Введение

Человечество вступило в новый этап своего развития - переход от индустриального общества к информационному. Это означает, что информация становится важнейшим стратегическим ресурсом. Тем более важным является умение современного менеджера эффективно работать с информацией: быстро находить нужную информацию, упорядочивать имеющуюся, хранить ее и защищать.

Базы данных – необходимая составляющая технологии автоматизированного офиса, поэтому умение эффективно работать с базами данных является залогом успешной работы любого менеджера.

Учебное пособие «Информационное обеспечение управления, часть I» основывается на знаниях, полученных при изучении высшей математики, информатики и пакета прикладных программ Microsoft Office.

Глава 1. Основные понятия баз данных

1. Модели представления данных в базах данных

База данных (БД) — совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.Данные, относящиеся к некоторой предметной области, объединяются и структурируются таким образом, чтобы над ними можно было выполнять необходимые операции: обновлять, добавлять новые данные, удалять ненужные, извлекать данные, отвечающие условиям поиска. Типичные примеры такой информации: телефонный справочник, сведения о студентах вуза, записи о заказах товаров и т.д.

До появления компьютеров вся эта информация хранилась в папках или картотеках. На каждом листе бумаги или на карточке был напечатан бланк формы, в котором были оставлены пустые места для заполнения данными. Например, в личной карточке студента нужно было заполнить графы для указания фамилии, имени и отчества, даты рождения и других сведений. Информация, относящаяся к отдельному студенту, хранилась на нескольких карточках. Это обстоятельство доставляло немало неудобств сотрудникам деканата, так как простая смена фамилии при невнимательности сотрудника, вносившего изменения в БД, могла привести к появлению «фиктивного» студента. Весьма затруднителен был и поиск нужной информации. Нередко для получения справки приходилось перебирать сотни личных карточек. Использование компьютеров позволило устранить многие проблемы, характерные для некомпьютерных БД. При правильном проектировании компьютерной БД добавление в нее новой информации и модификация уже существующих данных перестает быть трудной задачей, чреватой ошибками. С помощью компьютера можно быстро найти нужные сведения, причем критерий поиска может быть весьма сложным. Резко упростились подготовка и печатание различных отчетов и информационных справок. Но, чтобы возможности компьютера при работе с БД были использованы в полной мере, необходимо при ее создании соблюдать определенные правила организации информации и пользоваться программным обеспечением, специально предназначенным для этих целей. Часто пользователи хранят данные в виде документов Wordили таблицExcel. Однако работа с информацией, содержащейся в изолированных файлах, весьма затруднительна. Как текстовые редакторы, так и электронные таблицы имеют свою сферу применения и не в состоянии обеспечить полноценную поддержку таких традиционных функций БД, как:

• хранение больших массивов информации;

• исключение или сведение к минимуму дублирования данных;

• установление и поддержка связей между данными;

• защита целостности данных

• предотвращающих появление в БД некорректных данных;

• быстрый доступ к нужной информации;

• обеспечение секретности;

• простота внесения изменений;

• возможность одновременного доступа к информации для нескольких пользователей.

Чтобы обеспечить выполнение этих требований, данные в БД должны иметь определенную структуру.

Модель – способ структурирования данных, описания взаимосвязей между данными.

Очевидные требования к модели:

• она должна быть достаточно универсальной, позволяя работать с данными различной структуры и сложности.

• должна допускать автоматическую обработку данных, т.е. должна быть реализуема программными средствами.

• должна быть наглядной, «прозрачной».

Поскольку задача описания структуры данных средствами выбранной модели возлагается на разработчика (человека), то чем сложнее модель – тем труднее избежать ошибок при проектировании.

В зависимости от того, какой способ описания структуры данных используется при создании БД, различают иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные и гибридные БД.

Иерархические модели

Модель (как видно из названия) представляет данные в виде иерархии (рис. 1.1.). Модель ориентирована на описание объектов, находящихся между собой в отношении подчинения. Например, структура кадров некоторой организации. Организация состоит из отделов, каждый отдел имеет руководителя и сотрудников. Другой пример: объект «колесо» является составной частью объекта «автомобиль». Между автомобилем и колесом имеется связь, смысл которой можно озвучить следующим образом: объект «автомобиль» включает в себя несколько объектов «колесо».

Сетевая модель

Сетевая модель (рис. 1.2.) представляет собой развитие иерархической. Модель позволяет описывать более сложные виды взаимоотношений между данными. Однако расширение возможностей достигается за счет большей сложности реализации самой модели и трудности манипулирования данными.

Реляционная модель

В реляционной модели (рис. 1.3) данные представляются в виде таблиц, состоящих из строк и столбцов. Каждая строка таблицы – информация об одном конкретном объекте, столбцы содержат свойства этого объекта. Взаимоотношения между объектами задаются с помощью связей между столбцами таблиц. Реляционная модель на сегодняшний день наиболее распространена. Она достаточно универсальна и проста в проектировании.

Объектная модель

В этой модели данные представляются в форме объектов. Объект имеет набор свойств, называемых атрибутами, и может включать в себя также процедуры для обработки данных, которые называютметодами. Объекты, имеющие одинаковые наборы атрибутов и различающиеся только их значениями, образуют некоторый класс объектов. Например, класс «клиент» может иметь следующие атрибуты: «фамилия», «имя», «отчество», «номер кредитной карты».

Для каждого объекта из этого класса определены конкретные значения перечисленных атрибутов. Говорят, что объект является экземпляромкласса. На основе существующего класса могут создаваться новые, наследующие свойства исходного. При этом исходный класс именуется родителем нового класса. Производный класс называютпотомкомисходного. При этом объекты – экземпляры класса-потомка принадлежат также и родительскому классу, поскольку обладают всеми его атрибутами. Пример: на основе класса «клиент» может быть определен класс «постоянный клиент». Новый класснаследуетатрибуты родительского и при этом добавляется новый атрибут – «процент скидки». Все постоянные клиенты продолжают оставаться клиентами в прежнем понимании, но о них имеется еще и дополнительная информация. В настоящее время не существует единого подхода к реализации объектных баз данных. Объектный подход – набор общих принципов, которые могут применяться при проектировании различных приложений.

Гибридные модели

В некоторых приложениях предпринимаются попытки смешения различных моделей представления данных. Пример такого смешения – объектно-реляционная модель. В ней использовано некоторое сходство между реляционной и объектной идеологией. Строки таблиц реляционной модели соответствуют объектам объектной модели, столбцы таблиц – атрибутам объектов. Таблицы в целом являются аналогом классов. Отсюда вытекает возможность введения наследования при определении таблиц – таблица-потомок содержит те же столбцы, что и родительская, и, кроме того – дополнительные, определенные при наследовании. По идее создателей, объектно-реляционная модель должна унаследовать от реляционной легкость описания и манипулирования данными, а от объектной – возможность определения более сложных взаимоотношений между объектами.

В данном пособии мы будем рассматривать реляционные БД.

Информация в реляционных БД хранится в виде двумерных таблиц. В каждой таблице содержатся сведения о наборе объектов определенного типа (людях, товарах и т.д.). Строки таблицы называются записями. Любая запись в таблице содержит информацию об отдельном объекте (человеке, товаре). Столбцы таблицы называются полями. В нем содержится информация о каком-либо свойстве описываемых объектов. Все записи состоят из одинакового набора полей.

Например, если таблица содержит сведения о студентах, то в каждой ее записи (строке) хранится информация о конкретном студенте (объекте). В одно поле (столбец) помещается его код, в другое — номер учебной группы, в третье — фамилия и т.д. Значения в каждом поле относятся к одному типу данных: числа, строки символов, даты (см. рис.1.4).

Свойства объекта - поля

КодСч	Фамилия	Имя	Отчество	Специальность	Курс	Группа
1	Иванова	Елена	Петровна	МГТ	1	107

Сам объект (Иванова Елена Петровна) - запись

Рис. 1.4

Пересечение отдельной записи и отдельного поля называется ячейкой, а сами данные в отдельной ячейке называются значением в поле или элементом таблицы. В каждой ячейке указываются значения свойств объекта: какая именно фамилия, какое именно имя и т.д.

В тривиальном случае БД состоит из одной таблицы, но обычно она включает несколько взаимосвязанных таблиц. Связь (relation) между таблицами осуществляется через общие поля. Установление связи между таблицами в реляционной БД позволяет извлекать и объединять информацию сразу из нескольких таблиц.