7. Уровни абстракции в субд.

На данной схеме мы видим на трех различных уровнях абстракции единую базу данных, которая может быть одной из многих, использующих одну и ту же СУБД.

Подчеркнем, что реально хранится только физическая база данных. Мы же предпочитаем представлять ее себе не на уровне бит, а на более высоком уровне — как совокупность файлов и т. п. (т.е. свои собственные представления о базе данных).

Специальные программные средства СУБД позволяют осуществлять переходы от одного уровня к другому.

Например:

Запрос пользователя к базе перевести на уровень поиска адресов нужных данных в машинной памяти.

Концептуальная база данных — это абстрактное отображение физической БД (равносильно, физическая БД есть реализация концептуальной БД), а представления — являются абстракциями некоторых частей концептуальной БД. Различия в уровнях абстракции между представлениями 1…n и концептуальной БД небольшие. И представление, и концептуальная БД имеют дело с абстракциями такого кода как “пассажир”, и абстрактными связями, как “купил билет на самолет“.

Физическая БД находится на самом нижнем уровне абстракции. Она размещается на устройствах внешней памяти, (например, на магнитных дисках или лентах). Сама по себе физическая база данных может быть представлена на нескольких уровнях абстракции — от уровня записей и файлов, возможно, через уровень логических записей, поддерживаемый операционной системой, в обстановке которой работает СУБД, до уровня бит и физических адресов на запоминающих устройствах.

• Представления — это абстрактная модель некоторой части концептуальной БД или концептуальной схемы.

• Подсхема — абстрактная модель какой-либо части концептуальной схемы.

Например:

Авиалиния может иметь автоматизированную службу продажи билетов, но ни сами программы, ни те, кто с ними работают, не обязаны знать о файлах персонала или запланированных для летчиков рейсах. Необходимо знать о рейсах и возможно частично о персонале (кто из летчиков допущен к полетам на Боинг-747) и абсолютно не нужны сведения о заработной плате или пассажирах на данный рейс.

8. Общие сведения о терминологии баз данных (предметная область, объекты, атрибуты, ключи, связи между объектами)

Под инф-ей понимают любые свед-я о каком-либо событии, сущности, процессе и т.п.

Данные - это признаки или наблюдения, которые только хранятся, но не использ-ся.

В случае использования данных для уменьшения неопределенности знаний о каком-либо объекте данные превращаются в информацию.

База данных (БД) – это поименованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

С позиции моделирования:

• источник информации называют предметной областью (ПрО),

• используемую знаковую систему (способ абстрагирования предметной области) - моделью данных (МД).

• описание предметной области в терминах выбранной модели данных называют концептуальной схемой ПрО.

Предметная область — часть реального мира, которая описывается или моделируется с помощью БД или СУБД.

Модель предметной области создается с использованием понятий информационных объектов и функций, выполняемых этими объектами.

Конструктивные элементы ПрО

Для описания ПрО используют три основных конструктивных элемента :

• сущность,

• атрибут

• связь

Понятие сущности

Сущность ‑ это обобщённое понятие для обозначения множества однородных объектов ПрО, информацию о которых необходимо собирать и хранить в информационной системе.

Сущность определяется своим уникальным именем и перечнем атрибутов, характеризующих свойства сущности.

Информационный объект— идентифицируемый объект реального мира, о котором хранятся описательные данные (люди, счета, изделия, события и т.д.). Информационный объект описывается совокупностью заданных элементов данных (характеристик объекта) которым присваиваются конкретные значения (символы, числа, коды).

Объектом называется элемент предметной области, информацию о котором мы сохраняем.

Объект может быть: реальным (например, человек, изделие или населенный пункт), абстрактным (например, событие, счет покупателя или изучаемый студентами курс).

Основные определения

Элемент данных— характеристика объекта, который определяется именем и одним или совокупностью некоторых значений (величин).

Именами элементов данных могут быть: таб. номер служащего, должность и т.д.

Значение элемента данных определяет эту характеристику для конкретного экземпляра информационного элемента.

Совокупность таких значений представляет собой запись.

Идентификатор— это элемент (совокупность элементов) данных, значение, которого используется для определения одного или нескольких связанных с ним других элементов.

Идентификация— процесс действия идентификатора.

Она может быть: уникальной (однозначной), неуникальной (многозначной).

При однозначной идентификации идентифицируемый элемент (атрибут) является функционально зависимым от ключа.

Ключ — идентификатор, уникально определяющий запись об объекте.

Атрибут ‑ это поименованная характеристика сущности, которая принимает значения из некоторого множества допустимых значений.

Атрибуты моделируют свойства сущности.

Атрибуты — это элементы данных, не входящие в состав ключа. В записи об объекте значения атрибутов идентифицируется значением ключа.

В реляционных моделях БД: набор записей представляется в виде отношения, в котором кортежи соответствуют экземплярам объекта, а атрибуты определяют набор и значение его характеристик.

Связь ‑ это обобщённое понятие, предназначенное для обозначения выделенного в ПрО отношения между двумя или более сущностями. Как и сущности, каждая категория пользователей выделяет связи в соответствии со своей концепцией ПрО.

Традиционными средствами для представления характера взаимосвязей между парами связанных элементов данных являются отображения (двусторонние связи) и ассоциации (односторонние связи).

Предметная область БД определена, если известны существующие в ней объекты, их свойства и отношения (связи).

При описании той или иной ПрО желательно, чтобы соблюдались следующие требования: полнота охвата объектов (сущностей) рассматриваемой области; однозначность атрибутов; возможность включения новых объектов (сущностей).

Бинарные связи

Структурные связи могут быть четырех типов:

1 : 1 - одному экземпляру объекта А соотв-ет строго один экземпляр объекта В.

1 : M - одному экземпляру объекта А соотв-ет более одного экземпляра объекта В.

M : 1 - одному экземпляру объекта В соотве-ет более одного экземпляра объекта А.

M : M - одному экземпляру объекта А соответствует более одного экземпляра объекта В. Одному экземпляру объекта В соответствует более одного экземпляра объекта А.

Структурные элементы базы данных

Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

• имя, например, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения;

• тип, например, символьный, числовой, календарный;

• длина, например, 15 байт, причем будет определяться максимально возможным количеством символов;

• точность для числовых данных, например два десятичных знака для отображения дробной части числа.

Запись - совокупность логически связанных полей.

Экземпляр записи – отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной структуры.

Имя файла
Поле		Признак ключа	Формат поля
Имя (обозначение)	Полное наименование		Тип	Длина	Точность (для чисел)
Номер	№ личного дела	*	Симв	5
Фамилия	Фамилия студента		Симв	15
Имя	Имя студента		Симв	10
Отчество	Отчество студента		Симв	15
Дата	Дата рождения		Дата	8

Рис. 6 Описание логической структуры записи файла СТУДЕНТ

В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами: первичными (ПК), вторичными (ВК).

Первичный ключ (ПК) - это одно или несколько полей, однозначно идентифицирующих запись.

Если первичный ключ состоит из одного поля, он называется простым, если из нескольких полей - составным ключом.

Вторичный ключ (ВК) - это одно или несколько полей, которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков.

В отличие от первичного, значение вторичного ключа может повторяться в нескольких записях файла, то есть он не является уникальным.

Если по значению первичного ключа может быть найден один единственный экземпляр записи, то по вторичному - несколько.