Основные понятия баз данных.
База данных – это именованная совокупность данных, хранящихся во внешней памяти и обладающая такими свойствами, как:
интегрированность, направленная на решение общих задач;
структурированность, отражающая часть реального мира;
взаимосвязанность;
независимость описания данных от программ их обработки.
Система управления базами данных (СУБД) выполняет роль посредника между БД и пользователем или прикладными программами. Схематично это изображено на рисунке 1.1.
СУБД представляет собой программную систему, которая решает следующие задачи:
обеспечивает пользователей языковыми средствами описания данных и манипулирования ими;
поддерживает логические модели данных;
обеспечивает поддержку манипулирования данными на логическом уровне, т.е. выполнение таких операций как выбор, вставка, обновление, удаление, с одновременным отображением этих операций на физическом уровне;.
обеспечивает защиту, поддерживает целостность и непротиворечивость данных
Рис.1.1. Схема взаимодействия пользователей с базой данных
Под банком данных принято понимать совокупность БД, СУБД, а также аппаратных и организационных средств, поддерживающих их функционирование. Вместо термина «банк данных» часто используют термин автоматизированная система .
При формулировке и решении любой задачи обычно выбирают некоторую абстракцию действительности, выделяют ограниченную область реального мира, которую называют предметной областью. Примерами предметных областей могут служить завод, факультет, библиотека, жители города, чемпионат по футболу. В выбранной предметной области выделяются предметы, которые называются объектами предметной области. Каждому объекту приписывается имя и совокупность свойств, характерных для этого объекта, или атрибутов. Причем нас интересуют не все свойства, присущие данному объекту, а только необходимые для получения результата. Остальные свойства считаются несущественными и не учитываются при формулировке задачи. Например, при решении задачи об итогах сессии существенными свойствами объекта «студент» являются следующие: наличие несданных экзаменов, средний балл, а к несущественным свойствам относятся рост студента или цвет волос и глаз. После того как определены существенные атрибуты объектов, выявляются взаимозависимости между ними, то есть связи между объектами и между атрибутами. Связь между объектами характеризуется направлением и количеством экземпляров объектов, которые могут в ней участвовать. Различают несколько видов связи: один – к - одному (1:1), один – ко - многим (1:n), многие – к - одному (n:1), многие – ко -многим (n:m). Например, в предметной области «институт» связь «секретарь представляет кафедру» является связью между объектом «секретарь» и объектом «кафедра». Это связь 1:1, поскольку секретарь представляет только одну кафедру. Обратная связь «кафедра имеет секретаря» - это тоже связь 1:1. Примером связи 1:n может служить связь между секретарем приемной комиссии и абитуриентом – «секретарь регистрирует абитуриента», поскольку каждый секретарь регистрирует много абитуриентов, но каждого абитуриента регистрирует только 1 секретарь, даже если их в приемной комиссии несколько, поэтому связь между абитуриентом и секретарем n:1. Связь «абитуриент сдает предмет» является примером связи n:m, так как каждый абитуриент сдает несколько экзаменов по разным предметам, а каждый из предметов сдает не один, а несколько абитуриентов.
Совокупность объектов, выделенных из предметной области, их свойств, необходимых для решения определенной задачи, и связей между объектами называется моделью предметной области (МПО).
Для представления модели предметной области в конкретной СУБД надо описать ее средствами модели данных, которую эта СУБД поддерживает. Такое описание называется концептуальной моделью. Иначе говоря, концептуальная модель – это представление модели предметной области в терминах модели данных. Процесс построения концептуальной модели называется логическим проектированием базы данных. Построенная концептуальная модель затем средствами СУБД отображается в соответствующие структуры физической базы данных.
Модели данных, которые поддерживают СУБД, делят на сетевые, иерархические, реляционные, объектно-ориентированные. Каждая СУБД поддерживает какую-нибудь одну, но иногда и одновременно несколько моделей данных. Для ранних СУБД были характерны сетевая модель и ее частный случай – иерархическая модель. Сетевые СУБД используют модель представления данных в виде произвольного графа, а иерархические – в виде древовидной структуры. Большинство СУБД, которые сейчас присутствуют на рынке программного продукта, это СУБД реляционного или объектно-реляционного типа, однако, в связи с ограниченностью реляционной модели и возможностью ее использования не во всех областях деятельности человека, существуют и постреляционные СУБД[3], к которым относятся, в первую очередь, объектно-ориентированные и многомерные СУБД.
Самой распространенной моделью данных на сегодняшний день является реляционная модель. Эту модель поддерживает и СУБД Access, на которую ориентирован курс лекций и лабораторные работы.