МОДУЛЬ 3 (ЧАСТЬ 2). ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ (12 ч).
Лекция № 1. Программные средства реализации информационных процессов. Основы баз данных (2 ч)
по теме
«Модели данных. Общее понятие о базах данных (БД) и базах знаний. Основные понятия систем управления базами данных (СУБД). Экспертные системы».
Общие понятия о базах данных (БД)
Данные – это формализованная информация, пригодная для последующей обработки, хранения и передачи средствами автоматизации профессиональной деятельности.
База данных (БД) - это совокупность взаимосвязанных и структурированных данных и связей между ними.
Например, БД банков, Пенсионного фонда, БД системы продажи билетов.
Реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться в базе данных и быть доступна называется сущностью.
Классификация бд
1. По характеру информации БД бывают фактографическими и документальными.
В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Например, БД книжного фонда библиотеки или БД студентов вуза.
Документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную. Например, БД законодательных актов по уголовному праву или БД музыкальных записей. Первая из них будет включать в себя тексты законов; вторая — тексты и ноты песен; биографическую и творческую справочную информацию о композиторах, поэтах, исполнителях; звуковые записи и видеоклипы.
Современные информационные технологии постепенно стирают границу между фактографическими и документальными БД. Существуют средства, позволяющие легко подключать любой документ (текстовый, графический, звуковой) к фактографической базе данных.
Далее будет идти речь только о фактографических базах данных.
2. По способу хранения данных БД бывают централизованные и распределенные.
Если различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной БД. Например, информацию в Internet, объединенную паутиной WWW, можно рассматривать как распределенную базу данных. Распределенные БД создаются также и в локальных сетях.
3. По структуре организации данных (модель БД) БД бывают реляционные, иерархические и сетевые.
Ядром любой БД является модель данных.
Модель данных – совокупность структур данных (структурированное представление данных) и операций их обработки.
Реляционная модель БД представляет собой совокупность взаимосвязанных двумерных таблиц. Название “реляционная” (в переводе с английского relation – отношение) связано с тем, что каждая запись в таблице содержит информацию, относящуюся только к одному конкретному объекту. В реляционной базе данных структуру таблиц составляют столбцы, которые называют полями (или атрибутами), и строки, именуемые записями.
Для иерархических структур характерна подчиненность объектов нижнего уровня объектам верхнего уровня (пример – файловая структура на диске) и образующих перевернутое по структуре дерево (граф). В иерархической модели БД подчиненный элемент данных всегда связан только с одним исходным (между верхними и нижними объектами отношение «один-ко-многим»).
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 уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. К каждой записи БД существует только один (иерархический) путь от корневой записи.
Рис. 1. Иерархическая модель данных.
Сетевая структура (модель) данных предполагает несколько уровней взаимосвязанных объектов (отношение между ними «многие-ко-многим»). В ней любой тип данных может быть и главным, и подчиненным.
База данных, 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.
Рис. 2. Сетевая модель данных.
Иерархические и сетевые базы данных являются гораздо менее распространенными, чем реляционные и не могут быть реализованы с помощью наиболее популярных программных средств.