2. Разработка баз данных

2.1 Этапы разработки баз данных

Процесс проектирования баз данных чрезвычайно сложный. Прежде чем приступать к проектированию базы данных, нужно глубоко разобраться в предметной области. При разработке базы данных принято выделять следующие этапы, при помощи которых осуществляется переход от предметной области к её конкретной реализации:

изучение предметной области;

разработка моделей предметной области;

разработка логической модели данных;

разработка физической модели данных;

разработка собственно базы данных.

Изучение предметной области заключается в выявлении существенных процессов и факторов, оказывающих определяющее влияние на достижение целей внедрения базы данных.

Модель предметной области – это записанные знания об объектах реального мира, которыми необходимо управлять наиболее рациональным образом.

Логическая модель данных описывает понятия предметной области и их взаимосвязи и является прототипом будущей базы данных. Логическая модель разрабатывается в терминах информационных понятий, но без какой-либо ориентации на конкретную СУБД. Наиболее широко используемым средством разработки логических моделей баз данных являются диаграммы «сущность связь» - ER-диаграммы.

Физическая модель данных строится на базе логической модели и описывает данные уже средствами конкретной СУБД. Отношения, разработанные на стадии логического моделирования, преобразуются в таблицы, атрибуты в столбцы, домены в типы данных, принятых в выбранной конкретной СУБД. Указанные инструментальные средства проектирования поддерживают несколько десятков наиболее популярных СУБД.

2.2 Типы моделей данных

Способ отображения сущностей (объектов), атрибутов и связей на структуры данных определяются моделью данных. Принято выделять иерархическую, сетевую и реляционную модели данных.

Иерархическая модель. Элементы в записи упорядочены. Один элемент считается главным, остальные – подчиненными. Примером такой структуры может быть дерево каталогов на диске или генеалогическое дерево. Служба имен доменов в Интернет (DNS) является собранием иерархических баз данных для перевода имен доменов Интернет из символов в числовые адреса протокола передачи данных IP. Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться довольно трудоемким из-за необходимости последовательно проходить несколько иерархических уровней.

Сетевая модель. Это более гибкая структура, т. к. в ней дополнительно к вертикальным связям устанавливаются горизонтальные связи. Процесс поиска данных в такой базе легче, чем в иерархической.

Реляционная модель. Это наиболее распространенная структура. Информация организована в виде таблиц (отношений). Таблица состоит из строк и столбцов. Каждая строка таблицы содержит информацию об одном отдельном объекте описываемой в БД предметной области, а каждый столбец – определенные характеристики (свойства, атрибуты) этих объектов.

Каждый столбец в таблице базы данных имеет уникальное имя в пределах таблицы. Столбец в таблице базы данных принято называть полем. В поле, имеющем определённое имя, размещаются атрибуты одного типа. Значение атрибута выбирается из домена – множества всех возможных значений атрибута объекта. Столбцы в таблице расположены в соответствии с порядком следования их имён при создании. Любая таблица имеет, по крайней мере, один столбец.

Строка таблицы представляет собой одну запись (кортеж). Она описывает конкретный объект. Строки имён не имеют. Порядок их следования в таблице не определён. Их количество логически не ограничено. Т. к. строки в таблице не упорядочены, невозможно выбрать строку по её позиции – среди них не существует «первой» и «последней».

Пересечения столбца и строки – клетка (ячейка) – представляет собой поле записи.

Таблица должна иметь один или несколько столбцов, значения которых однозначно идентифицируют каждую её строку. Такой столбец (или комбинация столбцов) образуют первичный ключ.

В таблице не должно быть строк, имеющих одно и то же значение первичного ключа. Если таблица удовлетворяет этому требованию, она называется отношением.

Если база данных состоит из нескольких таблиц, то взаимосвязь между таблицами поддерживается внешними ключами.

Внешний ключ – это столбец, значения которого однозначно характеризуют сущности, представленные строками другого отношения. Говорят, что отношение, в котором определён внешний ключ, ссылается на соответствующее отношение, в котором такой же атрибут является первичным ключом.