Урок 7. Создание объектов баз данных.
План
Основные понятия — БД, СУБД, виды СУБД;
Основные типы баз данных;
Формат таблиц баз данных;
Основа таблиц — описание полей, ключи, индексы, ограничения значений и целостности, пароли.
Что такое база данных
Множество фирм и компаний всего мира используют компьютеры для хранения и обработки служебной информации. Эта информация содержится в так называемых базах данных.
База данных — это хранилище для большого количества систематизированных данных, с которыми можно производить определенные действия (добавление, удаление, изменение, копирование, упорядочивание и т. д.).
Все данные, находящиеся в базе данных, можно представить в виде записей или объектов.
Для успешной работы с базами данных нужны программные средства, которые обеспечивали бы доступ к нужной информации, внесение каких-либо изменений в базу данных и другие действия с данными. Для решения этой задачи используются системы управления базами данных.
Система управления базами данных (СУБД) — это совокупность языковых и программных средств, обеспечивающих создание, использование и ведение базы данных. Все СУБД делятся на две группы:
локальные;
сетевые.
Локальные — это СУБД, работающие на одном компьютере.
К ним относятся dBase, FoxPro, Microsoft Access и т. д.
Сетевые — это СУБД, позволяющие нескольким компьютерам использовать одну и ту же базу данных с помощью технологии клиент-сервер.
Примерами сетевых СУБД являются InterBase, Oracle, Microsoft SQL Server и т. д.
Организация баз данных
База данных содержит данные, используемые некоторой прикладной информационной системой (например, системами "Сирена" или "Экспресс" продажи авиа- и железнодорожных билетов). В зависимости от вида организации данных различают следующие основные модели представления данных в базе:
иерархическую;
сетевую;
реляционную;
объектно-ориентированную.
В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры. Подобная организация данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией, однако при оперировании данными со сложными логическими связями иерархическая модель оказывается слишком громоздкой.
В сетевой модели данные организуются в виде произвольного графа. Недостатком сетевой модели является жесткость структуры и высокая сложность ее реализации.
Кроме того, значительным недостатком иерархической и сетевой моделей является также то, что структура данных задается на этапе проектирования БД и не может быть изменена при организации доступа к данным.
В объектно-ориентированной модели отдельные записи базы данных представляются в виде объектов. Между записями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимосвязи с помощью механизмов, подобных соответствующим средствам в объектно-ориентированных языках программирования. Объектно-ориентированные модели сочетают особенности сетевой и реляционной моделей и используются для создания крупных БД со сложными структурами данных.
Реляционная модель получила свое название от английского термина relation (отношение) и была предложена в 70-х годах сотрудником фирмы IBM Эдгаром Коддом. Реляционная БД представляет собой совокупность таблиц, связанных отношениями. Достоинствами реляционной модели данных являются простота, гибкость структуры, удобство реализации на компьютере, наличие теоретического описания. Большинство современных БД для персональных компьютеров являются реляционными.
Типы баз данных
Прежде чем рассматривать основные типы баз данных, нужно отметить, что все данные, помещенные в базу данных, каким-либо образом связаны между собой.
Взаимосвязи данных
Взаимосвязи данных могут быть одного из четырех типов:
один к одному;
один ко многим;
много к одному;
много ко многим.
Вид взаимосвязи один к одному подразумевает, что каждая запись одного объекта базы данных будет указывать на единственную запись другого объекта. Например, с одним клиентом может быть связан только один заказ.
Взаимосвязь один ко многим означает, что одной записи объекта базы данных будет соответствовать несколько записей других объектов. Например, один клиент может иметь несколько квартир. Тогда с записью клиента будут связаны записи о его квартирах.
Вид взаимосвязи много к одному равносилен рассмотренному выше виду «один ко многим» и отличается от него только направлением.
Последний вид взаимосвязи много ко многим устанавливается между двумя типами объектов базы данных. Например, когда у одного банкира может быть несколько клиентов и, одновременно, один клиент может пользоваться услугами нескольких банков.
Основные типы баз данных
По принципу хранения данных все базы данных разделяются на несколько основных типов:
иерархические;
сетевые;
реляционные.
Иерархические базы данных
Иерархические базы данных применялись в начале 60-х годов. Они построены в виде обычного дерева. Данные здесь делятся на две категории: главные и подчиненные. Таким образом, один тип объекта является главным, а остальные, находящиеся на более низких ступенях иерархии, — подчиненными (рис. 1).
Рис. 1. Схема базы данных иерархического типа
Наивысший в иерархии объект называется корневым, остальные объекты носят название зависимых объектов.
База данных, организованная по иерархическому принципу, удобна для работы с информацией, которая соответствующим образом упорядочена. В остальных случаях работа с такой моделью будет достаточно сложной.
Сетевые базы данных
Сетевые базы данных начали применяться практически одновременно с иерархическими. В этих базах данных любой объект может быть как главным, так и подчиненным (рис. 2).
Рис. 2. Схема базы данных сетевого типа
Таким образом, в сетевой модели базы данных каждый объект может иметь сколько угодно связей с другими объектами. Из-за сложности представления данных в таком виде от сетевой модели базы данных в большинстве случаев также пришлось отказаться.
Реляционные базы данных
Именно реляционные базы данных (от англ, relation — отношение) стали широко использоваться в программировании начиная с 70-х годов. В таких базах данных объекты и взаимосвязи между ними представляются в виде прямоугольных таблиц, состоящих из строк и столбцов (рис. 3).
Рис. 3. Схема реляционной базы данных
Каждая таблица здесь представляет собой объект базы данных. Такую базу данных легче всего можно реализовать на компьютере. В дальнейшем мы будем рассматривать именно реляционные базы данных.
Итак, таблицы, которые составляют базу данных, находятся на магнитном диске в отдельной папке. Папка в целом является базой данных, а входящие в нее таблицы хранятся в виде отдельных файлов. С этими файлами можно производить произвольные операции, которые допускаются операционной системой.
Большинство приложений Windows при попытке обращения к одному файлу сразу несколькими приложениями выдают сообщение об ошибке совместного доступа. Для таблиц базы данных такое ограничение крайне неудобно, поэтому им свойственна особенность, которая заключается в том, что несколько приложений могут получить доступ к файлу таблицы одновременно. Такой режим доступа называется многопользовательским.
Если внимательно посмотреть на файлы таблиц базы данных, то можно заметить, что для одной таблицы обычно создается несколько файлов. Это файлы, которые содержат дополнительную информацию, относящуюся к таблице. Объединяет эти файлы одинаковое имя, но при этом они имеют разные расширения. Имя файлов таблицы определяет имя самой таблицы.
Рассмотрим теперь, из чего состоят таблицы базы данных. Как уже упоминалось, в каждой из них структурно выделяются строки и столбцы (рис. 4).
Столбцы таблицы обычно называют полями, а строки — записями. К полям таблицы предъявляются следующие требования:
поле должно иметь уникальное имя в пределах одной таблицы;
поле должно содержать данные только одного заранее определенного типа;
любая таблица должна иметь как минимум одно поле.
Рис. 4. Структура таблицы базы данных
С таблицами реляционной базы данных можно выполнять следующие действия:
создавать таблицу или определять ее структуру;
изменять структуру таблицы;
изменять имя таблицы;
удалять таблицу с диска.