупностью конкретных значений реквизитов и определяется значением первичного ключа. Информационный объект может иметь один первичный и несколько внешних ключей, которые используются для связи с другими ИО.

Все информационные объекты из некоторой предметной области связаны между собой. Различают связи трёх типов:

  •  один к одному (1:1);
  •  один ко многим (1 :∞);
  •  многие ко многим (∞:∞),

Связь 1:1 предполагает, что одному экземпляру первого ИО соответствует только один экземпляр второго ИО и наоборот. Такие ИО можно объединить в один, содержащий атрибуты двух объектов. Пример: связь между информационными объектами Студент и Сессия, когда каждый студент имеет определённый набор экзаменационных оценок в сессию.

Связь 1 : ∞ означает, что одному экземпляру первого ИО соответствует 0, 1 или более экземпляров второго ИО, но каждому экземпляру второго ИО обязательно соответствует один экземпляр первого ИО. Примером связи 1: ∞ служит связь между информационными объектами Факультет и Студент, когда название факультета может повторяться многократно для различных студентов, а для каждого студента обязательно должен быть факультет, на котором он учится.

Связь ∞:∞ предполагает, что одному экземпляру первого ИО соответствует 0, 1 или более экземпляров второго ИО и наоборот. Пример такой связи - связь между информационными объектами Студент и Преподаватель, когда один студент обучается у многих преподавателей, а один преподаватель обучает многих студентов.

Построенная ИЛМ должна быть отображена в логическую структуру БД, которая является составной частью конкретной СУБД. ИО должны быть представлены в виде реляционных таблиц. Связи между реляционными таблицами устанавливаются при помощи совпадающих значений полей.

При этом каждая таблица за исключением тех, которые не имеют подчиненных таблиц, должна иметь уникальный идентификатор – ключ. Если среди реальных реквизитов такого реквизита нет, то можно добавить в данные дополнительный идентификатор (код). Часто такой числовой идентификатор добавляют и для замены длинных текстовых ключевых полей.

Для связей между ИО 1:1 и 1: ∞ каждый ИО представляется соответствующей таблицей с теми же видами связей. Например, можно связать таблицу Группа, содержащую поля группа, староста, факультет, с таблицей Студент по полю группа. При этом вид связи будет 1:со, одной записи в таблице Группа будет соответствовать много записей в таблице Студент.

Связь : не реализуется в реляционных БД непосредственно для двух таблиц. Для организации такой связи используется промежуточная третья таблица. Все реквизиты двух ИО (и возможно некоторые дополнительные) представляются тремя таблицами с двумя связями вида 1:

Для каждой связи определяется главная таблица (на стороне отношения 1) и подчиненная (на стороне отношения ∞). В главной таблице связующее поле является первичным ключом (уникальным), а в подчиненной внешним (повторяющимся). Для каждого значения внешнего ключа обязательно должно быть такое же значение первичного ключа.

Пример: Создать БД "Распределение оборудования по кафедрам", содержащую следующие данные: наименование оборудования, количество единиц оборудования,  стоимость единицы оборудования, наименование кафедры, факультет.

Промежуточная таблица Распределение оборудования связывает таблицы Оборудование и Кафедры, т.к. связь между соответствующими ИО :. Введены дополнительные числовые ключевые поля код оборудования и код кафедры.