ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ БАЗ ДАННЫХ

Цели обучения: формирование у учащихся системы базовых понятий теории баз данных.

Ожидаемые результаты обучения: учащиеся должны знать:

назначение и актуальность баз данных, а также классы задач, для решения которых базы данных целесообразно использовать;

основные понятия теории баз данных (данные, база данных, банк данных, система управления базами данных, администратор баз данных).

Основные определения баз данных

В теории баз данных понятия «данные» и «информация» являются синонимами.

Все задачи обработки данных (так называемые невычислительные задачи) предполагают использование простого алгоритма обработки данных и сложное представление обрабатываемых данных.

Для решения таких задач появляется новое понятие «база данных» и используются системы управления базами данных.

Базаданных(БД) – системахраненияинформациивструктурированномвиде. База данных – совокупность экземпляров различных типов записей и

отношений между записями и элементами.

Банк данных – система языковых, алгоритмических, программных, технических и организационных средств поддержки интегрированной совокупности данных, а также сами эти данные, представленные в виде баз данных.

Система баз данных (database system) – это компьютеризированная система хранения записей. Основная цель системы баз данных состоит в хранении информации и предоставлении ее по требованию пользователя.

Для упрощения будем предполагать, что все данные в системе хранятся в одной базе данных.

Администратор данных (АД) – это специалист, отвечающий за стратегию и политику принятия решений, связанных с данными предприятия. Администратор базы данных (АБД) – это специалист, обеспечивающий необходимую техническую поддержку выполнения этих решений.

Актуальность баз данных

Преимущества системы баз данных по сравнению с традиционным бумажным методом содержания записей состоит в следующем:

компактность;

скорость;

низкие трудозатраты;

применимость.

5

Основные понятия реляционной модели данных (РМД)

Цели обучения: формирование у учащихся системы базовых понятий теории реляционных баз данных.

Ожидаемые результаты обучения. Учащиеся должны знать:

понятие «реляционная модель данных» и ее основные признаки;

аспекты данных, изучаемых реляционной моделью данных;

основные реляционные объекты данных (отношение, поле, запись, кортеж, кардинальное число, степень, первичный ключ, домен);

свойства отношений.

Модель данных – это средство абстракции, которое интерпретирует информационное содержание данных предметной области, частично представляя и ее семантику, т. е. средство, передающее некоторые знания о реальном мире (предметной области).

Реляционная модель данных – это модель, основанная на следующих принципах:

данные для пользователя передаются в виде таблиц (и никак иначе);

пользователю предоставляются операторы (например, для выборки данных), генерирующие новые таблицы из старых.

Реляционная СУБД – основана на реляционной модели данных. Достоинства реляционных СУБД:

простота инструментальных средств поддержки модели;

соответствие СУБД техническим возможностям ПК.

Недостатки реляционных СУБД:

жесткость структуры данных (ограничения на поля);

зависимость скорости работы СУБД от размера базы данных. Реляционная БД представляет собой множество отношений (или таблиц). Реляционная модель представляет собой формальную теорию, которая

лежит в основе реляционных систем. Реляционная модель изучает материал только на логическом уровне и рассматривает три аспекта данных:

структуру данных (объекты данных);

целостность данных;

обработку данных (операторы).

Реляционные объекты данных

Отношение – объект реляционной модели, который состоит из:

заголовка отношения – состоит из множества атрибутов;

тела отношения – состоит из множества кортежей.

Строки в отношении называются записями, а столбцы – атрибутами (полями).

Кортеж соответствует записи (строке таблицы).

6

Кардинальное число отношения – это количество кортежей отношения. Степень отношения – это количество атрибутов.

Первичный ключ – уникальный идентификатор для таблицы, т. е. столбец или такая комбинация столбцов, что в любой момент времени не существует двух строк, содержащих одинаковое значение в этом столбце или комбинации столбцов.

Домен – это общая совокупность значений, из которой берутся настоящие значения для определенных атрибутов определенного отношения.

Ниже в табл. 1 приведено соответствие формальных реляционных терминов их неформальным эквивалентам. В дальнейшем мы будем пользоваться только формальной терминологией РМД.

Таблица 1

Соответствие формальных реляционных терминов их неформальным эквивалентам

На рис. 1 показаны рассмотренные выше объекты РМД.

Рис. 1. Основные объекты РМД

7

Домены

Скаляр – наименьшая семантическая единица данных (номер курса, название города и т. д.

Домен – именованное множество скалярных значений одного типа. Домены являются общими совокупностями значений, из которых бе-

рутся реальные значения атрибутов.

Каждый атрибут должен быть определен на единственном домене (или на основе одного домена): значения атрибута должны браться из этого домена. Домены ограничивают сравнения: сравниваемые значения должны принадлежать одному домену. В своей основе домен является типом данных.

Ограничения на названия:

домены имеют уникальные имена в базе данных;

именованные отношения имеют уникальные имена в базе данных;

атрибуты имеют уникальные имена в содержащем их отношении (даже если содержащее их отношение не именовано!).

Замечание: желательно называть атрибуты таким же именем, что и лежащий в основе домен, или так, чтобы, например, в имени атрибута содержалась ключевая часть имени домена.

Свойства отношений

1. Отношения не содержат одинаковых кортежей. Следствия:

отношение и таблица – это не одно и то же, так как таблица (в общем случае) может содержать одинаковые строки, а отношение не может содержать одинаковых кортежей;

всегда существует первичный ключ (точнее, всегда существует по крайней мере один потенциальный ключ).

2. Кортежи не упорядочены сверху вниз.

3. Атрибуты не упорядочены слева направо.

4. Все значения атрибутов атомарные, т. к. все лежащие в основе домены содержат только атомарные значения.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение понятия «база данных», «система баз данных», «администратор баз данных».

2.Назовите признаки реляционных СУБД.

3.Дайте определение понятия «реляционная модель данных».

4.Дайте определение понятия «отношение».

5.Что представляет собой заголовок отношения?

6.Что представляет собой тело отношения?

7.Какова роль домена в реляционной модели данных?

8