базы данныхбаза данные информационный модель Цель любой информационной системы - обработка данных об объектах реального мира. В широком смысле слова база данных - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации, например предприятие, вуз и т.д. Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы. Структурирование - это введение соглашений о способах представления данных. Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом файле. Пользователями базы данных могут быть различные прикладные программы, программные комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями. В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария - системы управления базами данных. База данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области. Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации. Централизованный характер управления данными в базе данных предполагает необходимость существования некоторого лица (группы лиц), на которое возлагаются функции администрирования данными, хранимыми в базе. Классификация баз данных По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные. Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом. Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем: * файл-сервер; * клиент-сервер. Файл-сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер, файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно. Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SOL. Структурные элементы базы данных Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле, запись, файл (таблица). Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики: имя, например. Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения; тип, например, символьный, числовой, календарный; длина, например, 15 байт, причем будет определяться максимально возможным количеством символов; точность для числовых данных, например два десятичных знака для отображения дробной части числа. Запись - совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи - отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей. Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной структуры. В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей). 1.2 Вид моделей данных Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Модель данных - совокупность структур данных и операций их обработки. СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве. Рассмотрим три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную. Иерархическая модель данных Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево). К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей. К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Сетевая модель данных В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. Реляционная модель данных Понятия реляционный (англ. relation - отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных Е. Кодда. Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных. Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами: 1. каждый элемент таблицы - один элемент данных; 2. все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину; 3. каждый столбец имеет уникальное имя; 4. одинаковые строки в таблице отсутствуют; 5. порядок следования строк и столбцов может быть произвольным. Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы - атрибутам отношений, доменам, полям.
Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ. Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ - ключ второй таблицы. 1. Тип данных Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью адекватно понятию типа данных в языках программирования. Обычно в современных реляционных БД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (таких как "деньги"), а также специальных "темпоральных" данных (дата, время, временной интервал). Достаточно активно развивается подход к расширению возможностей реляционных систем абстрактными типами данных (соответствующими возможностями обладают, например, системы семейства Ingres/Postgres). В нашем примере мы имеем дело с данными трех типов: строки символов, целые числа и "деньги". 2. Домен Понятие домена более специфично для баз данных, хотя и имеет некоторые аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементу типа данных. Если вычисление этого логического выражения дает результат "истина", то элемент данных является элементом домена. Наиболее правильной интуитивной трактовкой понятия домена является понимание домена как допустимого потенциального множества значений данного типа. Например, домен "Имена" в нашем примере определен на базовом типе строк символов, но в число его значений могут входить только те строки, которые могут изображать имя (в частности, такие строки не могут начинаться с мягкого знака). Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену. В нашем примере значения доменов "Номера пропусков" и "Номера групп" относятся к типу целых чисел, но не являются сравнимыми. Заметим, что в большинстве реляционных СУБД понятие домена не используется, хотя в Oracle V.7 оно уже поддерживается. 3. Схема отношения, схема базы данных Схема отношения - это именованное множество пар {имя атрибута, имя домена (или типа, если понятие домена не поддерживается)}. Степень или "арность" схемы отношения - мощность этого множества. Степень отношения СОТРУДНИКИ равна четырем, то есть оно является 4-арным. Если все атрибуты одного отношения определены на разных доменах, осмысленно использовать для именования атрибутов имена соответствующих доменов (не забывая, конечно, о том, что это является всего лишь удобным способом именования и не устраняет различия между понятиями домена и атрибута). Схема БД (в структурном смысле) - это набор именованных схем отношений. 4. Кортеж, отношение Кортеж, соответствующий данной схеме отношения, - это множество пар {имя атрибута, значение}, которое содержит одно вхождение каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения. "Значение" является допустимым значением домена данного атрибута (или типа данных, если понятие домена не поддерживается). Тем самым, степень или "арность" кортежа, т.е. число элементов в нем, совпадает с "арностью" соответствующей схемы отношения. Попросту говоря, кортеж - это набор именованных значений заданного типа. Отношение - это множество кортежей, соответствующих одной схеме отношения. Иногда, чтобы не путаться, говорят "отношение-схема" и "отношение-экземпляр", иногда схему отношения называют заголовком отношения, а отношение как набор кортежей - телом отношения. На самом деле, понятие схемы отношения ближе всего к понятию структурного типа данных в языках программирования. Было бы вполне логично разрешать отдельно определять схему отношения, а затем одно или несколько отношений с данной схемой. Обычным житейским представлением отношения является таблица, заголовком которой является схема отношения, а строками - кортежи отношения-экземпляра; в этом случае имена атрибутов именуют столбцы этой таблицы. Поэтому иногда говорят "столбец таблицы", имея в виду "атрибут отношения". Реляционная база данных - это набор отношений, имена которых совпадают с именами схем отношений в схеме БД. Реляционные базы данных состоят из нескольких таблиц, связь между которыми устанавливается с помощью совпадающих полей. Каждая запись в таблицах идентифицирует один объект. Отношение между объектами определяет отношение между таблицами. Существует 4 типа отношений: 1. Отношение «один к одному» означает, что каждая запись в одной таблице соответствует только одной записи в другой таблице. Одному гражданину страны соответствует только один номер паспорта, в то же время как один номер паспорта соответствует только одному человеку. 2. Отношение «один ко многим» означает, что каждой записи в одной таблице соответствует одна или несколько записей в другой таблице. Один абитуриент может поступать во многие вузы и в тоже время в один вуз может поступать много абитуриентов. 3. Отношение «многие ко многим» возникает между двумя таблицами в тех случаях, когда: • одна запись из первой таблицы может быть связана более чем с одной записью из второй таблицы; • одна запись из второй таблицы может быть связана более чем с одной записью из первой таблицы. Например, связь между преподавателями и группами студентов. Несколько преподавателей ведут занятия в нескольких группах, и несколько групп занимаются у нескольких преподавателей. В большинстве случаев любые две таблицы связаны отношением «один – ко многим».режиме таблицы доступны самые разные операции с данными – просмотр, сортировка, фильтрация, обновление и печать. Однако очень часто приходится проводить вычисления или просматривать данные из нескольких таблиц. Отобрать нужные данные можно с помощью запросов. После выполнения запроса на выборку (который отбирает информацию из таблиц и других запросов базы данных, в то время как при выполнении запросов на изменение данные вставляются, обновляются или удаляются) Access создает набор записей, содержащий отобранные данные. Однако в отличие от реальной таблицы, этот набор записей физически не существует в базе данных. Access создает набор записей из данных таблицы только во время выполнения запроса. Выбор данных из одной таблицы Одним из преимуществ запросов является то, что они позволяют достаточно быстро отобрать необходимые данные из нескольких связанных таблиц. Но запросы полезны и при работе с одной таблицей. Все приемы, используемые при работе с единственной таблицей, годятся и для сложных многотабличных запросов, поэтому мы начнем с запросов на выборку данных одной таблицы. На рис. 12.8 показан запрос в режиме конструктора. Окно конструктора запросов разделено на две части. В верхней находятся списки полей таблиц или запросов, на основе которых создается новый запрос. В нижней располагается бланк QBE (QueryByExample – запрос по образцу), в котором выполняется вся работа по созданию запроса. Каждый столбец бланка представляет одно поле, используемое в запросе. Поле может просто принадлежать одной из таблиц, быть вычисляемым (иными словами, его значение рассчитывается на основе одного или нескольких полей таблицы) или итоговым, то есть использующим одну из встроенных функций MicrosoftAccess. Формы являются основным средством организации интерфейса пользователя в приложениях MicrosoftAccess. Обзор форм Рассмотрим основные виды форм, которые можно построить в Access. Простые формы. В простой форме показывается только одна запись таблицы, причем все необходимые поля отображаются на одной странице. Многостраничные формы. При необходимости вывести на экран записи, каждая из которых содержит большой объем информации, можно Создать многостраничную форму. Ленточные формы. Существует еще один тип форм, удобный для просмотра списка записей с небольшим числом полей данных. Это ленточная форма. В отличие от простой формы, которая показывает только одну запись, в ленточной форме отформатированные записи выводятся на экран одна за другой, как в таблице. Подчиненные формы. Подчиненные формы используются для представления данных, находящихся на стороне «многие» отношения «один – ко многим». Например, форма фАбитуриент показывает одного студента и несколько вузов, в которые студент поступает (рис. 12.12). Рисунок 12.12. Окно Формы в обычном режиме Конструктор форм Чтобы начать создание формы, необходимо в окне базы данных выбрать таблицу или запрос, выполнить команду Вставка->Форма или выбрать Новая форма в раскрывающемся списке кнопки Новый объект на панели инструментов. Access откроет окно диалога Новая форма. В поле со списком, расположенном в нижней части диалога, Access выводит имя таблицы или запроса, выбранного в окне базы данных. При необходимости можно выбрать другую таблицу или запрос, раскрыв список этого поля, содержащий перечень всех таблиц и запросов в текущей базе данных. Выберите Конструктор в этом окне диалога и нажмите кнопку Ok. Access откроет окно формы в режиме конструктора и выведет на экран несколько инструментов конструктора форм (рис. 12.13). В нашем примере окно формы находится на заднем плане, панель элементов располагается третьей в панели инструментов, список полей – в верхней части окна, окно свойств формы – в правом нижнем углу. В новой форме будет присутствовать только область данных (с серой сеткой). Для добавления в форму областей заголовка и примечания используется команда Вид-> Заголовок/примечание формы, для добавления колонтитулов – Вид-> Колонтитулы. Увеличить или уменьшить размер любой области можно, если установить указатель мыши на краю этой области и перетащить его. Удаление сетки выполняется командой Вид-> Сетка.
|
