44 Базы и банки данных. Основы проектирования баз данных.

База данных (database) — поименованная и организованная (структурированная) совокупность взаимосвязанных данных, которые отражают состояние объектов конкретной предметной области и находятся под центральным программным управлением. База данных удерживает такой минимальный излишек информации, который позволяет удовлетворить запросы каждого из многочисленных пользователей. Данные представлены совокупностью файлов (таблиц). В широком смысле база данных есть любая упорядоченная совокупность данных.

База данных состоит из файлов (таблиц), которые связаны между собой, файлы — из записей и сохраняются на внешней памяти, запись — из полей (реквизитов). Реквизиты объединяются в запись в соответствии с определенными связями. Принцип связей между реквизитами (полями) определяет структуру базы данных. Применяются иерархическая, сетевая и реляционная структуры.

Основные этапы разработки базы данных в среде MS Access:

• разработка и описание структур таблиц данных; • разработка схемы данных и задание системы взаимосвязей между таблицами; • разработка системы запросов к таблицам базы данных и (при необходимости) их интеграция в схему данных; • разработка экранных форм ввода/вывода данных;

• разработка системы отчетов по данным; • разработка программных расширений для базы данных, решающих специфические задачи по обработке содержащейся в ней информации, с помощью инструментария макросов и модулей; • разработка системы защиты данных, прав и ограничений по доступу.

45 Реляционные сетевые и иерархические базы данных

База данных – это именованная совокупность данных, отображающая состояние объектов, их свойства и взаимоотношения в некоторой предметной области.

Реляционная модель представляет собой совокупность данных, состоящую из набора двумерных таблиц.

Реляционная модель является удобной и наиболее привычной формой представления данных. При табличной организации данных отсутствует ие-рархия элементов. Строки и столбцы могут быть просмотрены в любом по-

рядке, поэтому высока гибкость выбора любого подмножества элементов в

строках и столбцах. Любая таблица в реляционной базе состоит из строк, которые называют записями, и столбцов, которые называют полями. На пересечении строк и столбцов находятся конкретные значения данных. Для каждого поля определяется множество его значений. В реляционной модели поименованный столбец отношения называется атрибутом, а множество допустимых значений одного или нескольких атрибута – доменом. Каждый атрибут определяется на некотором домене. Строки отношения со значениями разных атрибутов называют кортежами.

Достоинства реляционных моделей данных: упрощенная схема представления (в виде таблицы) и модификации данных, оптимизация доступа к данным, поскольку системы сами выбирают наиболее эффективную последовательность действий; возможности различных применений, в том числе и рассчитанных на неспециалистов в области программирования; простота инструментальных средств поддержки;•

Недостаток реляционной модели – в жесткости структуры данных, на-

пример, невозможно задать строку таблицы произвольной длины, а также в

сложности описания иерархических и сетевых связей средствами реляцион-

ной модели. К недостаткам можно отнести и значительную фрагментацию

данных.

В иерархических базах данных основная структура представления данных имеет форму дерева. На самом высшем (первом) уровне иерархии находится только одна вершина, которая называется корнем дерева. Эта вершина имеет связи с вершинами второго уровня, вершины второго уровня имеют связи с вершинами третьего уровня и т.д. Связи между вершинами одного уровня отсутствуют. Следовательно, данные в иерархической структуре не равноправны: одни жестко подчинены другим. Доступ к информации возможен только по вертикальной схеме, начиная с корня, так как каждый элемент связан только с одним элементом на верхнем уровне и с одним или несколькими на низком.

К достоинствам иерархических баз данных относится: достаточно эффективное использование памяти и неплохие временные показатели выполнения операций над данными. Недостатками иерархической модели являются достаточно сложные логические связи и соответствующая громоздкость в обработке данных. К тому же иерархическая модель достаточно трудно модифицируется.

Сетевая модель базы данных – это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом. В этой модели один или несколько элементов имеют более одного исходного элемента. Сетевые модели более универсальны, так как взаимосвязи большинства предметных областей имеют сетевой характер.

Сравнивая иерархические и сетевые модели, можно сказать, что сетевые модели обеспечивают достаточно быстрый доступ к данным, поскольку в сетевых моделях основная структура представления информации имеет форму сети, в которой каждая вершина (узел) может иметь связь с любой другой. Данные в сетевой модели более равноправны, так как доступ к ним может быть осуществлен, начиная с любого узла. Недостаток – сложность и жесткость схемы базы, а также сложность понимания.

Модель данных (data model)  это система взаимосвязанных типов объектов, операторов и правил обеспечения целостности, создающая абстрактную структуру, которую поддерживает система управления базой данных; это совокупность правил прохождения структур данных в базе данных, операций над ними, а также ограничений целостности, которая определяет допустимые связи и значения данных, последовательность их изменения. Отражая представление данных и отношений между ними математическими и программными средствами, модель данных есть формализованное описание информационных структур и операций над ними.

Иерархическая модель данных. Взаимосвязи между объектами отражаются по принципу иерархии типов объекта в виде связанного графа, вершины которого размещены на разных иерархических уровнях. Самая высокая вершина называется корнем (главный тип объекта), а остальные, находящиеся на нижних уровнях иерархии, — подчиненными. Корень (первый уровень) не подчиняется ни одной вершине. Все остальные вершины (типы объектов) связаны с одной и только одной вершиной, которая размещена на более высоком уровне. Взаимосвязь между объектами напоминает генеалогическое дерево

Сетевая модель данных. В сетевой модели понятие главного и подчиненных объектов иное, чем в иерархической модели: любой объект здесь может быть и главным, и подчиненным; каждый объект может участвовать в любом количестве взаимосвязей

Реляционная модель данных. Реляционная структура (модель) представляет данные в виде двумерной таблицы. Табличная структура данных отражает отношения между реальными объектами и их характеристиками. Поиск и обработка записей не зависят от организации хранения данных в памяти компьютера. При этом эффективно используются математическая логика и алгебра. Основной принцип реляционных структур баз данных — получение из таблицы необходимых отношений и формирование новых. На основе первичной таблицы при помощи логических операций формируется новая таблица соответствующей структуры. Каждый файл соответствует какому-нибудь понятию из предметной области.