22 И 23. База данных: понятие, типы, структура. Понятие баз данных: классификация, основные характеристики. Модели баз данных.

Банк данных – система, специальных образом организованных данных, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования.

Компонентами банка данных являются база данных, система управления базой данных (СУБД), вычислительная система (операционная система и технические средства), словарь данных (база метаданных), администратор базы данных и обслуживающий персонал.

База данных – информационная модель предметной области, которая состоит из совокупности взаимосвязанных, хранящихся данных минимальной избыточности и используемых для решения задач пользователя.

СУБД – программа, реализующая управление данными, хранимыми в базе, доступ к ним, поддержку их в актуальном состоянии.

Классификация СУБД

- по способу установления связей между данными: реляционные, иерархические, сетевые;

- по выполняемым функциям: операционные и информационные;

- по сфере применения: универсальные и проблемно-ориентированные;

- по используемому языку общения: замкнутые, имеющие собственные самостоятельные языки общения пользователей с БД, и открытые, в которых для общения с БД используется язык программирования, расширенный операторами языка манипулирования данными;

- по числу поддерживаемых уровней моделей данных: одно-, двух-, трехуровневые системы;

- по способу хранения данных и выполнения функций обработки БД: централизованные и распределённые.

Наибольшее распространение в наст время получили СУБД Access, FoxPro, Paradox, SQL Server, Oracle.

Основными характеристиками при оценке и выборе СУБД являются:

• производительность;

• обеспечение целостности данных на уровне баз данных;

• обеспечение безопасности данных;

• возможность работы в многопользовательских средах;

• возможность импорта и экспорта данных;

• обеспечение доступа к данным с помощью языка SQL;

• возможность составления запросов;

• наличие инструментальных средств разработки прикладных программ.

Производительность СУБД может оцениваться временем выполнения запросов, скоростью поиска информации, временем импортирования баз данных из других форматов, скоростью выполнения операций обновления, вставки, удаления, временем генерации отчёта и др.

Безопасность данных достигается шифрованием прикладных программ и данных, защитой паролем, ограничением доступа к БД.

Целостность данных. В терминах целостности БД администратор обязан следить за тем, чтобы между БД и её определением в словаре данных существовало соответствие. Администратор должен поддерживать средства ограничения обновления БД, которые позволяют обновлять данные только правомочным пользователям.

Технология работы в СУБД включает этапы.

1. Создание структуры базы данных, т.е. определение перечня полей, составляющих запись, типов и размеров полей (числовой, текстовый и т.д.);

2. Установка ключевых полей для обеспечения связей между данными;

3. Ввод и редактирование данных с помощью формы в виде таблицы или с помощью экранных форм, специально созданных пользователем.

4. Обработка данных, содержащихся в таблицах, на основе запросов.

5. Вывод информации с использованием отчётов и без них.

Модели БД

Классификация моделей БД базируется на понятиях о взаимосвязи объектов.

Между таблицами баз данных могут существовать следующие типы связей:

- «один к одному»;

- «один ко многим»;

- «многие ко многим».

По отношении «один к одному» в каждый момент времени одной записи таблицы «1» соответствует не более одной записи таблицы «2».

Такую связь используют для разделения очень широких таблиц, например, для разделения таблицы с информацией о сотрудниках фирмы на две – со служебной и личной информацией.

Связь с отношением «один ко многим» характеризует то, что одной записи таблицы «1» соответствует 0, 1, 2 и более записей таблицы «2».

Отношение «многие ко многим» предполагает, что в каждый момент времени одной записи таблицы «1» соответствует несколько экземпляров таблицы «2» и наоборот.

Реализуется отношение с помощью третьей (связующей) таблицы, ключ которой состоит, по крайней мере, из двух полей, которые являются полями внешнего ключа в исходных таблицах.

Три основных типа моделей БД:

- иерархическая;

- сетевая;

- реляционная.

Иерархическая модель - организация данных в виде древовидной структуры. Дерево представляет собой иерархию элементов. На самом верхнем уровне структуры находится корень дерева. У одного дерева может быть только один корень, остальные – узлы, называемые порождёнными. Каждый узел имеет исходный, находящийся выше него. Запись - множество значений, содержащее одно значение корневого отношения в все веера, доступные от него. Например, в иерархической БД по университету запись образуют данные, относящиеся к одному факультету.

Сетевая модель- сетевые структуры, в которых любой элемент может быть связан с любым другим элементом. Практически по всех СУБД, поддерживающих сетевые модели, между парой типов записей мб объявлено несколько связей, направление и характер связи в сетевых моделях не являются очевидными, как в случае иерархической модели, поэтому имена и направления связей должны указываться как при графическом изображении БД, так и при её описании.

Реляционная модель данных основана на понятии математических отношений. В реляционной модели данные и связи представлены в виде двумерных таблиц (отношений), каждая из которых имеет несколько столбцов с уникальными именами.