Дисциплина «Базы данных»
Понятие бд, субд.
База данных (Data Base) – поименованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.
СУБД (DBMS Data Base Management System) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Эволюция развития баз данных.
В истории вычислительной техники можно проследить развитие двух основных областей ее использования:
Численные расчеты;
Автоматизированные (с человеком)/автоматические (без человека) информационные системы.
ИС – совокупность средств (технических, программных, информационных, организационных) и персонала, предназначенных для ввода, хранения, обработки и выдачи информации в интересах поставленной задачи.
В первых ИС данные хранились в виде обычных линейных файлов. Возможности по хранению информации были ограничены:
Магнитные ленты;
Магнитные барабаны (прямой доступ; огромный размер, минимальная емкость).
ИС с использованием накопителей на магнитных лентах работали медленно. Можно предположить, что требования ИС вызвали появление современных магнитных дисков (устройств с прямым доступом).
Но, несмотря на то, что появились более быстрые устройства, ИС работали достаточно медленно и имели ряд недостатков.
Недостатки ИС, построенных на файлах.
Избыточность данных: данные хранились в нескольких файлах, дополнительные поля связи;
Слабый контроль данных: целостность – где там; противоречивость данных – печальный факт;
Зависимость программ от данных: при изменении структуры файла требовалось перекомпилировать все программы, работающие с ним;
Огромные затраты труда персонала.
Эти недостатки послужили толчком, который заставил разработчиков Ис искать новые способы управления информацией.
Этот подход был реализован в рамках новых программных средств, названных СУБД, а сами хранилища информации, которые работали под управлением этих систем (СУБД) стали называться базами данных.
База данных (Data Base) – поименованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.
СУБД (DBMS Data Base Management System) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Модели данных. Реляционная модель данных.
Ядром любой БД является модель данных.
Модель данных – совокупность структур данных, операций, их обработки и ограничений целостности, накладываемых на данные.
Ограничения целостности – ряд правил, которые способствуют поддержанию БД в согласованном состоянии. (Примером могут служить типы данных).
БД основываются на использовании 3-х основных моделей:
Иерархической;
Сетевой;
Реляционной.
Основоположником реляционной модели является английский математик Эдгар Кодд.
Реляционная модель данных является совокупностью взаимосвязанных двумерных таблиц – объектов модели. Связи между двумя логически связанными таблицами в реляционной модели устанавливаются по равенству значений одинаковых атрибутов этих таблиц.
Relation (отношение), т.е. двумерная (реляционная) таблица, обладающая определенными свойствами.
Таблица описывает некоторый информационный объект. Одна строка (запись) хранит 1 экземпляр этого объекта.
Отношение – двумерная таблица, обладающая определенными (5) свойствами.
Определенными свойствами реляционной (двумерной) принято считать:
В ячейке хранится атомарное значение (неделимое значение);
Все столбцы однородные (один тип данных на столбец);
Каждый столбец имеет уникальное имя;
Возможна произвольная перестановка, как строк, так и столбцов;
В таблице не может быть одинаковых строк.
Атрибут – поименованная характеристика объекта, с помощью которой моделируется его свойства. Атрибут показывает, какая информация должна быть собрана об объекте [объект – клиент банка; атрибут – номер счет, адрес, сумма вклада, ФИО и т.д.]
Кортеж отношения – строка, запись.
Степень(-арность) отношения – количество столбцов таблицы.
Мощность отношения – (количество строк таблицы) – характеристика, обозначающая максимальное количество экземпляров одного объекта, связанных с экземпляром другого объекта.
Домен – совокупность допустимых значений атрибута.
Схема отношения – совокупность заголовков таблиц.
Тело отношения – тело таблицы.
Схема отношения:
Студенты (Номер_по_журналу, Фамилия, Имя, Отчетство, пол, группа, …)
Составной первичный ключь (ПК): Номер_по_журналу + группа, т.к. простым ПК «Номер_по_журналу» нельзя добиться уникальности записи.
Успеваемость(№Студента, №дисциплины, №семестра, оценка..)
Составной ПК студент,дисциплина,семестр, т.к. может быть два семестра одна дисциплина.
Первичный ключ – минимальный набор атрибутов, который однозначно определяет каждую запись. Свойства ключа: минимальность и уникальность.
Если запись однозначно определяется значением одного атрибута, то этот атрибут называется простым первичным ключом (Primary Key);в том случае, когда запись однозначно определяется значениями нескольких атрибутов, эти атрибуты называются составным первичным ключом.
Таблица с установленным первичным ключом считается главной таблицей.
Главной таблицей называется такая таблица, которой не требуется другая таблица для полной идентификации её полей.
Зависимая (дочерняя) таблица – такая таблица, которой требуется другая таблица для расшифровки её полей.
Поле в зависимой таблице, которое соединяется с ПК в главной таблице, называется внешним ключом.
Положительными сторонами реляционной модели можно считать:
Простоту и доступность (таблиц);
Связь данных на логическом уровне;
Независимость данных;
Язык логического счисления;
Для построения запросов и написания прикладных программ нет необходимости знания конкретной организации БД во внешней памяти;
БД с реляционной моделью не требовательны к ресурсам (для работы достаточно обычных ПК, в то время как иерархические работали на мэинфреймах).