Организация баз данных и системах управления ими

Основные понятия организации данных в реляционной БД:
таблица,
запись,
поле,
тип поля,
главный (первичный) ключ таблицы.
Данные в базах хранятся в виде таблиц.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки.
Их аналогами в структуре простейшей базы данных являются поля (столбцы таблицы) и записи (строки таблицы).
Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей.
Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных.

Таблица – информационная модель реальной системы.
Каждая таблица имеет структуру.
В БД столбцы называют полями, а строки – записями.
Поля образуют структуру базы данных, а записи составляют информацию, которая в ней содержится.

При создании таблицы одно поле (или одну комбинацию полей) можно назначить ключевым.
С ключевыми полями компьютер работает особо.
Он проверяет их уникальность и быстрее выполняет сортировку по таким полям.
Если вдруг записи в этом поле повторятся, то компьютер просигнализирует об этом.
Для этого и существует понятие ключевое поле.

Например, в библиотечной базе данных таким ключом может быть выбран инвентарный номер книги, который не может совпадать у разных книг.
Уникальное (ключевое) поле – это поле, значения в котором не могут повторяться (например, номер телефона).
Ключевое поле (первичный (главный) ключ) – кандидат для создания связей; это поле, значение которого однозначно определяет запись в таблице.
В качестве ключевого поля чаще всего используют поле, содержащее тип данных счетчик.

Однако иногда удобнее в качестве ключевого поля таблицы использовать другие поля: код товара, инвентарный номер, и т.д.
Таким образом, ключевые поля могут быть простыми и составными.
Простой ключ. Если поле содержит уникальные значения, такие как коды или инвентарные номера, то это поле можно определить как первичный ключ. В качестве ключа можно определить любое поле, содержащее данные, если это поле не содержит повторяющиеся значения или значения Null.

Составной ключ. В случаях, когда невозможно гарантировать уникальность значений каждого поля, существует возможность создать ключ, состоящий из нескольких полей. Чаще всего такая ситуация возникает для таблицы, используемой для связывания двух таблиц многие-ко-многим.

Структура таблицы определяется составом ее полей (основные элементы структуры базы данных) и их свойствами. Важнейшими свойствами полей являются: тип поля и размер поля. Для хранения разных типов данных используют поля соответствующих типов.
Поля базы данных не просто определяют структуру базы – они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. От свойств полей зависит, какие типы данных можно вносить в поле, а какие нет, а также то, что можно делать с данными, содержащимися в поле.

Основные свойства полей таблиц баз данных (СУБД Microsoft Access):
Имя поля – определяет, как следует обращаться к данным этого поля при авто­матических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).
Тип поля – определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.
Размер поля – определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

Формат поля – определяет способ форматирования данных в ячейках, принад­лежащих полю.
Маска ввода – определяет форму, в которой вводятся данные в поле (средство автоматизации ввода данных).
Подпись – определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

Значение по умолчанию – то значение, которое вводится в ячейки поля авто­матически (средство автоматизации ввода данных).
Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как пра­вило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных (проверка ошибочности выпол­няется автоматически, если задано свойство Условие на значение).
Обязательное поле – свойство, определяющее обязательность заполнения дан­ного поля при наполнении базы;

Пустые строки – свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например, к текстовым).
Индексированное поле – если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значения в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

Для каждого поля определяется тип и формат данных. Microsoft Access работают со следующими типами данных.
Текстовый – тип данных, используемый для хранения обычного неформатиро­ванного текста ограниченного размера (до 255 символов).
Поле Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле. Он хранится в другом месте базы данных, а в поле хранится указатель на него, но для пользователя такое разделение заметно не всегда.

Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.
Дата/время – тип данных для хранения календарных дат и текущего времени.
Денежный – тип данных для хранения денежных сумм. Теоретически, для их записи можно было бы пользоваться и полями числового типа, но для денежных сумм есть некоторые особенности (например, связанные с правилами округления), которые делают более удобным использование специального типа данных, а не настройку числового типа.

Счетчик – специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использо­вание – для порядковой нумерации записей.
Логический – тип для хранения логических данных (могут принимать только два значения, например, Да или Нет).

Поле объекта Ole – специальный тип данных, предназначенный для хранения объектов Ole, например мультимедийных. Реально, конечно, такие объекты в таблице не хранятся. Как и в случае полей MEMO, они хранятся в другом месте внутренней структуры файла базы данных, а в таблице хранятся только указа­тели на них (иначе работа с таблицами была бы чрезвычайно замедленной).

Гиперссылка – специальное поле для хранения адресов URL Web-объектов Интернета. При щелчке на ссылке автоматически происходит запуск браузера и воспроизведение объекта в его окне.
Мастер подстановок – это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод в данных поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать из раскрывающегося списка.

Важнейшими свойствами реальных БД являются возможность получения информации из нескольких таблиц одновременно, а также целостность и непротиворечивость данных.
Таблицы отображают реальные объекты, кроме того, они формируются в результате работы по нормализации исходных таблиц.
После нормализации исходная таблица может быть преобразована в две или более таблицы.

Связи между таблицами позволяют вывести совокупную информацию и автоматически отслеживать целостность данных.
Для связывания таблиц используются ключевые поля – первичные и внешние.
Первичные ключи уникальны, внешние могут повторяться, так как их значения равны значениям первичных ключей в других таблицах.

Рассмотрим в качестве примера простейшую базу данных «Книги», содержащую всего две таблицы.

При проектировании таблиц задействованы все типы полей, тип поля определяется его назначением.
В качестве ключевых полей назначены счетчики, так как счетчики автоматически изменяют свое значение, хотя назначение счетчиков ключевыми полями совсем необязательно.
Кроме того, можно использовать несколько полей в качестве ключа.
Использование счетчика автоматически обеспечивает уникальность записи и удобство формирования записи.

Код издательства и Код книги являются первичными ключами для соответствующих таблиц. Поле Код издательства присутствует и в таблице Книги в качестве обычного поля. Таким образом, оно может быть использовано в качестве внешнего ключа. Тип этого поля должен совпадать с типом первичного ключа. Счетчик имеет числовой тип (длинное целое). Имена первичного и внешнего ключей не обязательно должны совпадать, но назначение совпадающих имен упрощает дальнейшие действия как СУБД Access , так и разработчика БД.

Для формирования, отображения и редактирования схемы данных используется инструмент , после выбора которого загрузится окно:
Исходная схема данных для двух таблиц, которые теперь надо связать между собой:

Виды логической связи между таблицами
Реляционные таблицы могут быть связаны друг с другом, следовательно, данные могут извлекаться одновременно из нескольких таблиц.
Таблицы связываются между собой для того, чтобы в конечном счете уменьшить объем БД.
Связь каждой пары таблиц обеспечивается при наличии в них одинаковых столбцов.

Существуют 4 типа связей между таблицами:
один к одному,
один ко многим,
многие к одному,
многие ко многим.
Второй и третий типы связей различаются только тем, как по отношению друг к другу располагаются таблицы.

Связь один к одному
Для рассматриваемого случая связь один к одному можно создать, связав первичные ключи таблиц – Код издательства и Код книги. Такая связь будет означать, что каждому издательству ставится в соответствие только одна книга, хотя это и маловероятно. Чтобы связать таблицы, необходимо щелкнуть на ключевом поле одной таблицы и протащить мышь до ключевого поля другой таблицы.
В результате сформируется окно, в котором описывается связь:

Связь один ко многим
Связь один к одному в рассмотренном примере нелогична. Связь такого типа оправдана, например, для связывания таблиц с личными данными студента и его успеваемостью.
В рассматриваемом случае более логично сформировать связь один ко многим: ведь каждое издательство может издавать множество книг.

Формирование и описание такой связи реализуется по аналогии с предыдущим примером.
Только теперь связываются первичный ключ «Код издательства» таблицы «Издательства» и внешний ключ «Код издательства» таблицы «Книги».
В этом случае автоматически формируется связь один ко многим.

Внешний вид связи, как и в предыдущем случае, зависит от флажка «Обеспечение целостности данных» и параметров объединения.
Единственное отличие заключается в появлении условного знака бесконечности на конце связи со стороны «многие».

Связь многие ко многим
Здесь более логична связь многие ко многим. Действительно, различные издательства могут издавать одни и те же книги. И наоборот – одна и та же книга может издаваться в различных издательствах.
Для формирования связей такого типа вводится третья таблица, в которой задействованы первичные ключи первых двух таблиц. Если есть необходимость, в эту таблицу вводятся и другие поля.

Например:
Поля лучше назвать так же, как и в связываемых таблицах. Типы данных в нашем случае должны быть числовыми, их размер – длинное целое. В свойствах полей «Индексированное поле» необходимо выбрать «Да (Допускаются совпадения).

После описания таблицы «Связи» ее следует включить в схему данных. Для этого необходимо загрузить схему данных, выбрать из контекстного меню команду «Добавить таблицу» и добавить таблицу «Связи» в схему данных. В результате появится окно:

Теперь осталось сформировать связь один ко многим между таблицами «Издательства» и «Связи» и такую же связь – между таблицами «Книги» и «Связи».
В результате получится схема данных:
Между таблицами «Издательства» и «Книги» сформирована связь многие ко многим.