2. Основные понятия баз данных
База данных (БД) – совокупность данных, относящихся к определенной теме или задаче. Предположим, например, что телефоны поставщиков сохраняются в разных местах: в каталоге телефонов поставщиков, в картотеке сведений о товарах и в электронной таблице, содержащей сведения о заказах. Если телефон поставщика изменился, придется обновить эти данные в трех местах. В базе данных достаточно обновить информацию только в одном месте – телефон поставщика будет автоматически обновлен при его дальнейшем использовании в базе данных.
Табличная структура состоит из строк, которые соответствуют записям базы данных и столбцов – полей записей. Каждая таблица должна содержать поле (первичный ключ), однозначно определяющее каждую запись в таблице. Каждое поле должно иметь уникальное имя. Одна запись файла соответствует конкретному экземпляру понятия предметной области, например, информация о конкретном поставщике.
Предметная область – часть реального мира, которая отражается в базе данных.
Система управления базами данных (СУБД) – программно-аппаратные средства, необходимые для создания баз данных на машинных носителях, поддержания их в актуальном состоянии и организации доступа к ним различных пользователей в условиях принятой технологии обработки данных.
Концептуальная структура (схема) – абстрагированная об-щая структура данных без учета физических особенностей используемого компьютера. Версия концептуальной модели, которая может быть обеспечена конкретной системой управления базой данных, называется логической моделью. Она отражает логические связи между элементами данных независимо от их содержания и места хранения.
В одной СУБД могут применяться различные структуры и модели данных. Логическая модель отражается в физической памяти (диск и др.). Компьютер превращает концептуальную (общую) структуру в форму, удобную для запоминания или поиска. Такая внутренняя структура данных называется физической структурой. Она определяет размещение данных, методы доступа и технику индексирования. Физическую модель часто называют внутренней моделью системы.
Компьютерная обработка информации требует определения структуры данных и их точного представления в компьютере. Для обработки и сохранения информации нужно знать тип и структуру данных и выбрать способ наиболее адекватного их представления.
Рис. 2.1. Последовательность представления данных под управлением СУБД
Требования к базе данных
1. Адекватность отражения предметной области:
а) полнота данных;
б) динамичность информационной модели;
в) актуальность информации в данный момент времени.
Возможность взаимодействия с пользователями различных категорий и в разных режимах.
Обеспечение секретности данных, надежности, целостнос-ти, защита от случайного или целенаправленного разрушения БД.
Обеспечение взаимной независимости программ и данных.
Технологичность обработки данных.
Совместимость компонентов базы данных.
Простота изменения логической и физической структуры БД в целях повышения эффективности обработки информации.
Способность к расширению и модификации.
БД строится в соответствии с некоторой моделью данных, в рамках которой представляется информация о реальном мире.
Различают следующие основные модели данных.
Иерархическая. В иерархической структуре (рис. 2.2) подчиненный элемент данных всегда связан только с одним исходным (дерево).
В БД, реализующей данную модель хранения данных, есть необходимость хранить не только введенную информацию, но также информацию об уровне, к которому она принадлежит.
Сетевая модель. По этой модели данные располагаются в виде произвольного графа (рис. 2.3).
В БД, построенной на основе этой модели, хранятся также сведения о связи данных друг с другом.
Рис. 2.2. Иерархическая модель данных Рис. 2.3. Сетевая модель данных
3. Реляционная модель. На сегодняшний день наиболее популярная модель данных. При ее использовании предметную область представляют в виде большого числа таблиц, каким-то образом связанных друг с другом. В дальнейшем нами будут рассматриваться именно реляционные базы данных.
В этой модели объекты и взаимосвязи между ними представлены при помощи таблиц. Одна таблица представляет один объект и состоит из столбцов и строк. Каждая строка таблицы представляет собой одну запись, а каждый столбец – одно поле записей. Таблица обладает следующими свойствами:
каждый элемент таблицы (находится на пересечении строки и столбца) есть один элемент данных;
столбцам присваиваются уникальные имена;
элементы столбца имеют одинаковую природу (т.е. обладают свойством однородности);
в таблице нет двух одинаковых строк;
при выполнении операций с таблицей ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке, независимо от их информационного содержания.
Информация в реляционных базах данных сохраняется в таблицах, связь между которыми осуществляется путем совпадения значений одного или нескольких полей. Каждая строка таблицы в реляционных базах данных уникальна. Уникальность строк обеспечивают ключи (одно или несколько полей таблицы), которые сохраняются в упорядоченном виде. Это обеспечивает прямой доступ к записям в процессе поиска.