1.Компоненты системы баз данных. Преимущества и проблемы использования баз данных по сравнению с бумажным и файловым хранением данных.

БД – электронная библиотека или хранилище особым образом организованных наборов данных.

Система БД:

• Данные

• Аппаратное обеспечение

• ПО

• Пользователи

Данныеобладают свойствами:

1. Интегрированность (БД есть объединение нескольких отдельных наборов данных)

2. Возможность использования отдельных областей БД различными пользователями

Аппаратное обеспечение:

1. Накопители для хранения информации

2. Процессор

3. Память

Программное обеспечение: картинка с человечками

Пользователь работает с БД не напрямую, а через СУБД , точнее через ОС и приложение, СУБД.

СУБДрасполагается между физической БД и пользователями, предоставляя пользователю возможность работать с БД, не вникая в детали на уровне аппаратного обеспечения.

• Утилиты (архивирование, сжатие БД)

• Средство разработки приложений

• Средства проектирования БД

• Генератор отчетов

Пользователи:

1. Конечные пользователи

• Взаимодействие с помощью запросов на языке SQL

• Взаимодействие с помощью интерфейса с меню и формами

• Через приложение БД

2. Прикладные программисты – пишут приложения для конечных пользователей

3. Администраторы БД – определение того, какие данные необходимы в БД, создают пользователей, поддерживают порядок при обслуживании БД

Сравнение БД с бумажными носителями:

1. Компактность – нет необходимости в создании и ведении многотомных бумажных карточек

2. Скорость – компьютер гораздо быстрее человека выбирает и обновляет данные

3. Низкие трудозатраты – нет необходимости в утомительной работе над картотекой вручную. Механическую работу машины всегда выполняют лучше

4. Централизованное управление

А) сокращение избыточности данных

Б) устранение противоречивости

В) общий доступ

Г) соблюдение стандартов

Д) целостность при обновлениях

Е) обеспечение безопасности

Сравнение БД с системами управления файлами, где данные – набор файлов

В СУФ не учитывается внутренняя структура данных, нет настоящего словаря данных (данных о данных), плохая поддержка правил безопасности и целостности. Вся подобная работа возлагается на приложения.

Проблемы использования БД:

Необходимость наличия технических специалистов (администраторов БД). Работа АБД: создание БД и организация технического контроля, обеспечение быстродействия и техническое обслуживание. Как правило, этим занимается не один, а несколько специалистов.

Функции АБД: решает, какие данные необходимо вносить в первую очередь, сопровождение и обработка данных.

Необходимо наличие надежной системы защиты.

2.Реляционная и другие (иерархическая, сетевая, постреляционная) модели данных.

Реляционный подход(relation- отношение\мат название таблицы):

1. Данные для пользователя представляются в виде таблицы

2. Пользователю предоставляются операторы, генерирующие новые таблицы и старые

Реляционная:

Любая модель данных связана с тремя аспектами:

-Структура данных(способ рассмотрения данных, данные в БД воспринимаются пользователем как таблицы (и никак иначе))

-Обработка данных (т.е. операторы манипулирования данными , которые генерируют новые таблицы, на основе имеющихся, и имеются операторы выборки, проекции и объединения )

Выборка - для извлечения определённых строк таблицы

Проекция - для извлечения определённых столбцов таблицы

Объединение - для соединения двух таблиц на основе общих столбцов

-Целостность данных( для точности корректности данных )

1. Каждая стока таблицы поставщиков (S) должна иметь уникальное значение атрибутаS(S– первичный ключ).

2. Каждое значение атрибута Sв таблице поставок (SP) должно существовать как значение атрибутаSв таблице поставок. (т.е.S– внешний ключ таблицы поставок (SP)).

Свойство замкнутости: результатом операции является таблица, над которой можно проделывать операции.

Реляционные операции применяются к множеству строк , а не к одной строке. Все значения данных являются атомарными, т.е. неделимыми. В ячейках таблицы всегда одно значение, а не набор.

Оптимизация: реляционные операции выполняются на уровне множеств, поэтому реляционные языки называют непроцедурными. Пользователь указывает что сделать, не указывая как.

Процесс навигации по БД для выполнения запросов выполняется автоматически. Таким образом реляционные языки принадлежат более высокому уровню абстракции , чем языки прогр-я.

Автоматическая навигация выполняется компонентом СУБД - оптимизатором (выбирает самый эффективный способ выполнения).

Каталог (словарь):Каждая СУБД должна иметь каталог. Каталог содержит информацию об объектах БД. Каталог состоит из системных таблиц.

Исходные таблицы:- базовые(CreateTable)

Полученные путем выполнения реляционных выражений - производными.

Иерархическая:

Основными информационными единицами в иерархической модели являются:

-База данных

-Поле(минимальная единица данных, доступная пользователю)

-Сегмент. Для сегмента определены два понятия тип сегмента и экземпляр сегмента .

Тип сегмента- поименованная совокупность типов элементов данных, в него входящих.Экземпляр сегмента- образуется из конкретных значений полей или элементов данных, входящих в него. Образует набор однородных записей.

Каждый тип сегмента может иметь множество соответствующих ему экземпляров сегмента.

Для отличия записей в наборе должны присутствовать ключевые атрибуты. Ключ – однозначно идентифицирует экземпляр сегмента.

В иерархической модели сегменты объединяются в ориентированный древовидный граф.

Сегмент А

Сегмент В

Ребра– отражают иерархические связи между сегментами.

Сегмент С

Сегмент А – на более высоком уровне - логически исходный.

Сегмент В ,С – логически подчинённый.

Схема иерархической БД представляет собой совокупность деревьев, каждое дерево – физическая база данных.

Каждая физическая БД удовлетворяет ограничениям:

- В каждой физической БД существует один корневой сегмент.

- Каждый логически исходный может быть с произвольным числом подчинённых.

- Каждый подчинённый может быть связан с одним логическим.

Сетевая:

Базовые объекты:

- Элемент данных- то же, что и в иерархической модели – минимальная информационная единица, доступная пользователю.

- Агрегат данных - соответствует следующему уровню обобщения в модели.

2 типа агрегатов: агрегат типа вектор и типа повторяющаяся группа.

Агрегат – вектор: - линейный набор элементов данных.

Агрегат повторяющаяся группа:совокупность векторов данных.

- Запись– совокупность агрегатов, т.е. то же, что и сегмент в иерархической структуре, имеет понятие типа записи и экземпляр записи.

- Набор данных– двухуровневый граф , связывающий отношением один- ко_многим два типа записи.

Запись типа А

Родительский тип записи (запись А) –Владелец набора N, дочерний (запись В) –Член набора N.

Запись типа В

Для любых двух типов записей может быть задано любое количество наборов, которые их связывают, что позволяет реализовать отношение многие-ко_многим, что является преимуществом по отношении к иерархической структуре.