Лекция 19
Введение в базы данных
Основные понятия и определения
Проектирование БД
Основные понятия и определения
Информационные системы (ИС) представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче и переработке информации. Автоматизированная ИС – это совокупность информации, технических, программных, технологических средств, экономико-математических методов и моделей, а также специалистов, предназначенная для обработки информации и принятия управленческих решений.
В зависимости от уровня автоматизации выделяют следующие ИС:
ручные (все операции по переработке выполняются человеком);
автоматизированные (часть операций выполняется автоматически, часть – человеком);
автоматические (все операции выполняются техническими средствами без участия человека).
Базами данных (БД) в настоящее время называют электронные хранилища информации, доступ к которым осуществляется с помощью одного или нескольких компьютеров. Обычно БД создается для хранения и доступа к данным, содержащим сведения о некоторой предметной области человеческой деятельности или области реального мира.
По виду информации БД можно разделить на документальные и фактографические.
Документальные БД содержат информацию в виде различных документов произвольного вида. Поиск информации в таких БД ведется с помощью ключевых слов. При этом пользователь может получать наряду с полезной информацией достаточно много совершенно ненужных данных и, в то же время, не получить всю требуемую информацию по выбранному предмету.
Фактографические БД содержат конкретную информацию о конкретных объектах в структурированном виде, что позволяет получать конкретный ответ на правильно заданный запрос.
Объектом БД может быть предмет, вещество, событие, лицо, явление, абстрактное понятие. Объект БД – это нечто различимое и характеризуется набором значений некоторой совокупности атрибутов.
Используется несколько моделей логической организации данных. Модель данных – это совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над ними.
Первоначально при автоматизированной обработке данных использовалась файловая организация: совокупность независимых, не связанных между собой файлов. Такая организация имеет ряд недостатков:
дублирование данных;
жесткая связь данных и прикладных программ:
ограниченный контроль данных;
недостаточные возможности управления данными.
Эти недостатки способствовали появлению специальных моделей БД: иерархических, сетевых, реляционных. Такие модели являются совокупностью взаимосвязанных объектов. Связь двух объектов отражает их подчиненность.
В иерархических моделях данных любой объект может быть подчинен только одному объекту вышестоящего уровня. К достоинствам относятся: высокая скорость манипулирования данными и низкие затраты на реализацию БД. Недостатком модели является отсутствие математической основы построения модели, невозможность представления любой предметной области моделью, сложность обновления БД.
В сетевых моделях данных любой объект может быть подчинен нескольким объектам. Достоинствами модели являются более высокий (по сравнению с иерархическими моделями) уровень полноты и равнозначности данных, сравнительно невысокие затраты на реализацию БД. К недостаткам можно отнести отсутствие математической теории ее построения и сложность обновления.
Реляционная модель данных основана на математическом понятии "отношение" и является совокупностью простейших двумерных таблиц-отношений. Связи между двумя логически связанными таблицами устанавливаются по равенству значений одинаковых атрибутов таблиц-отношений. Такая модель поддерживается большинством систем управления базами данных (СУБД).
Элементами структуры данных реляционной модели являются:
таблица;
столбец;
строка;
ключ.
Таблица – это основной тип структуры данных реляционной модели. Структура таблицы определяется совокупностью столбцов. Столбец соответствует некоторому элементу данных и называется полем. Поле – это элементарная единица логической организации данных, которая соответствует отдельной неделимой единице информации – реквизиту.
Логически завершенный набор значений полей образует строку или запись. Запись – совокупность полей, соответствующих логически связанным реквизитам. Запись является основной структурной единицей обработки данных и единицей обмена информацией между оперативной и внешней памятью.
В таблице не должно быть двух одинаковых строк.
Для однозначной идентификации записей вводится понятие ключа. Первичный ключ таблицы – это поле (простой ключ) или набор полей (составной ключ) однозначно определяющий запись. Значение первичного ключа должно быть уникальным, т. е. не повторяться в таблице. Если в таблице нет полей, значения в которых уникальны, для создания первичного ключа в нее вводят дополнительное числовое поле, значениями которого СУБД может распоряжаться по своему усмотрению.
Вторичный ключ допускает повторения и может входить в составной первичный ключ таблицы.
Таким образом, реляционная БД является совокупностью простейших двумерных таблиц, состоящих из множества полей и записей. Каждое поле имеет имя, тип и свойства. Набор полей таблицы и их свойства выбираются на этапе разработки БД и определяют структуру таблицы, которая пользователем БД не изменяется. Записи (строки) изменяются и дополняются в процессе работы с данными. Количество записей в таблице неограниченно.
Между отдельными таблицами реляционной БД устанавливаются логические связи. Связанные отношениями таблицы взаимодействуют по принципу главная – подчиненная. Связи реализуются за счет наличия одинаковых полей (ключей) в связываемых таблицах.