Дисциплина «Информатика», ИМЭК (2 семестр)
Лекция № 11.
[слайд 1]
ВВЕДЕНИЕ В БАЗЫ ДАННЫХ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ.
[слайд 2]
План:
1. Общее понятие о базах данных (БД). Информационные системы (ИС).
2. Классификация БД и СУБД.
3. Модели данных (МД).
4. Основы проектирования реляционных баз данных (РБД).
ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О БАЗАХ ДАННЫХ (БД).
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (ИС).
[слайд 3]
ИС обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области.
Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Цель любой ИС – обработка данных об объектах реального мира. Совокупность данных, хранящихся в информационной системе, называется БД. В широком смысле слова БД – это 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, например, предприятие, вуз и т.д.
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 – это введение соглашений о способах представления данных.
[слайд 5]
БД – организованная в соответствии с определёнными правилами совокупность данных, хранящаяся в памяти компьютера, характеризующая актуальное состояние некоторой предметной области и используемая для удовлетворения информационных потребностей пользователей
В современной технологии БД предполагается, что создание БД, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария – системы управления базами данных.
[слайд 6]
Системой управления базами данных – это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания БД, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.
Подобные системы служат для поддержания базы данных в актуальном состоянии и обеспечивают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках представленных пользователям полномочий.
Для эффективной работы с БД СУБД должна обеспечивать непротиворечивость и объективность данных.
Поиск данных в БД – процедура выделения из множества записей подмножества, записи которого удовлетворяют поставленному условию.
[слайд 7]
2. Классификация бд и субд.
[слайд 8]
По технологии обработки данных БД подразделяются на централизованные и распределенные.
[слайд 9]
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.
[слайд 10]
Распределенная БД состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
[слайд 11]
По способу доступа к данным БД разделяются на БД с локальным доступом и БД с удаленным (сетевым) доступом.
[слайд 12]
Классификация БД по модели данных: иерархические, сетевые, реляционные, объектные, объектно-ориентированные.
[слайд 13]
3. Модели данных.
Ядром любой БД является модель данных. Модель данных – совокупность структур данных (структурированное представление данных) и операций их обработки.
Существует три вида моделей данных: сетевая, иерархическая и реляционная (табличная).
[слайд 14]
Иерархическая модель данных
Иерархическая модель данных (ИМД) представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое по структуре дерево (граф). ИМД организует реализует логические связи: родо-видовые отношения или отношения «целое-часть».
К основным понятиям иерархической структуры относятся уровень, узел и связь. Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. 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 (персом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях.
[слайд 15]
Графическим способом представления иерархической структуры является дерево (граф). К каждой записи БД существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как видно из рис. №, для записи С4 путь проходит через записи А и B3.
Рис. 1. Иерархическая модель данных
[слайд 16]
Пример: иерархическое представление => административная структура высшего учебного заведения:
Академия - отделение - институт - группа (студенческая).
Рис. 2. Иерархическое представление структуры «академия - отделение - институт - группа (студенческая)»
[слайд 17]
Пример. Пример, представленный на рис. 3, иллюстрирует использование иерархической модели БД. Для рассматриваемого примера иерархическая структура правомерна, так как каждый студент учится в определенной (только одной) группе, которая относится к определенному (только одному) институту.
Рис. 3. Пример иерархической структуры БД
[слайд 18]
Сетевая модель данных
БД, реализующие сетевую модель данных, представляют зависимые данные в виде наборов записей и связей между ними. В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. На рис. 4 изображена сетевая структура БД в виде графа.
Рис. 4. Сетевая модель данных
[слайд 19]
Пример. БД содержит сведения о студентах, участвующих в НИРС. Возможно участие одного студента в нескольких НИРС, а также участие нескольких студентов в разработке одной НИРС. Графическое изображение описанной в примере сетевой структуры, состоящей только из двух типов записей, показано на рис. 5. Единственное отношение представляет собой сложную связь между записями в обоих направлениях.
Рис. 5. Пример сетевой структуры БД
[слайд 20]