1. Основные понятия и определения

База данных (БД) – электронная картотека – это именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Объект – человек, предмет, событие, место или понятие, о котором записаны данные (например, в банковском деле примерами объектов могут служить клиенты, банковские счета, ссуды по закладам и т.д.).

Предметная область – часть реального мира, отражаемая в БД, может относиться к любому типу организации (например, банк, университет, завод, больница).

Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Программы, с помощью которых пользователи работают с базой данных называются приложениями.

Рис. 1. Основные понятия и определения

Значение данных – действительные данные, содержащиеся в каждом поле данных.

Хранимое поле – это наименьшая единица хранения данных. Каждое поле имеет свой тип информации (например, БД на рис. 1, содержащая информацию о служащих, содержит 4 поля. Каждое поле имеет свой тип: №, ФИО, город, адрес).

Хранимая запись – это набор связанных хранимых полей, относящихся к одному объекту (в примере рис.1, служащий №1 имеет запись: «1 Иванов СПб 12»).

Хранимый файл – это набор всех записей (например, это файл Dfile со своим содержанием).

2. Модели субд

Система управления базами данных (СУБД) основывается на использовании определенной модели данных, отражающих взаимосвязи объектов. Современная классификация СУБД предусматривает реализацию иерархических, сетевых и реляционных моделей данных.

Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии типов объектов, т.е. один объект является главным, а остальные, находящиеся на низших уровнях иерархии, – подчиненными. Каждому узлу структуры соответствует один сегмент S, представляющий собой элементы данных, характеризующих объект определенного уровня. Между главным и подчиненными типами объекта устанавливается взаимосвязь «один ко многим» (1:М) – каждому сегменту (кроме корневого S1) всегда соответствует один входной сегмент и несколько выходных. Каждый сегмент структуры лежит на единственном иерархическом пути, начинающимся от корневого сегмента (рис.2).

Рис. 2. Структура иерархической модели СУБД

Пример иерархической БД, в которой хранятся сведения об успеваемости студентов РГГМУ приведен на рис. 3: в университете имеются 4 факультета, на каждом факультете – несколько кафедр, на кафедре – несколько групп, в группе – студенты, каждый студент имеет результаты сдачи сессии по нескольким дисциплинам. Везде связи между уровнями соответствуют «один-ко-многим».

В сетевой модели данных понятия главного и подчиненных объектов несколько расширены: для любого сегмента допускается несколько входных сегментов наряду с возможностью наличия сегментов без входов (взаимосвязь «многие-ко-многим»). Любой объект может быть и главным, и подчиненным. Это означает, что каждый объект может участвовать в любом числе взаимосвязей. Графическое представление структуры связей сегментов в такого типа моделях представляет собой сеть (рис.4).

Рис. 4. Структура сетевой модели СУБД

Пример фрагмента сетевой БД, хранящей информацию о расписании занятий на кафедре, приведен на рис.5: есть несколько преподавателей, несколько групп, несколько параллельно идущих занятий, и все это связано в сетевую модель по принципу «многие-ко-многим» (М:М).

Колбанев М.О.

Татарникова Т.М.

Тарасов В.А.

М:М

1

2

3

4

1

2

2

М:М

М:М

ОИ-576

ОИБ-387

ОИ-476

ОИБ-287

Рис. 5. Пример сетевой модели БД «Фрагмент расписания занятий на кафедре»

Реляционная модель СУБД основывается на математическом понятии отношения, а общая структура данных представляется в виде таблицы, в которой каждая строка значений соответствует логической записи, а заголовки столбцов являются характеристиками объектов, информацию о которых необходимо хранить в БД. Американский математик Э.Ф. Кодд (1970) впервые сформулировал основные понятия и ограничения реляционной модели. Предложив реляционную модель данных, Э.Ф. Кодд создал и инструмент для удобной работы с таблицами (отношениями) – реляционную алгебру. Каждая операция этой алгебры использует одну или несколько таблиц (отношений) в качестве ее операндов и продуцирует в результате новую таблицу, т.е. позволяет «разрезать» или «склеивать» таблицы.

Появление реляционной алгебры, простота и наглядность для пользователей-непрограммистов определили большую популярность реляционной модели на современном рынке информационных технологий, поэтому в дальнейшем будем рассматривать проектирование БД, основанных только на реляционной модели.