Реляционная модель данных. Системы управления Базами данных Лекция 7. Часть 2 Информатика Лекция 7. Часть 2 Информатика. - презентация

1

2 Реляционная модель данных. Системы управления Базами данных Лекция 7. Часть 2 Информатика Лекция 7. Часть 2 Информатика

3 Информационная модель - основа построения системы управления базами данных (СУБД)

4 Что представляют собой: информационная модель, СУБД, БД? Успех решения той или иной задачи зависит от правильно построенной модели изучаемого процесса или явления. Успех решения решения той или иной задачи зависит от правильно построенной модели изучаемого процесса или явления. Умение анализировать и использовать эту информацию для решения поставленных задач является одной из самых важных и необходимых в деятельности управленческих кадров любой организации. Умение анализировать и использовать эту информацию для решения поставленных задач является одной из самых важных и необходимых в деятельности управленческих кадров любой организации. Экономическая Техническая Юридическая П о л и т и ч е с к а яП о л и т и ч е с к а я И т. д… Банк данных В настоящее время в любой области знаний возникает необходимость накопления и обработки огромного количества различной информации. В настоящее время в любой области знаний возникает необходимость накопления и обработки огромного количества различной информации. Технологическая

5 Построение информационной модели - это один из этапов в процессе принятии управленческого решения Анализ полученных данных Анализ полученных данных Привлечение современных методов и технологий обработки имеющейся информации (компьютерные сети, СУБД, новейшее программное обеспечение/прикладные программы) Привлечение современных методов и технологий обработки имеющейся информации (компьютерные сети, СУБД, новейшее программное обеспечение/прикладные программы) Построение информационной модели изучаемого явления или процесса Построение информационной модели изучаемого явления или процесса Проверка построенной модели на конкретных данных (возможна корректировка модели) Проверка построенной модели на конкретных данных (возможна корректировка модели) Принятие окончательно решения относительно поставленной задачи Принятие окончательно решения относительно поставленной задачи Какие аспекты деятельности крупной организации можно выделить прежде, чем возникнет основание для принятия решения по какому-либо изучаемому вопросу? Какие аспекты деятельности крупной организации можно выделить прежде, чем возникнет основание для принятия решения по какому-либо изучаемому вопросу? Сбор и хранение информации о процессе или явлении Сбор и хранение информации о процессе или явлении

6 Модель сбора, хранения, обработки и использования взаимосвязанных данных для наиболее оптимального управления информационными потоками и решения поставленных задач в данной предметной области называется информационной моделью предметной области. Модель сбора, хранения, обработки и использования взаимосвязанных данных для наиболее оптимального управления информационными потоками и решения поставленных задач в данной предметной области называется информационной моделью предметной области. Определение информационной модели предметной области Интересуемая нас предметная область Объекты и их связи Объекты и их связи Что такое предметная область? Предметной областью называется часть реальной системы, представляющая интерес для данного исследования. ПРИМЕРЫ:ПРИМЕРЫ: Банковское предприятие Работа высшего учебного заведения Заводское хозяйство Поведение небесных тел Изменение климата на планете и т. д.

7 Информация, необходимая для описания предметной области, зависит от реальности и может включать сведения самые разные: о персонале, зарплате, товарах, накладных и счетах, лабораторных тестах, историях болезней, оценках студентах и прочитанных курсах и т.д. Информация, необходимая для описания предметной области, зависит от реальности и может включать сведения самые разные: о персонале, зарплате, товарах, накладных и счетах, лабораторных тестах, историях болезней, оценках студентах и прочитанных курсах и т.д. Продолжим... Предметная область может отображаться моделями данных нескольких уровней и число их зависит от сложности модели. Однако - всегда будут модели данных логического и физического уровней. Физический уровень - это то, в каком виде данные будут храниться (тип/структура/объем...). Логический - как именно данные взаимосвязаны друг с другом. Предметная область может подразделяться на организационные единицы Предметная область может подразделяться на организационные единицы НАПРИМЕР: Каждая из этих структурных единиц тоже представляет собой предметную область

8 Продолжим... Для того, чтобы возможно было правильно использовать информацию необходимо создать (или применить имеющуюся) систему обработки данных. Для того, чтобы возможно было правильно использовать информацию необходимо создать (или применить имеющуюся) систему обработки данных. Основное и главное назначение такой системы - повышение эффективности работы той организации, в которой она применяется. Основное и главное назначение такой системы - повышение эффективности работы той организации, в которой она применяется. Система обработки данных должна: Система обработки данных должна: Обеспечивать получение общих и детализированных данных по итогам работы. Позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей. Обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенной задержки. Выполнять полный и точный анализ данных.. Система обработки данных данных - это те технологии и программные средства, которые позволяют переработать определенным образом имеющуюся информацию и которые являются частью общей информационной модели предметной области.

9 Определение. Ядром информационной модели являются хранимые в ней данные. Базы данных Понятие Базы данных (БД) можно применить к любой связанной между собой по определенному признаку информации, хранимой и организованной особым образом - как правило, в виде таблиц. База данных База данных - это некоторое подобие электронной картотеки, электронного хранилища данных, которое хранится в компьютере виде одного или нескольких файлов.

10 Добавление новой информации в существующие файлы БД и добавление новых пустых файлов. Изменение (модификация) информации в существующих файлах БД. Поиск информации в БД. Удаление информации из существующих файлов в БД и удаление самих файлов из БД. Компьютеризированная информационная система представляет собой технический, программный и технологический комплекс, задачи которого состоят: Компьютеризированная информационная система представляет собой технический, программный и технологический комплекс, задачи которого состоят: а) в поддержке надежного хранения БД в компьютере, б) выполнении преобразований информации и соответствующих вычислений, в) предоставлении пользователям удобного интерфейса взаимодействия с БД. Примеры информационных систем: Примеры информационных систем: данные

11 Существует большое количество программ, которые предназначены для организации информации, размещения ее в таблицы и манипуляции с нею - такие программы и получили название СУБД - системы управления базами данных. Существует большое количество программ, которые предназначены для организации информации, размещения ее в таблицы и манипуляции с нею - такие программы и получили название СУБД - системы управления базами данных. Сервер БД СУБД Коммуникационное оборудование Запросы к СУБД Результаты обработки - FoxPro - MS Access - Oracle - dBase - Delphi - SQL-Server и т. д.

12 1) Управленческая: ввод и хранение данных, доступ к данным, защита данных 2) Обеспечение резервного копирования данных (для восстановления БД в случае аварии ) 3) Контроль (отслеживание) целостности данных (данные не должны быть противоречивыми, могут удовлетворять определенным ограничениям ) 5) Обработка и выполнение запросов клиентов это наличие средств для ввода, обработки и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры Основная особенность СУБД - это наличие средств для ввода, обработки и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. 4) Поддержка языков БД (в частности языка SQL) В общем случае, наборы команд, которые используются для выполнения этих функций называются: В общем случае, наборы команд, которые используются для выполнения этих функций называются: языком описания данных языком управления данными языком описания запросов

13 Язык описания запросов - как правило, это язык SQL - Structured Query Language - и его используют клиенты- авторы запросов к СУБД - как правило, это язык SQL - Structured Query Language - и его используют клиенты- авторы запросов к СУБД Язык управления данными - используется для обслуживания БД, т.е. выполнения операций обновления, вставки, удаления данных. - используется для обслуживания БД, т.е. выполнения операций обновления, вставки, удаления данных. За эти операции отвечает администратор данных, а также он отвечает за информационные потребности организации и также решает вопрос, какие данные будут храниться в БД. Язык описания данных - используется для: 2) построения справочника данных 1) создания БД 3) описания логического представления данных 4) определения ограничений, обеспечивающих безопасность хранения данных в БД администратор БД Для выполнения этих функций и многих других назначается администратор БД Для выполнения этих функций и многих других назначается администратор БД

14 (Основные термины) ОБЪЕКТ (или сущность) ОБЪЕКТ (или сущность) объектом называется элемент информационной модели, данные о котором мы сохраняем для дальнейшей обработки и использования. НАПРИМЕР: Объект может быть реальным (человек, предмет, населенный пункт) или абстрактным (событие, счет в банке или изучаемый студентами курс и т.д.) Каждый объект обладает определенным набором свойств, которые запоминаются в информационной модели. Каждый объект обладает определенным набором свойств, которые запоминаются в информационной модели. называют совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств КЛАССОМ ОБЪЕКТОВ называют совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств. КЛАССОМ ОБЪЕКТОВ называют совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств свойств. Классом объектов может быть группа людей, каждый из которых обладает одним и тем же набором характеристикам: весом, ростом и т.д.

15 НАПРИМЕР: На информационном языке свойства объекта называют АТРИБУТАМИ АТРИБУТАМИ объекта. АТРИБУТ - это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект характеризуется рядом основных атрибутов. объект - климат, его атрибуты - температура (t ), влажность, количество теплых дней в году и т.д. объект - автомобиль, его атрибуты - модель, предельная скорость, мощность двигателя и т.д. идентификатор. Каждый атрибут в модели должен иметь уникальное имя - идентификатор. При При реализации информационной модели на каком-либо носителе информации атрибут атрибут часто называют или просто полем. элементом данных, полем данных полем данных (в реляционной модели данных)

16 Схема : три области представления данных Реальный мир Объект Свойства Информация Атрибуты Значение атрибута Сохраняемые данные Элементы данных Значение элемента данных В каком виде сохраняются данные? Объект и его атрибуты составляют таблицу данных данных в реляционных моделях данных.

17 Таблица Таблица - это некоторая регулярная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей. Запись данных данных - совокупность конкретных значений связанных элементов данных. Термины и понятия... запомнить!запомнить! Каждая запись одной таблицы состоит из конечного и одинакового числа полей, полей, причем конкретное поле для каждой записи таблицы может содержать данные только одного типа. Записи Поля таблицы (или элементы данных) Поля таблицы (или элементы данных) данными. Принимаемые элементами данных значения называются данными.

18 Экземпляром объекта Экземпляром объекта называется единичный набор принимаемых элементами данных значений. Экземпляром объекта объекта называется единичный набор принимаемых элементами данных значений. Термины и понятия... количественными, качественными или описательными в зависимости от того, как элементы данных описывают объект. количественными, качественными или описательными в зависимости от того, как элементы данных описывают объект. Значения данных могут быть: Тип данных характеризует вид хранящихся данных. По некоторому значению элемента данных можно определить значения других элементов данных этого же объекта. По некоторому значению элемента данных можно определить значения других элементов данных этого же объекта. КЛЮЧЕВЫМИ. Такие важные элементы данных называются КЛЮЧЕВЫМИ. Описать объект могут два и более элемента данных!

19 Первичный ключ - Первичный ключ - это атрибут или группа атрибутов, которые единственным образом идентифицируют каждую запись в таблице. Первичный ключ ключ это атрибут или группа атрибутов, которые единственным образом идентифицируют каждую запись в таблице. Термины и понятия... По номеру студента можно однозначно определить все другие его данные. Альтернативный ключ - Альтернативный ключ - это атрибут или группа атрибутов, несовпадающий с первичным ключом и уникально идентифицирующий экземпляр объекта. Альтернативный ключ ключ это атрибут или группа атрибутов, несовпадающий с первичным ключом и уникально идентифицирующий экземпляр объекта. НАПРИМЕР, атрибут PASPORT PASPORT может быть альтернативным ключом по отношению к атрибуту KOD KOD и однозначно определять значения других атрибутов. альтернативный ключ по отношению к атрибуту KOD первичный ключ ПРИМЕР:ПРИМЕР: экземпляр объекта

20 Термины и понятия... Термины и понятия... Второй пример: Второй пример: альтернативный ключ по отношению к атрибуту KOD альтернативный ключ по отношению к атрибуту KOD первичный ключ В данном примере имеет место составной альтернативный ключ. В данном примере имеет место составной альтернативный ключ. Минимальность означает Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать экземпляр объекта по оставшимся атрибутам. Минимальность означает означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать экземпляр объекта по оставшимся атрибутам. 1. При выборе ключа следует отдавать предпочтение несоставным ключам или ключам, составленным из минимального числа атрибутов. 2. Нежелательно также использовать ключи с длинными текстовыми значениями (предпочтительнее использовать целочисленные атрибуты ). НЕ ДОПУСКАЕТСЯ 3. НЕ ДОПУСКАЕТСЯ, чтобы первичный ключ (или любой атрибут, участвующий в первичном ключе) принимал неопределенное значение! Нельзя использовать, если есть полные тезки.

21 Продолжение... Продолжение... первичный ключ Внешний ключ - Внешний ключ - это атрибут таблицы, являющийся первичным ключом другой таблицы и уникально идентифицирующий экземпляр объекта второй таблицы.Внешний ключ ключ это атрибут таблицы, являющийся первичным ключом другой таблицы и уникально идентифицирующий экземпляр объекта второй таблицы. внешний ключ Доменом Доменом называется набор возможных значений элементов данных одного типа, отвечающих поставленным условиям. Доменом Доменом называется набор возможных значений элементов данных одного типа, отвечающих поставленным условиям. ПРИМЕР:ПРИМЕР: значение атрибута «пол»={мужской, женский} значение атрибута «пол»={мужской, женский} Внешний ключ используется для связи между таблицами.

22 Объекты(сущности) предметной области и их атрибуты определенным образом взаимосвязаны. Связь - это функциональная зависимость между сущностями. Связь - это функциональная зависимость между сущностями. Ссылочная целостность данных заключается в п оддержании непротиворечивой функциональной зависимости между сущностями(объектами). Ссылочная целостность данных заключается в п оддержании непротиворечивой функциональной зависимости между сущностями(объектами). Если между объектами существует связь, то факты, описывающие одну сущность связаны с фактами, описывающими другую сущность. Если между объектами существует связь, то факты, описывающие одну сущность связаны с фактами, описывающими другую сущность. фирма-производитель ФАКТЫ: название фирмы, марки авто, годовой доход, рынки сбыта.... ФАКТЫ: ФАКТЫ: марка авто, владелец, номерной знак, параметры авто...

23 Пять характеристик связи Тип связи ( идентифицирующая/не идентифицирующая) идентифицирующаяне идентифицирующая Тип связи ( идентифицирующая/не идентифицирующая) идентифицирующаяне идентифицирующая Родительская сущность Дочерняя сущность Мощность связи Допустимость пустых(нулевых) значений - дочерняя атрибуты составного первичного ключа атрибуты составного первичного ключа - родительская первичный ключ (зависимая)

24 Продолжим... первичный ключ - родительская первичный ключ атрибут, не входящий в первичный ключ атрибут, не входящий в первичный ключ - дочерняя таблица Значения атрибута «Страна» в дочерней таблице не определяют значения других атрибутов, поскольку он не входит в состав первичного ключа этой таблицы. Значения атрибута «Страна» в дочерней таблице не определяют значения других атрибутов, поскольку он не входит в состав первичного ключа этой таблицы.

25 Определение Нормализацией отношений в реляционной базе данных называется процесс построения оптимальной структуры таблиц и связей. В процессе нормализации элементы данных группируются в таблицы, представляющие объекты и их взаимосвязи. Иногда таблицы называют отношениями. Иногда связи между таблицами называют отношениями.

26 определенный набор таблиц обладает лучшими свойствами при включении, модификации и удалении данных, чем все остальные наборы таблиц, с помощью которых могут быть представлены те же данные. В каком смысле ЛУЧШИМИ? Теория нормализации основана на том, что Теория нормализации основана на том, что При создании таблиц нужно избегать : избыточности (дублируемости) данных многократности изменения одной и той же информации по многим записям - аномалия обновления данных аномалии вставки данных ошибок удаления данных

27 Продолжим... ПРИМЕР Хранение данных о товарах и поставщиках в общей таблице. 1) В данной таблице существует избыточность данных. 2) Поэтому, если необходимы изменения в указанных значениях, налицо - многократность редактирования одних и тех данных. 2) Поэтому, если необходимы изменения в указанных значениях, налицо - многократность редактирования одних и тех данных. 3) Учесть поставщика (к примеру, «Ferrari»), который реально еще не поставил товар, невозможно. Его запись появится только в случае поставки. 4) Удаление записи с кодом «1036» приведет к потере всех данных о поставщике «Бирюса»...

28 Продолжим... Продолжим... Хранение данных о товарах и поставщиках в разных таблицах. первичный ключ первичный ключ первичный ключ

29 Ссылочная целостность - это обеспечение соответствия значения внешнего ключа экземпляра дочерней сущности значениям первичного ключа в родительской сущности. это обеспечение соответствия значения внешнего ключа экземпляра дочерней сущности значениям первичного ключа в родительской сущности. Ссылочная целостность может контролироваться при всех операциях, изменяющих данные в таблицах. ПРИМЕР это приложения (программы), объединяющие запросы и логику программы - с одной стороны - и хранящиеся в базе данные - с другой стороны. это приложения (программы), объединяющие запросы и логику программы - с одной стороны - и хранящиеся в базе данные - с другой стороны. Процедуры - Как правило, программы, записанные в процедурах, связаны с обработкой данных.. Процедуры выполняют большой объем работы без передачи данных по сети и взаимодействия с клиентом.

30 Обычное действие - это вызов процедуры(функции). Правила - Правила могут ассоциироваться с полем или записью таблицы и срабатывать при изменении в них данных. позволяют активизировать выполнение заданных действий при изменении или добавлении данных в базу данных и контролировать истинность помещаемых в нее данных. НЕЛЬЗЯ использовать правила при удалении данных. Правила позволяют проверять и поддерживать сколь угодно сложные соотношения между элементами данных в БД. Правила позволяют проверять и поддерживать сколь угодно сложные соотношения между элементами данных в БД.

31 Словарь данных - это централизованное хранилище сведений об объектах, составляющих их элементах данных, взаимосвязях между объектами, их источниках, значениях, использовании и форматах представления. Правила, процедуры и словарь данных - внутренние элементы СУБД