Лекция 6. Базы данных. Основные понятия баз данных Базы данных и системы управления базами данных

Определенным образом организованные данные, представляющие ту или иную информацию, в современном информационном обществе рассматриваются как жизненно важные ресурсы. Совершенствование технологии производства микропроцессорных систем в последнее десятилетие привело к производству в беспрецедентных масштабах персональных ЭВМ. Наиболее важными задачами, решаемыми с помощью персональных компьютеров, являются формирование, обновление и воспроизведение данных самого разнообразного назначения и структуры в форме так называемых баз данных.

База данных (БД) – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. Ранее уже шла речь о том, что данные и информация — понятия взаимосвязанные, но не тождественные, поэтому существует некоторое несоответствие в этом определении. Его причины чисто исторические. В те годы, когда формировалось понятие баз данных, в них действи­тельно хранились только данные. Однако сегодня большинство систем управле­ния базами данных (СУБД) позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (то есть программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или с другими программно-аппаратными комплек­сами. Таким образом, мы можем говорить, что в современных базах данных хра­нятся отнюдь не только данные, но и информация.

Это утверждение легко пояснить, если, например, рассмотреть базу данных круп­ного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, об их адресах, кре­дитной истории, состоянии расчетных счетов, финансовых операциях и т. д. Доступ к этой базе имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме дан­ных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкрет­ным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основа­нии которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактиро­вание данных.

Одним из наиболее естественных способов представления взаимосвязи данных является двумерная таблица – массив, или так называемый файл данных. Каждая строка таблицы представляет собой одну запись файла данных, каждый столбец – одно поле. Подобная таблица обладает рядом важных свойств:

каждый элемент таблицы (пересечение строки со столбцом) – один элемент данных, повторяющиеся элементы отсутствуют;

все столбцы в таблице однородны (элементы столбца имеют одинаковую природу);

столбцам присвоены однозначные имена;

в таблице нет двух одинаковых строк;

при выполнении операций с таблицами ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке безотносительно к их информационному содержанию.

Таблицы такого вида получили название отношений (relations). База данных, построенная с помощью отношений, называется реляционной.

Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим принципам, среди которых в первую очередь следует выделить: целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использования данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от структурных искажений и несанкционированного доступа; минимальная избыточность данных означает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необходимости дублирования операций, производимых с ним.

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных (СУБД). Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

СУБД должна выполнять три основные функции:

Ввод данных. В системе должна существовать структура, в которой могут накапливаться данные. Кроме того, в системе необходимо предусмотреть возможность просмотра этих данных и внесение в них изменений с тем, чтобы поддерживать актуальность информации.

Запросы по данным. Система должна предоставлять пользователю возможность отыскивать и просматривать отдельные части накопленной информации.

Составление отчетов. Время от времени следует обобщать информацию, хранимую в БД. Отчет отличается от запроса в двух отношениях. Во-первых, отчет обычно охватывает не какую-либо часть БД, а всю ее целиком. Во-вторых, при получении отчета информация, как правило, предварительно обрабатывается. Отчеты не просто отражают содержание БД, но и некоторым образом ее анализируют.

Теория управления базами данных как самостоятельная дисциплина начала развиваться приблизительно с 50-х годов двадцатого столетия. Все СУБД можно разделить на

профессиональные, или промышленные;

персональные (настольные).

Профессиональные (промышленные) СУБД представляют собой программную основу для разработки автоматизированных систем управления крупными экономическими объектами. На их базе создаются комплексы управления и обработки информации крупных предприятий, банков или даже целых отраслей. Характерными представителями профессиональных СУБД в настоящее время являются такие программные продукты, как Oracle, DB2, Sybase, Informix, Ingres, Progress.

Персональные СУБД – это программное обеспечение, ориентированное на решение задач локального пользователя или компактной группы пользователей и предназначенное для использования на персональном компьютере. Определяющими характеристиками этих систем являются:

относительная простота эксплуатации, позволяющая создавать на их основе работоспособные приложения как «продвинутым» пользователям, так и тем, чья квалификация невысока;

относительно ограниченные требования к аппаратным ресурсам.

Исторически первой среди персональных СУБД, получивших массовое распространение, стала dBASE. В дальнейшем серия реляционных персональных СУБД пополнилась такими продуктами, как FoxBase/FoxPro, Clipper, Paradox, Access.