Базы данных. Основные понятия. Классификация СУБД. Функциональные возможности СУБД.

 База данных(БД) обеспечивает хранение информации и представляет собой поименованную совокупность данных, организованных по определенным правилам, включающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными

Система управления базами данных представляет собой пакет прикладных программ и совокупность языковых средств, предназначенных для создания, сопровождения и использования баз данных.

Модели данных

Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру, то есть представлены некоторой моделью, поддерживаемой СУБД. К числу важнейших относятся следующие модели данных.

• иерархическая;

• сетевая;

• реляционная;

• объектно-ориентированная.

В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры. Она удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложными логическими связями.

Сетевая модель означает представление данных в виде произвольного графа. Достоинством сетевой и иерархической моделей данных является возможность их эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.

Реляционная модель данных (РМД) название получила от английского термина «relation» — «отношение». Ее предложил в 70-е годы сотрудник фирмы IBM Эдгар Кодд. При соблюдении определенных условий отношение представляется в виде двумерной таблицы, привычной для человека. Большинство современных БД для персональных ЭВМ являются реляционными.

Достоинствами реляционной модели данных являются ее простота, удобство реализации на ЭВМ, наличие теоретического обоснования и возможность формирования гибкой схемы БД, допускающей настройку при формировании запросов.

Реляционная модель данных используется в основном в БД среднего размера. При увеличении числа таблиц в базе данных заметно падает скорость работы с ней. Определенные проблемы использования РМД возникают при создании систем со сложными структурами данных, например, систем автоматизации проектирования.

Объектно-ориентированные БД объединяют в себе две модели данных, реляционную и сетевую, и используются для создания крупных БД со сложными структурами данных.

Системы управления базами данных

СУБД, как правило, разделяют по используемой модели данных (как и базы данных) на следующие типы: иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные.

По характеру использования СУБД делят на персональные (СУБДП) и многопользовательские (СУБДМ). К персональным СУБД относятся: Visual FoxPro, Paradox, Clipper, dBase, Access и др. К многопользовательским СУБД относятся, например: Oracle и Informix.

Многопользовательские СУБД включают в себя сервер БД и клиентскую часть, работают в неоднородной вычислительной среде (допускаются разные типы ЭВМ и различные операционные системы). Поэтому на базе СУБДМ можно создать информационную систему, функционирующую по технологии клиент-сервер. Универсальность многопользовательских СУБД отражается соответственно на высокой цене и компьютерных ресурсах, требуемых для их поддержки.

СУБДП представляет собой совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД. Персональные СУБД обеспечивают возможность создания персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними, и, при необходимости, создания приложений, работающих с сервером базы данных.

Управляющим компонентом многих СУБД является ядро, выполняющее следующие функции:

• управление данными во внешней памяти;

• управление буферами оперативной памяти (рабочими областями, в которые осуществляется подкачка данных из базы для повышения скорости работы);

• управление транзакциями.

Транзакция — это последовательность операций над БД, рассматриваемая СУБД как единое целое. При выполнении транзакция может быть либо успешно завершена, и СУБД зафиксирует произведенные изменения во внешней памяти, либо, например, при сбое в аппаратной части ПК, ни одно из изменений не отразится в БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД.

Язык современной СУБДП включает подмножества команд, относившиеся ранее к следующим специализированным языкам:

• язык описания данных — высокоуровневый непроцедурный язык декларативного типа, предназначенный для описания логической структуры данных;

• язык манипулирования данными — командный язык СУБД, обеспечивающий выполнение основных операций по работе с данными (ввод, модификацию и выборку данных по запросам);

• структурированный язык запросов (Structured Query Language, SQL) — обеспечивает манипулирование данными и определение схемы реляционной БДП, является стандартным средством доступа к серверу БД.

Для обработки команд пользователя или операторов программ в СУБДП используются интерпретаторы команд (операторов) и компиляторы. С помощью компиляторов в ряде СУБДП можно получать исполняемые автономно приложения (ехе–программы).

Обеспечение целостности БД — необходимое условие успешного функционирования БД. Целостность БД — свойство, означающее, что база данных содержит полную и непротиворечивую информацию, необходимую и достаточную для корректного функционирования приложений.

Для обеспечения целостности БД накладывают ограничения целостности в виде некоторых условий, которым должны удовлетворять хранимые в базе данные. Примером таких условий может служить ограничение диапазонов возможных значений атрибутов объектов, сведения о которых хранятся в БД, или отсутствие повторяющихся записей в таблицах реляционных БД.

Обеспечение безопасности в СУБД достигается: шифрованием прикладных программ, данных; защитой паролем; поддержкой уровней доступа к базе данных, к отдельной таблице.

Расширение возможностей пользователя СУБДП достигается за счет подключения систем построения графиков и диаграмм, а также подключения модулей, написанных на языках Си или Ассемблера.

Поддержка функционирования в сети обеспечивается:

• средствами управления доступом пользователей к совместно используемым данным, т.е. средствами блокировки файлов (таблиц), записей, полей, которые в разной степени реализованы в разных СУБДП;

• средствами механизма транзакций, обеспечивающими целостность БД при функционировании в сети.

Поддержка взаимодействия с Windows-приложениями позволяет СУБДП внедрять в отчет сведения, хранящиеся в файлах, созданных с помощью других приложений, например, в документе Word или в рабочей книге Excel, включая графику и звук. Для этого в СУБДП поддерживаются механизмы, разработанные для среды Windows, такие как: DDE (Dynamic Data Exchange — динамический обмен данными) и OLE (Object Linking and Embedding — связывание и внедрение объектов).

Операции над таблицами в базе данных MS ACCESS.

При первом открытии окна базы данных Access всегда активизирует вкладку Таблицы и выводит на экран список режимов создания таблиц:

Создание таблицы в режиме конструктора;

Создание таблицы с помощью мастера;

Создание таблицы путем ввода данных

Для создания новой таблицы можно выбрать любой из этих режимов. Можно выбрать Мастер таблиц для определения полей таблицы с помощью списков образцов таблиц и полей. Для создания произвольной таблицы целесообразно пользоваться режимом Конструктора. Режим Создание таблицы путем ввода данных используется, как правило, для редактирования и ввода данных в уже существующие таблицы.

Таблицей Access является совокупность данных объединенных общей темой. Для каждой сущности назначается отдельная таблица, чтобы не было повторений в сохраненных данных. Таблицы состоят из записей и полей. Количество полей в записи определяется на стадии проектирования таблицы, поэтому прежде чем создавать таблицу с помощью приложения Access, необходимо четко представлять ее структуру.

Величина и тип полей определяется пользователем. Необходимо выбирать размеры полей не слишком большими, так как при завышенных размерах полей бесполезно расходуется память БД. Для создания связей между таблицами они должны иметь ключевое поле, поэтому необходимо назначить ключевое поле каждой таблице.

Чтобы задать первичный ключ в режиме Конструктора, необходимо выделить требуемое поле, а затем щелкнуть на пиктограмме «Ключевое поле», расположенной на панели инструментов. Для назначения Внешнего (Вторичного) ключа в режиме Конструктора, необходимо выделить поле и в области свойств этого поля в строке Индексированное поле из списка выбрать значение Да (Совпадения допускаются).

Для выбора необходимого режима создания таблиц можно дважды щелкнуть на один из них в списке режимов, откроется требуемый режим. Кроме того, можно щелкнуть на пиктограмме «Создать» в окне БД, откроется окно диалога «Новая таблица», и в нем выбрать требуемый режим создания таблицы.

При выборе режима Мастер таблиц откроется окно «Создание таблиц», в котором с помощью образцов таблиц и полей легко сформировать поля новой таблицы.

Но если в окне «Создание таблиц» нет требуемого образца таблицы, то необходимо выбрать режим Конструктора, откроется окно Конструктора таблиц

Состав (структура) таблицы определяется в области проекта таблицы, которая состоит из трех колонок:

Имя поля;

Тип данных;

Описание.

Типы данных необходимо выбрать из раскрывающегося списка:

Текстовый – алфавитно–цифровые данные (до 255 байт)

Поле МЕМО - длинный текст или числа, например, примечания или описания (до 64000 байт)

Числовой - текст или комбинация текста и чисел (сохраняет 1, 2, 4 или 8 байтов)

Дата/время – даты и время (8 байт)

Денежный - используется для денежных значений (сохраняет 8 байтов)

Счетчик – автоматическая вставка уникальных последовательных (увеличивающихся на 1) или случайных чисел при добавлении записи (4 байта)

Логический – данные, принимающие только одно из двух возможных значений, например, «Да/Нет» (1 бит)

Поле объекта OLE – для вставки следующих объектов: рисунки, картинки, диаграммы и т.д. (до 1 Гбайта)

Гиперссылка – адрес ссылки на файл на автономном компьютере или в сети (сохраняет до 64 000 знаков)

Мастер подстановок - создает поле, позволяющее выбрать значение из другой таблицы или из списка значений, используя поле со списком. При выборе данного параметра в списке типов данных запускается мастер для автоматического определения этого поля.

В области «Свойства поля» назначают свойства для каждого поля (например, размер, формат, индексированное поле и т.д.).

При создании структуры таблицы в первую колонку вводят Имя поля, затем необходимо нажать клавишу Enter и выбрать тип данных (по умолчанию Access назначает тип данных, если этот тип данных не подходит, то выберите самостоятельно из раскрывающегося списка). Затем введите в третью колонку описание поля.

Установка связей между таблицами в СУБД Access

Связи между таблицами в БД используются при формировании запросов, разработке форм, при создании отчетов. Для создания связей необходимо закрыть все таблицы и выбрать команду "Схема данных" из меню Сервис, появится активное диалоговое окно "Добавление таблицы" на фоне неактивного окна Схема данных.

В появившемся диалоговом окне Добавление таблиц необходимо выделить имена таблиц и нажать кнопку Добавить, при этом в окне "Схема данных" добавляются таблицы. После появления всех таблиц в окне Схема данных необходимо закрыть окно Добавление таблицы, щелкнув левой кнопкой мыши на кнопке Закрыть.

Следующий шаг - это установка связей между таблицами в окне Схема данных.

В появившемся окне диалога "Изменение связей" необходимо активизировать флажки: "Обеспечить целостность данных", "каскадное обновление связанных полей" и "каскадное удаление связанных записей", убедиться в том, что установлен тип отношений один-ко-многим и нажать кнопку Создать.

После установки связей между таблицами, окно Схема данных необходимо закрыть. Далее необходимо осуществить заполнение всех таблиц. В окне Базы данных выделяем нужную таблицу, затем выполняем щелчок на кнопке Открыть. На экране появится структура таблицы БД в режиме таблицы. Новая таблица состоит из одной пустой строки. Заполнение производится по записям, т.е. вводится информация для всей строки целиком. Поле счетчика заполняется автоматически. После ввода первой записи пустая запись смещается в конец таблицы. Переход к следующему полю осуществляется нажатием клавиши ТаЬ.

В приложении Access применяются различные методы перемещения по таблице. Переходить от записи к записи можно с помощью: клавиш управления курсором; кнопки из области Запись, расположенной внизу таблицы в режиме таблицы; команды Правка - Перейти.. Для перемещения от поля к полю (слева направо) применяются клавиши Tab и Enter, а в обратном направлении Shift+Tab.

Поиск данных в таблице большого объема, который выполняется с помощью кнопок перехода, может занять много времени, поэтому для поиска и замены данных в полях необходимо использовать команду Правка - Найти. Откроется окно диалога. В поле Образец диалогового окна поиска указывается искомый объект и осуществляется поиск. Для замены данных в полях необходимо перейти на вкладку Замена.

После создания структуры таблиц, их заполнении и установки связей между таблицами можно приступать к построению запросов.