2. Введение в базы данных

Человек в своей жизни использует большие объемы информации. Множество фактов, необходимых человеку достаточно велико. Но человек использует не весь объем своей памяти, поэтому у большинства людей часто наступает момент, когда человек жалуется на то, что нужная информация «вылетела из головы».

Чтобы избежать этого, люди прибегают к записям. Однако недостаточно только лишь записать информацию – необходимо уметь быстро ее найти в нужное время, т.е. тогда, когда это необходимо.

Для хранения и облегчения поиска нужной информации человеком придуманы различные способы. К ним относятся записные книжки, ежедневники, перекидные календари. Такие устройства называются базами данных. Компьютеры были созданы для решения вычислительных задач, однако со временем они все чаще стали использоваться для построения систем обработки документов, а точнее, содержащейся в них информации. Такие системы обычно и называют информационными. В качестве примера можно привести систему учета отработанного времени работниками предприятия и расчета заработной платы, систему учета продукции на складе, систему учета книг в библиотеке и так далее. Другими словами, информационная система требует создания в памяти ЭВМ динамически обновляемой модели внешнего мира с использованием единого хранилища - базы данных.

2.1 Организация баз данных

База данных - именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Система управления базами данных - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Элемент данных (поле) – наименьшая единица поименованных данных содержащая один неделимый квант информации (домен). Запись (кортеж) – поименованная совокупность нескольких разнородных элементов данных (полей) описывающая некоторую сущность предметной области. Экземпляр записи – текущее значение элементов записи. Модель данных – это абстрактная совокупность структур данных и операций их обработки. Основные типы модели данных:

• Иерархическая;

• Сетевая;

• Реляционная;

• Объектно-ориентированная.

Файл – это поименованная совокупность всех экземпляров записей заданного типа. В базах данных данные являются интегрированными и общими. Под понятием интегрированные данные подразумевается возможность представить базу данных как объединение нескольких отдельных файлов данных. Под понятием общие данные подразумевается возможность использования отдельных областей данных в базе данных несколькими различными пользователями для различных целей. База данных содержит данные всесторонне характеризующие предметную область и описания самих данных. Информация о данных называется метаданными. Для отображения предметной области используется семантическое моделирование. ER model (Entity – Relation ship) – модель данных, позволяющая описывать концептуальные схемы предметной области. Основными элементами семантической модели данных являются сущности и типы связей. Сущности представляются в виде существительных, а типы связей в виде глаголов. Сущность это то, о чем необходимо хранить информацию.

Система управления базами данных - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Программное обеспечение для создания базы данных это Access. Эта программа позволяет создавать, хранить, создавать резервные копии, редактировать и использовать базу данных. Как и всякий другой документ, база данных обладает набором свойств, описывающих ее с точки зрения файла и с точки зрения документа. Свойства дают возможность указать дополнительную информацию о базе данных. Кроме того, значения этих свойств можно получить изнутри самой базы данных во время выполнения приложения. Эту информацию также можно использовать при поиске файлов. Получить доступ к диалоговому окну свойств базы данных можно при помощи пункта «свойства базы данных» меню «Файл».

Информационные системы, созданные средствами технологии баз данных, иногда принято называть банками данных.

Банк данных включает в себя:

• технические средства;

• одну или несколько БД;

• СУБД;

• словарь или каталог данных;

• администратора;

• вычислительную систему;

• обслуживающий персонал.

Схема банка данных описана ниже (схема 1)

Схема 1 – Банк данных

База данных, как правило, создается как общий ресурс всего предприятия, где данные являются интегрированными и общими. Под понятием интегрированные данные подразумевается возможность представить базу данных как объединение нескольких отдельных файлов данных. Под понятием общие данные подразумевается возможность использования отдельных областей данных в базе данных несколькими различными пользователями для разных целей.

В базе данных информация должна быть организована так, чтобы обеспечить минимальную долю ее избыточности. Частичная избыточность информации необходима, но она должна быть минимизирована, так как чрезмерная избыточность данных влечет за собой ряд негативных последствий.

Ниже описана ER-диаграмма учебного заведения (Диаграмма 1).

Отделение

Цикловые комиссии

Преподаватели

Группы

Студенты

Специальности

Дисциплина

Схема, которая называется ER диаграммой) состоит из следующих компонентов: семи сущностей которые изображены прямоугольниками, каждый из которых имеет свои атрибуты, помещенные в овалы а в нижеприведенном списке они перечислены в скобках рядом с именем сущностей:

Отделение (код отделения, название отделения, ФИО заведующего отделения);

Цикловые комиссии (код комиссии, название комиссии, председатель комиссии);

Дисциплины (код дисциплины, название дисциплины, количество лекций, количество пропусков);

Группы (код группы, название группы, количество студентов, староста);

Студенты (код студента, ФИО, пол, номер зачетной книжки).

На схеме представлены шесть связей которые обозначены треугольниками и связывают те сущности, на которые они направлены. Связь включает показывает что в отделение входят цикловые комиссии. цикловые комиссии, в свою очередь, включают специальности и преподавателей, а группы – студентов.

Связь обучает, указывает на то, что преподаватель обучает студентов.

Связь преподает, изображает, что преподаватели учат студентов определенным дисциплинам.

Из представленной диаграммы понятно, что данные обладают определенной структурой. Проектируемая базы данных должна обладать определенными свойствами.

Основные свойства базы данных:

• Целостность. В каждый момент времени существования базы данных сведения, содержащиеся в ней должны быть непротиворечивы. Целостность базы данных достигается вследствие введения ограничений целостности. В частности к ним относятся ограничения связанные с нормализацией базы данных.

• Восстанавливаемость. Двойное свойство предполагает возможность восстановления баз данных после сбоя системы или отдельных видов порчи системы.

• Безопасность. Безопасность базы данных предполагает защиту данных от преднамеренного и не преднамеренного доступа, модификации или разрушения. Применяется запрещение несанкцианированого доступа, защита от копирования и криптографическая защита.

• Эффективность. Свойство эффективности обычно понимается как минимальное время реакции на запрос пользователя, минимальные потребности в памяти, сочетание этих параметров.