Лекция №1.Основные понятия теории баз данных

Данные - представление объектов реального мира и их свойств в формализованном виде, пригодном для хранения, передачи, или обработки.
Основные понятия теории БД
1
БД - совокупность данных, организованных по определенным правилам, относящихся к определенной предметной области.
Информационная система – это система, реализующая автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включающая механические средства, программное обеспечение, большой объем информации и хорошо подготовленный персонал.

Основные понятия теории БД
1
Предметная область - это совокупность реальных процессов и объектов (сущностей), представляющих интерес для ее пользователей.
Для описания предметной области используют конструктивные элементы:
Сущность (Таблица)
Атрибут (Поле)
Связь
Кортеж (Запись)

Типы данных:
Первичные и вторичные ключи (PK , FK)
Основные понятия теории БД
1
Имя сущности:
Атрибуты:
Тип данных определяют, какие данные могут храниться в этом поле и те действия, которые можно производить с величиной.
Первичный ключ (ключевое поле) однозначно идентифицирует экземпляр сущности, его значение должно быть уникальным (unique) и обязательным (not null).
Внешний ключ предназначен для хранения значения первичного ключа другой таблицы с целью организации связи между этими таблицами.
Свойства ключей:
Названия должны быть одинаковыми
Типы данных должны быть одинаковыми
Информация должна быть одинакова
Должны иметь один размер
!

Модель данных – это совокупность структуры данных и операций их обработки.
Организация данных в БД
2
Иерархическая модель данных.
Представляет собой совокупность элементов, связанных по строго определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями образуют ориентированный граф. Основными понятиями иерархической модели данных являются: уровень, узел (или элемент) и связь.
Такая модель данных обладает следующими свойствами:
каждый узел связан только с одним вышестоящим узлом, кроме вершины;
иерархическая модель данных имеет только одну вершину, узел не подчинен более никаким узлам;
от каждого узла существует единственный путь к вершине;
связь не может быть установлена между объектами, находящимися через уровень;
связь между узлами первого уровня не определяется.

Преимущества:
Простота.
Минимальный расход памяти.
Недостатки:
Отсутствие универсальности – не всякую информацию можно выразить в иерархической модели данных.
Исключительно навигационный принцип доступа к данным.
Доступ к данным только через корневой элемент.
Организация данных в БД
2
Пример:
Директор
Рук1
Рук2
Рук3

Сетевая модель данных.
Элементами этой модели являются: уровень, узел, связь. Отличия в том, что элемент одного уровня может быть связан с любым количеством элементов соседнего уровня, и не существует подчиненности уровней друг другу.
Свойства сетевой модели:
связь не может быть установлена между объектами, находящимися через уровень;
связь между узлами первого уровня не определяется.
Организация данных в БД
2

Преимущества:
Универсальность.
Возможность доступа к данным через значения нескольких отношений.
Недостатки:
Сложность – обилие понятий, вариантов их взаимосвязей и способов реализации.
Допустимость только навигационного принципа доступа к данным.
Организация данных в БД
2
Пример:
Сотрудник1
Проект1
Заказчик1
Сотрудник2
Сотрудник3
Сотрудник4
Проект2
Проект3
Заказчик2
Заказчик3
Заказчик4

Реляционная модель данных (табличная).
Это способ представления данных в виде таблиц.
Элементы: поле (столбец), запись (строка) и таблица (отношение).
Под реляционной системой понимается система, основанная на следующих принципах:
данные пользователя представлены только в виде таблиц;
пользователю предоставляются операторы, генерирующие новые таблицы из старых (для выборки данных).
Организация данных в БД
2

Организация данных в БД
2
Пример:

Преимущества:
Простота. В такой модели всего одна информационная конструкция, формализующая табличное представление. Она наиболее привычна для пользователя.
Теоретическое обоснование. Существуют строгие методы нормализации данных в таблицах.
Независимость данных. При изменении БД, ее структуры необходимы бывают лишь минимальные изменения прикладных программ.
Недостатки:
Низкая скорость, т.к. требуются операции соединения.
Большой расход памяти в силу организации всех данных в виде таблиц.
Организация данных в БД
2

Система управления базами данных (СУБД) – это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ.
Различают 2 класса СУБД:
системы общего назначения;
специализированные системы.
Системы СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо конкретную предметную область или на информационные потребности конкретной группы пользователей. Реализуются как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе.
Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания информационных систем, основанных на технологии баз данных, позволяет существенно сокращать сроки разработки и экономить трудовые ресурсы.
Типовая организация современной СУБД
3

Современные СУБД имеют следующие возможности:
включают язык определения данных, с помощью которого можно определить базу данных, ее структуру, типы данных, а также средства задания ограничения для хранимой информации;
позволяют вставлять, удалять, обновлять и извлекать информацию из базы данных посредством языка запросов (SQL);
большинство СУБД могут работать на компьютерах с разной архитектурой и под разными операционными системами;
многопользовательские СУБД имеют развитые средства администрирования баз данных.
В работе с СУБД возможны следующие режимы: создание, редактирование, поиск, манипулирование. Под манипулированием понимаются такие действия с БД, как с целым: просмотр; копирование файлов, например на бумажный носитель; сортировка данных по заданному признаку и т. д.
Типовая организация современной СУБД
3

Для работы с базой данных СУБД должна обеспечивать:
возможность внесения и чтения информации;
работу с большим объемом данных;
быстроту поиска данных;
целостность данных (их непротиворечивость);
защиту от разрушения, уничтожения (не только при случайных ошибках пользователя), от несанкционированного доступа;
систему дружественных подсказок (в расчете на пользователя без специальной подготовки).
СУБД могут использоваться как в однопользовательском, так и в многопользовательском режиме.
На рынке программного обеспечения можно выделить такие наиболее востребованные СУБД, как MicrosoftAccess, MicrosoftVisualFoxPro, BorlanddBase, BorlandParadox, Oracle, MySQL.
Типовая организация современной СУБД
3

Логически в современной реляционной СУБД можно выделить четыре основные компоненты:
ядро СУБД (часто его называют Database Engine);
компилятор языка БД (обычно SQL);
подсистема поддержки времени выполнения;
набор утилит.
Типовая организация современной СУБД
3