Основные сведения о базах данных

 

Основой информационного обеспечения информационных технологий управления являются банки данных (базы данных).

База данных (БД) – совокупность данных, организованных по определённым правилам, предусматривающим общие правила описания, хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных программ.

Структура данных, содержащихся в файле базы данных, состоит из полей и записей. Организация базы данных отличается от организации обычного файла тем, что:

описание полей записи хранится вместе с данными;

для повышения эффективности работы с БД используются специальные поисковые структуры.

Основным признаком классификации БД является логическая модель данных.

Модель данных – совокупность правил порождения структур в базе данных, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных, последовательность их изменения.

Различают четыре модели данных: сетевая, иерархическая, реляционная и объектно-ориентированная.

Сетевая модель данных предназначена для представления данных сетевой структуры ( рис. 11.1 ) и манипулирования ими. Такая модель обеспечивает представление данных о предметной области в виде элементов данных, которые могут быть связаны всеми типами отношений – 1: 1 (один-к-одному), 1: М (один-ко-многим), М: 1 (многие-к-одному), М: M (многие-ко-многим). В этой модели данных каждый элемент данных может иметь несколько «подчинённых» и несколько «старших». Достоинство сетевых моделей – минимальные затраты памяти, а недостаток – большое время поиска информации.

Иерархическая модель данных предназначена для представления данных иерархической структуры ( рис. 11.2 ) и манипулирования ими. Такая модель обеспечивает представление данных о предметной области в виде элементов данных, которые могут быть связаны отношениями 1: 1 и 1: М. В этой модели данных каждый элемент данных может иметь несколько «подчинённых» и только одного «старшего». Достоинство иерархических моделей – большая скорость поиска информации, а недостаток – большие затраты памяти.

 

Объектно-ориентированная модель данных предназначена для представления данных в виде объектов, их атрибутов, методов и классов, а также манипулирования ими. В таких моделях совмещаются возможности баз данных и объектно-ориентированных языков программирования.

В настоящее время наибольшее распространение имеют реляционные модели данных, в которых сбалансированы требования по скорости поиска информации и объёму занимаемой памяти. Поэтому эту модель данных мы рассмотрим более подробно.

Реляционная модель данных – модель данных, предназначенная для представления данных в виде набора отношений, каждое из которых представляет собой подмножество декартова (прямого) произведения определённых множеств, и манипулирования ими с помощью множества операций реляционной алгебры или реляционного исчисления.

Основное понятие в реляционных моделях – реляционная таблица. Реляционная таблица – это таблица, у которой:

1) в каждом столбце хранятся значения одного элемента данных;

2) в каждой строке хранятся значения всех элементов данных, относящихся к одному объекту предметной области;

3) порядок строк и столбцов несущественен;

4) отсутствуют одинаковые строки.

Первые два свойства – это соглашения о порядке описания данных. Следующие два накладывают ограничения на способ заполнения таблицы. Для выполнения третьего свойства необходимо заполнять все клетки таблицы. Действительно, рассмотрим следующую таблицу:

 

Должность	Фамилия
Председатель суда	Иванов
…	…
Помощник судьи	Сидоров
Секретарь суда	Романов

 

Для того чтобы обеспечить независимость описания данных от порядка строк и столбцов, необходимо заполнять все клетки таблицы.

Выполнение четвёртого свойства означает, что в реляционной таблице всегда есть ключ.

Ключ (уникальный индекс) – это элемент данных или группа элементов данных, значения которых в каждой строке, т.е. для каждого объекта предметной области, уникально.

Простой ключ – ключ, состоящий из одного элемента данных.

Составной ключ – ключ, содержащий более одного элемента данных.

Описание БД в контексте конкретной модели данных называют схемой базы данных. Принято различать ( табл. 11.1 ) внешнюю, внутреннюю и концептуальную схемы БД.

Принято различать следующие виды управления данными: ведение БД, защита данных и доступ к порции данных.

Ведение БД – деятельность по обновлению, восстановлению и перестройке структуры базы данных с целью обеспечения её целостности, сохранности и эффективности использования.

Защита данных – организационные, программные и технические методы и средства, направленные на удовлетворение ограничений, установленных для типов данных или экземпляров типов данных в системе обработки данных.

Доступ к порции данных – предоставление процессу обработки данных порции данных посредством последовательности операций поиска, чтения и (или) записи данных.

Таблица 11.1

Виды схем базы данных

Термин	Определение
Внешняя схема БД	Схема БД, поддерживаемая СУБД для приложений
Внутренняя схема БД	Схема БД, определяющая представление БД в среде хранения и пути доступа к ним
Концептуальная схема БД	Схема БД, определяющая представление БД, единое для всех её приложений и не зависящее от используемого в системе управления этой БД представления данных в среде хранения и путей доступа к ним

 

Система управления базами данных (СУБД) - это совокупность программ и языковых средств, предназначенных для управления данными в базе данных, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия её с прикладными программами.

Функции СУБД можно разделить на три группы: управление базами данных (система выполняет функцию менеджера); разработка, отладка и выполнение прикладных программ (система осуществляет функции транслятора); выполнение вспомогательных операций (сервис).

Одна БД может обеспечить автоматизацию процессов получения информации многими пользователя. При этом необходимо выполнение двух важнейших свойств БД - логической и физической независимости данных в БД.

Логическая независимость данных в БД означает, что:

с одной стороны - логическая структура данных не зависит от особенностей прикладных программ, которые их используют (т.е. изменение прикладных программ не влечёт изменения логической структуры данных);

с другой - прикладные программы не зависят от логической структуры данных (т. е. изменение логической структуры не влечет изменения прикладных программ).

Физическая независимость данных в БД означает, что:

с одной стороны - особенности размещения данных на физических носителях не зависят от логической структуры данных и особенностей прикладных программ;

с другой - логическая структура данных и прикладные программы не зависят от способа размещения данных на физических носителях.

Обеспечение логической и физической независимости данных в БД является одной из функций СУБД.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: