Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Базы данных. Учебное пособие для обучающихся по направлению подготовки 09.03.03 «Прикладная информатика»
.pdf
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«БУРЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ
В. Р. ФИЛИППОВА»
БАЗЫ ДАННЫХ
Составители
Т.Ж. Базаржапова, О. А. Гармаева, А.Ю. Хаптахаев
Допущено Методическим советом Бурятской ГСХА в качестве
учебного пособия для обучающихся
по направлению подготовки 09.03.03 «Прикладная информатика»
Улан-Удэ
БГСХА им. В.Р. Филиппова
2022
УДК 681.3 (07)
Б172
Протокол методического совета ФГБОУ ВО «Бурятская
государственная сельскохозяйственная академия
имени В.Р. Филиппова» №3 от 10.11.2021 г.
Рецензенты:
Т.В. Немчинова – к.п.н., доцент кафедры «Информатика и вычислительная техника» ФГБОУ ВО «Бурятский государственный
университет имени Доржи Банзарова»;
Е.О. Ванзатова – к.э.н, доцент кафедры «Информатика и информационные технологии в экономике» ФГБОУ ВО «Бурятская ГСХА
имени В.Р.Филиппова»
Б172 Базы данных: учебное пособие для обучающихся по
направлению подготовки 09.03.03 «Прикладная информатика» / Сост.: Т.Ж. Базаржапова, О.А. Гармаева, А.Ю. Хаптахаев.
– Улан-Удэ: ФГБОУ ВО БГСХА, 2022. – 84 с.
В пособии изложены теоретические и практические основы
организации баз данных, являющиеся важнейшей подсистемой различных
типов автоматизированных информационных систем.
Учебное пособие содержит материал для самостоятельного изучения
и выполнения практических заданий по дисциплине «Базы данных».
Предназначено для обучающихся всех форм обучения по направлению
09.03.03 «Прикладная информатика» и широкого круга читателей, интересующихся данной темой.
УДК 681.3 (07)
© Базаржапова Т.Ж., Гармаева О.А., Хаптахаев А.Ю., составление, 2022
© ФГБОУ ВО БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2022
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................4
БАЗЫ ДАННЫХ......................................................................................6
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ (СУБД)................11
КОНЦЕПЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БД............................................13
ПОСТРОЕНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ........................................................21
СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ..............................................................40
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ...........................77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................81
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...............................82
3
ВВЕДЕНИЕ
Основные идеи современных информационных систем базируются на концепции баз данных. Согласно данной концепции, основой
информационных систем являются данные, которые должны быть
организованы в базы данных в целях адекватного отображения изменяющегося реального мира и удовлетворения информационных
потребностей пользователей.
В данном пособии мы рассмотрим основные понятия, связанные
с понятием базы данных, этапы проектирования баз данных, технологии работы с ними.
Одним из важных понятий в теории баз данных является понятие
информации и данных. Под информацией понимаются любые сведения о каком-либо событии, процессе, объекте. Данные – это информация, представленная в определенном виде, позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и дальнейшую обработку человеком
или информационным средством. Для компьютерных технологий
данные – это информация в дискретном, фиксированном виде, удобная для хранения, обработки ЭВМ, а также для передачи по каналам
связи.
База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области, или иначе БД – совокупность взаимосвязанных
данных при такой минимальной избыточности, которая допускает
их использование оптимальным образом для одного или нескольких
приложений в определенной предметной области.
Не менее важную роль играют и пользователи базы данных. Условно их можно разделить на администраторов, обслуживающий
персонал, пользователей БД. Под администратором БД понимается
человек или группа лиц, которые принимают решения, участвуют
в разработке БД, осуществляют контроль правильности функционирования. Обслуживающий персонал – это лица, прямыми обязанностями которых является создание и поддержание корректного
функционирования БД. К обслуживающему персоналу относятся
разработчики и администраторы БД, аналитики, программисты.
Для получения доступа к базе данных необходима система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного
4
использования БД многими пользователями.
Одну или несколько БД, СУБД, словарь или каталог данных, администратора, обслуживающий персонал, вычислительную систему
возможно объединить в информационную систему. Словарь и каталог данных служит для централизованного накопления и описания
ресурса данных. Вычислительная система включает программные
и аппаратные средства. Под информационной системой понимается
система, реализующая автоматизированный сбор, обработку, манипулирование данными, функционирующая на основе ЭВМ и других
технических средств и включающая соответствующее программное
обеспечение (ПО) и персонал.
Значительная часть современных информационных систем, систем управления базами данных способны работать на компьютерах
различной архитектуры под управлением разных операционных систем.
В рамках данного учебного пособия предстоит выполнить концептуальную модель базы данных, построить логическую и физическую модели, познакомиться с СУБД Access, выполнить реализацию
базы данных в данном программном приложении. Такое изучение
основных понятий базы данных, ее проектирования и построения
в дальнейшем поможет обучающимся быть готовым к изучению
информационных систем.
5
БАЗЫ ДАННЫХ
Вокруг нас много фактов, много сведений, но пока они никак не
собраны, они для нас бесполезны. Мы их собираем, структурируем и
сохраняем. И именно это сохраненное структурирование называется
данными, а то, что их хранит ‒ базой данных. Но пока эти данные
просто где-то лежат собранные, они для нас тоже в принципе бесполезны. Поэтому существует прослойка над базами данных ‒ СУБД.
Это то, что позволяет нам доставать данные, сохранять их и анализировать. Таким образом, данные, которые мы получаем, мы превращаем в информацию, которую уже можем вывести пользователю. Пользователь получает знания и применяет их.
В литературе предлагается множество определений понятия «база
данных», отражающих мнение разных авторов, однако общепризнанная единая формулировка отсутствует. Приведем определения из государственных стандартов.
База данных ‒ совокупность данных, организованных по опреде-
ленным правилам, предусматривающим общие принципы описания,
хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных
программ [1].
База данных ‒ совокупность данных, хранимых в соответствии со
схемой данных, манипулирование которыми выполняют в соответствии с правилами средств моделирования данных [2].
При работе с базами данных пользователям предоставляется возможность выполнять множество различных операций:
- добавлять новые пустые файлы в базу данных;
- вставлять новые данные в существующие файлы;
- получать данные из существующих файлов;
- изменять данные в существующих файлах;
- удалять данные из существующих файлов;
- удалять существующие файлы из базы данных;
- производить поиск и отбор данных согласно определенным кри-
териям.
Существует огромное количество разновидностей баз данных,
различающихся по различным критериям. Основная классификация
БД приведена ниже на рисунке 1.
6
Рис. 1. Классификация БД
По характеру хранимой информации фактографические и документальные. В фактографических БД содержатся краткие сведения
описываемых объектов, представленных в строго определенной форме. В документальных БД находится обширная информация самого
разного типа: текстовая, графическая, звуковая, мультимедийная.
По технологии обработки данных и хранения данных БД подразделяются на централизованные и распределенные.
Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе.
Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях.
Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно,
пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой
осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы
данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым)
доступом.
Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:
7
- файл-сервер;
- клиент-сервер.
По структуре организации данных: иерархические, сетевые и ре-
ляционные.
Иерархические базы данных – это самая первая модель представления данных, в которой все записи базы данных представлены в
виде дерева, с соотношением предок-потомок.
Сетевая база данных – это база данных, в которой одна запись может участвовать в нескольких отношениях предок-потомок. Т.е. фактически, база данных представляет собой не дерево, а граф.
И иерархическая, и сетевая модели достаточно просты, однако
они имеют общий недостаток: для того, чтобы получить ответ даже
на простой вопрос, программист должен был написать программу,
которая просматривала базу данных, двигаясь по указателям от одной записи к другой. Написание программы занимало некоторое время, и часто к тому моменту, когда такая программа была написана,
необходимость в получении данных уже не требовалась. Поэтому в
середине 80-х годов 20 века произошел практически повсеместный
переход к реляционным базам данных.
Использование реляционных баз данных было предложено доктором Эдгаром Коддом (Эдгар Франк «Тед» Кодд, британский ученый) из компании IBM в 1970 году. Понятие «реляционный» основа-
но на англ. relation («отношение, зависимость, связь»).
В реляционной базе данных вся информации представляется в
виде таблиц, и любые операции над данными – это операции над таблицами. Таблицы строят из строк и столбцов. Строки – это записи,
а столбцы представляют собой структуру записи (каждый столбец
имеет определенный тип данных и длину данных). Строки в таблице
не упорядочены – не существует первой или десятой строки. Однако
поскольку на строки необходимо как-то ссылаться, то вводится понятие «первичный ключ». Используя первичный ключ, можно однозначно ссылаться на любую строку таблицы.
К числу достоинств реляционного подхода можно отнести:
- наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют
сравнительно просто моделировать большую часть распространенных предметных областей и допускают точные формальные определения, оставаясь интуитивно понятными;
8
- наличие простого и в то же время мощного математического
аппарата, опирающегося, главным образом, на теорию множеств и
математическую логику и обеспечивающего теоретический базис
реляционного подхода к организации БД;
- возможность ненавигационного манипулирования данными без
необходимости знания конкретной физической организации баз данных во внешней памяти.
Кодд сформулировал двенадцать правил, которым должна соот-
ветствовать настоящая реляционная база данных.
1. Правило информации. Вся информация в базе данных должна
быть представлена исключительно на логическом уровне и только
одним способом - в виде значений, содержащихся в таблицах.
2. Правило гарантированного доступа. Логический доступ ко всем
и каждому элементу данных (атомарному значению) в реляционной
базе данных должен обеспечиваться путем использования комбинации имени таблицы, первичного ключа и имени столбца. Согласно
данному правилу, имя таблицы позволяет найти требуемую таблицу,
имя столбца позволяет найти требуемый столбец, а первичный ключ
позволяет найти строку, содержащую искомый элемент данных.
3. Правило поддержки недействительных значений. В настоящей
реляционной базе данных должна быть реализована поддержка недействительных значений, которые отличаются от строки символов
нулевой длины, строки пробельных символов и от нуля или любого другого числа и используются для представления отсутствующих
данных независимо от типа этих данных. Другими словами, это правило требует, чтобы отсутствующие данные можно было представить с помощью недействительных значений (NULL).
4. Правило динамического каталога, основанного на реляционной
модели. Описание базы данных на логическом уровне должно быть
представлено в том же виде, что и основные данные, чтобы пользователи, обладающие соответствующими правами, могли работать с
ним с помощью того же реляционного языка, который они применяют для работы с основными данными.
Это значит, что реляционная база данных должна сама себя описывать. Отсюда следует, что база данных должна содержать набор
системных таблиц, описывающих структуру самой базы данных.
5. Правило исчерпывающего подъязыка данных. Реляционная си-
9
стема может поддерживать различные языки и режимы взаимодействия с пользователем (например, режим вопросов и ответов). Однако должен существовать, по крайней мере, один язык, операторы
которого можно представить в виде строк символов в соответствии
с некоторым четко определенным синтаксисом и который в полной
мере поддерживает следующие элементы:
- определение данных;
- определение представлений;
- обработку данных (интерактивную и программную);
- условия целостности;
- идентификацию прав доступа;
- границы транзакций (начало, завершение и отмена).
Это правило требует, чтобы СУБД использовала язык реляцион-
ной базы данных, например, SQL.
6. Правило обновления представлений. Все представления, которые теоретически можно обновить, должны быть доступны для обновления.
7. Правило добавления, обновления и удаления. Возможность работать с отношением как с одним операндом должна существовать
не только при чтении данных, но и при добавлении, обновлении и
удалении данных.
8. Правило независимости физических данных. Прикладные программы и утилиты для работы с данными должны на логическом
уровне оставаться нетронутыми при любых изменениях способов
хранения данных или методов доступа к ним.
9. Правило независимости логических данных. Прикладные программы и утилиты для работы с данными должны на логическом
уровне оставаться нетронутыми при внесении в базовые таблицы
любых изменений, которые теоретически позволяют сохранить нетронутыми содержащиеся в этих таблицах данные.
10. Правило независимости условий целостности. Должна существовать возможность определять условия целостности, специфические для конкретной реляционной базы данных, на подъязыке реляционной базы данных и хранить их в каталоге, а не в прикладной
программе.
11. Правило независимости распространения. Реляционная СУБД
не должна зависеть от потребностей конкретного клиента.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]