6. Базы данных
Под базой данных понимают поименованную совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области (например, можно говорить о базе данных университета, фирмы и т.п.). По технологии обработки данных выделяют централизованные и распределенные базы данных (БД). Централизованная база хранится в памяти одного компьютера. Если этот ПК входит в состав сети ЭВМ, то возможен распределенный доступ к данным базы. Распределенная база данных состоит из нескольких возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых на разных компьютерах. По способу доступа к данным централизованные базы могут быть разделены на базы данных с локальным доступом и с сетевым (удаленным) доступом. В последнем случае возможны следующие варианты архитектуры системы взаимодействия с данными:
- архитектура файл-сервер;
- архитектура клиент-сервер.
Ниже представлена первая технология. Она предполагает, что один из компьютеров сети играет роль сервера файлов централизованной базы данных. Другие машины являются рабочими станциями (РС), с помощью которых пользователи получают доступ к данным БД. С этой целью со стороны РС посылается запрос, в ответ на который от сервера поступают необходимые файлы, специфическая обработка которых выполняется средствами РС.
Хранит
файлы БД
Запрос
Файлы
данных
РС – рабочая станция
Т
ехнология
клиент-сервер (представлена на следующем
рисунке) предполагает, что основная
обработка запрашиваемых данных
выполняется на сервере БД унифицированным
для всех запросов образом. В результате
на РС поступают нужные данные, а не
содержащие их файлы. Таким образом,
технология клиент-сервер обеспечивает
целостность данных и освобождает клиента
от необходимости извлечения данных из
файлов собственными методами. Клиенту
достаточно правильно сформировать
запрос на специализированном языке SQL
(Structured Query Language).
Запрос
Данные
6.1. Модели организации данных
Понятие БД связано с такими понятиями, как запись, ее поля, таблицы, содержащие конкретные экземпляры записей, и файлы, хранящие таблицы. Ядром любой базы является модель ее данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели представляются объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Системы управления БД (СУБД) могут быть основаны на использовании иерархической, сетевой, реляционной моделей, а также их комбинации.
Иерархическая структура отражает характер соподчинения одних объектов модели другим. Схематически такая модель имеет вид ориентированного графа (перевернутого ‘дерева’), содержащего связанные друг с другом вершины. Каждая вершина (узел) – это совокупность полей данных, описывающих некоторый объект. К каждой записи БД существует только один иерархический путь от корневой записи. Число корневых записей определяется задачей; для каждой из них будет построено свое ‘дерево’, как показано ниже. По названной модели организована файловая структура компьютера.
Уровень
1
Уровень 2
Уровень 3
Сетевая модель использует аналогичные понятия, но в ней, в отличие от иерархической модели, каждый узел может быть связан с любым другим.
Реляционная модель основана на удобном для пользователя табличном представлении данных с возможностью использования для обработки данных формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления. Модель была предложена американским ученым Э.Ф. Коддом в 1970 г. Модель предполагает организацию данных в виде двумерных таблиц с определенными свойствами. Поле записи, которое однозначно определяет соответствующую запись в таблице, называют ключевым (ключом). Ключ может быть простым или составным (когда несколько полей определяют запись). Примерами ключей могут служить номер телефона, номер зачетной книжки студента и т.п. Чтобы связать две таблицы друг с другом, необходимо ввести ключ одной из них в состав ключа другой (допускается совпадение ключей). Таблицы содержат информацию о реальных объектах выбранной предметной области. При конструировании таблиц пользуются понятием информационного объекта. Информационный объект – это описание некоторой сущности (реального объекта, явления, процесса, события) в виде логически связанных полей (реквизитов). Ниже приведены описания некоторых сущностей.
СТУДЕНТ = (Номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата, Группа)
СЕССИЯ = (Номер, Оценка1, Оценка2, Оценка3, Оценка4, Результат)
СТИПЕНДИЯ = (Результат, Процент)
Можно представить следующую модель взаимодействия сущностей.
Информационный объект имеет множество реализаций – экземпляров объекта, каждый из которых представлен совокупностью конкретных значений его реквизитов и идентифицируется значением ключа. Для сущности СТУДЕНТ ключевым является поле Номер (№ зачетной книжки), а остальные поля – описательные. Через поле Номер таблица СТУДЕНТ связана с таблицей СЕССИЯ, которая для связи с таблицей СТИПЕНДИЯ содержит внешний ключ Результат, определяющий размер стипендии (Процент) в процентах от базового ее размера. Компактно информационный объект может быть представлен с указанием числа его экземпляров и имени ключа так.
