Глава 4.Технология хранения, поиска, сортировки информации Автор: преподаватель информатики Афукова М.А. ГАОУ СПО РК «Сыктывкарский гуманитарно- педагогический колледж им. И.А. Куратова»

§1. Системы управления базами данных

1. Системы управления базами данных. Основные понятия.

Банк данных (БкД) это система специальным образом организованных данных, программных, технических, языковых, организационно- методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного использования данных.

Компонентами БкД являются: базы данных; система управления базой данных; вычислительная система (операционная система и технические средства); администратор базы данных (группа специалистов, без которых невозможно функционирование и развитие базы данных); словарь данных; обслуживающий персонал

Программными средствами БкД являются: операционная система; прикладные программы обслуживания банка данных; программная компонента (ядро системы управления базой данных, трансляторы, утилиты)

База данных (БД) это информационная модель предметной области, совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений. Данные (файлы) хранятся во внешней памяти и используются в качестве входной информации для решения задач

Система управления базой данных (СУБД) это программа, с помощью которой реализуется централизованное управление данными, хранимыми в базе, доступ к ним, поддержка их в актуальном состоянии.

Классификация СУБД 1. по выполняемым функциям: операционные СУБД; информационные СУБД; 2. по сфере применения: универсальные СУБД; проблемно-ориентированные СУБД; 3. по используемому языку общения: замкнутые СУБД, имеющие собственные самостоятельные языки общения пользователей с БД; открытые СУБД, в которых для общения с БД используется язык программирования, расширенный операторами языка манипулирования данными;

Классификация СУБД 4. по числу поддерживаемых уровней моделей данных: одноуровневые системы; двухуровневые системы; трехуровневые системы; 5. по способу установления связей между данными: реляционные БД; иерархические БД; сетевые БД; 6. по способу организации хранения данных и выполнения функций обработки базы данных: централизованные БД;централизованные БД; распределенные БД;распределенные БД;

Системы централизованных БД с сетевым доступом предполагают две основные архитектуры файл-сервер или клиент-сервер.

Архитектура файл-сервер: выделение одной машины сети в качестве центральной (главный сервер файлов), где хранится совместно используемая централизованная база данных; остальные машины сети рабочие станции; файлы БД в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где производится их обработка; при большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает :-((

Архитектура клиент-сервер (стандарт): сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы; сервер БД обеспечивает выполнение основного объема, обработки данных; сервер БД представляет СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций; клиент (рабочая станция) имеет возможность пользоваться информационными ресурсами системы;

Архитектура клиент-сервер (стандарт): клиент выдает запрос на данные, что порождает поиск и извлечение данных на сервере; извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту; специфика архитектуры клиент-сервер использование языка запроса SQL.

Примеры СУБД: FoxPro Clipper Paradox Informix Oracle

Характеристики СУБД: производительность; обеспечение целостности данных на уровне баз данных; обеспечение безопасности данных; возможность работы в многопользовательских средах; возможность импорта и экспорта данных; обеспечение доступа к данным с помощью языка SQL; возможность составления запросов; наличие инструментальных средств разработки прикладных программ

Производительность СУБД оценивается: временем выполнения запросов; скоростью поиска информации; временем импортирования баз данных из других форматов; скоростью выполнения операций (таких как обновление, вставка, удаление); временем генерации отчета и другими показателями.

Безопасность данных достигается: шифрованием прикладных программ; шифрованием данных; защитой данных паролем; ограничением доступа к базе данных (к таблице, к словарю и т. д.)

Обеспечение целостности данных: подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в БД всегда остается корректной и полной; целостность данных обеспечивается независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью специальной программы)

2. Этапы работы и команды СУБД

Этапы работы в СУБД: создание структуры базы данных, т. е. определение перечня полей, из которых состоит каждая запись таблицы, типов и размеров полей (числовой, текстовый, логический и т.), определение ключевых полей для обеспечения необходимых связей между данными и таблицами; ввод и редактирование данных в таблицах баз данных с помощью представляемой по умолчанию стандартной формы в виде таблицы и с помощью экранных форм, специально создаваемых пользователем; обработка данных, содержащихся в таблицах, на основе запросов и на основе программы; вывод информации из ЭВМ с использованием отчетов и без использования отчетов.

Перечисленные этапы работы реализуются с помощью различных команд

Команды работы с файлами обеспечивают: создание новых объектов БД; сохранение и переименование ранее созданных объектов; открытие уже существующих БД; предварительный просмотр объектов перед выводом на печать; вывод на печать объектов БД;

Команды редактирования обеспечивают: перемещение объектов; копирование объектов; удаление объектов; вставку рисунков, диаграмм, объектов, созданных в других программных средах, установление связей между объектами; нахождение и замену определенного пользователем контекста в рамках всего документа или его части; отмену последней введенной команды

Команды форматирования обеспечивают: выравнивание данных; установку различных видов шрифтов; выбор толщины линий, высоты букв, фона и др. При выполнении команд форматирования следует выделить область, на которую распространяется действие команды. Если не заданы параметры форматирования, то действуют параметры, принятые по умолчанию.

Команды работы с окнами обеспечивают: работу сразу с несколькими таблицами; изменение расположения и размеров окон; деление одной большой таблицы на части и фиксацию отдельных частей таблицы

Система помощи представлена электронным справочником, дающим информацию в зависимости от ситуации, в которой оказался пользователь

Централизованная БД обеспечивает простоту управления; улучшенное использование данных на местах при выполнении дистанционных запросов; более высокую степень одновременности обработки; меньшие затраты на обработку;

Распределенная БД предполагает хранение и выполнение функций управления данными в нескольких узлах и передачу данных между этими узлами в процессе выполнения запросов; хранение на разных компьютерах не только различных ее таблиц, но и разных фрагментов одной таблицы; работу пользователя с такой базой, как с централизованной.

3. Модели описания БД

Модели описания БД: иерархическая; сетевая; реляционная (данные хранятся в виде таблиц);

Основное различие между моделями описания БД состоит в характере описания взаимосвязей и взаимодействия между объектами и атрибутами БД

Иерархическая модель предполагает использование для описания БД древовидных структур, состоящих из определенного числа уровней. Дерево Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами.

Принципы иерархии: иерархия всегда начинается с корневой вершины (или главного узла); исходный узел, из которого строится дерево, называется корневым узлом или просто корнем, причем одно дерево может иметь только один корень; узел может содержать один или несколько атрибутов, описывающих находящийся в нем объект;

Принципы иерархии: порожденные узлы могут встраиваться в дерево как в горизонтальном набавлении, так и в вертикальном; доступ к порожденным узлам возможен только через исходный узел, поэтому существует только один путь доступа к каждому узлу.

4. Структурные элементы БД

БД могут содержать объекты: таблицы, запросы, формы, отчеты и другие таблицы. Основной объект БД таблицы. Структуру таблицы составляют столбцы (поля) и строки (записи).

Поле это элементарная логическая организация данных, которая соответствует единице информации

Характеристики поля: имя – определяет, как следует обращаться к данным этого поля; тип – определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле; размер – определяет предельную длину в символах данных, размещаемых в поле; формат – определяет способ форматирования данных в ячейках и другие характеристики.

Запись это совокупность логически связанных полей

Файл (таблица) это совокупность записей одной структуры. В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключевыми.

Над полями (столбцами таблицы) БД выполняются операции: описание, включающее указание имени, типа и длины полей; редактирование, состоящее в изменении имени, типа и длины полей; ввод данных; манипуляции, позволяющие добавлять, перемещать и удалять поля записи

Над записями (строками таблицы) БД выполняются операции: ввод данных в поля записей; редактирование записей; сортировка записей; индексирование записей; поиск записей по одному или нескольким критериям

5. БД MS Access

Рабочая область MS Access содержит разделы, соответствующие типам объектов, которые может содержать БД: таблицы; формы запросы; отчеты; макросы; модули.

Таблицы являются основой базы данных Access, так как вся информация базы данных храниться в таблицах

Формы используются для ввода и просмотра таблиц, они, позволяют ограничить объем информации, отображаемой на экране, и представить ее в требуемом виде. С помощью Мастера можно создать форму, поместив в нее поля исходной таблицы, расположенные в соответствии с одним из заранее созданных шаблонов. С помощью Конструктора форм можно создать формы любой сложности.

Отчеты используются для отображения информации, содержащейся в базе данных. С помощью Конструктора отчетов можно разработать собственный отчет, включающий группировку данных, групповые и вычисляемые поля и оформить их соответствующим образом

Запрос это средство извлечения информации из БД, причем эти данные могут быть распределены среди нескольких таблиц

Макросы предназначены для автоматизации часто выполняемых операций. Каждый макрос содержит одну или несколько макрокоманд, каждая из которых выполняет определенное действие (например, открывает форму или печатает отчет)

Интерфейс работы с объектами БД предусматривает стандартные режимы работы: создать, конструктор, открыть

Операции над таблицами БД: выборка (содержит подмножество кортежей – строк, объединенных по некоторому условию); объединение (все кортежи первого отношения и недостающие кортежи второго); пересечение (кортежи первого отношения, которые есть во втором);

Операции над таблицами БД: разность (кортежи первого отношения, которых нет во втором); произведения (степень результирующего отношения равна сумме степеней исходных отношений); соединения (выделяется атрибут, по которому будет производиться объединение, включает все атрибуты исходных отношений);

Связи между таблицами БД: один к одному; один ко многим; многие к одному; многие ко многим

6. Работа с таблицами БД MS Access

Режимы работы с таблицами в БД MS Access: режим Таблицы позволяет создать новую таблицу в режиме таблицы; режим Конструктор позволяет создать новую таблицу в конструкторе таблиц; режим Мастер таблиц позволяет создать новую таблицу с помощью мастера; режим Импорт таблиц позволяет осуществить импорт таблиц ив внешнего файла в текущую базу данных; режим Связь с таблицами позволяет создать таблицы, связанные с таблицами из внешних файлов