Вопрос 28. Понятие базы данных. Системы управления базами данных, Создание, ведение и использование баз данных при решении учебных и практических задач

Понятие базы данных. Системы управления базами данных, Создание, ведение и использование баз данных при решении учебных и практических задач.

 

Любой из нас, начиная с раннего детства, многократно сталкивался с бытовыми аналогами баз данных. Это — всевозможные справочники, энциклопедии и т. п., и самый популярный из всех — телефонный. Записная книжка — тоже «база данных», которая есть у каждого из нас. Большая или маленькая, простая или многофункциональная, она — обязательный элемент деловой жизни любого человека. Где бы мы хранили имена, телефоны, адреса, даты рождения и пр. своих многочисленных друзей, знакомых, деловых партнеров, непосредственных начальников, коллег и т. д., если бы не было записных книжек? В необходимых случаях мы обращаемся к ней, чтобы получить нужные сведения.

Потребность структурировать накопленную или накапливающуюся информацию (организовывать массивы данных в определенном порядке и последовательности, с определенной обработкой этих данных), содержащую совокупность сведений в какой-либо предметной области, возникла у человечества давно. Всевозможные справочники и энциклопедии уже в прошлом веке были широко распространены. Подобные «базы данных» и базы данных настоящего времени — это принципиально разные вещи, но их объединяет одна главная идея — структурирование данных по какому-либо основанию.

Другими словами, база данных (БД) — это организованная совокупность структурированных данных в какой-либо предметной области.

Развитие технологии «баз данных» привело к созданию компьютерных баз данных, которые являются основой упорядочивания, сортировки, хранения, математической и графической обработки данных. Самый простой способ создания баз данных для большинства пользователей — с помощью специальных программных сред, которые называются системами управления базами данных (СУБД). Все современные компьютерные базы данных можно разделить на иерархические, реляционные и сетевые, т. е. в основе любой СУБД лежит один из трех указанных типов моделей данных. Дадим краткую характеристику этим моделям.

Иерархическая модель графически представляет собой перевернутое дерево. Основные параметры этой модели - это уровни, узлы, связи. Первый уровень занимает центральный узел, второй — узлы второго уровня и т. д. Между узлами установлены связи, причем эти связи фиксированы, т. е. каждый узел связан со своим подмножеством узлов следующего уровня, и эти подмножества не пересекаются. Данная модель может быть представлена на примере школы: параллели, классы, учащиеся.

Сетевая модель подобна иерархической модели. Она представлена теми же компонентами: уровнями, узлами, связями, но характер их взаимодействия другой. В этой модели все связи между элементами различных уровней являются свободными, т. е. каждый элемент вышестоящего уровня может быть связан одновременно с любыми элементами следующего уровня. Пример — Всемирная паутина (WWW).

Что же такое реляционная база данных? Прежде, чем ответить на этот вопрос, сделаем краткий исторический экскурс по наиболее ярким представителям реляционных баз данных разных поколений. Первые компьютерные базы данных появились в 80-х годах XX века. Это были «неповоротливые» среды, с достаточно примитивным инструментом обработки данных, который создавал множество файлов, необходимых для полноценного функционирования базы данных в целом. Для создания более гибких структур в подобных БД необходимо было использовать их внутренний язык. Интерфейс таких сред напоминал экран MS DOS. Все команды БД вводились в командной строке, точно так же, как и в MS DOS. Подобными особенностями обладали базы данных семейств dBase II, dBase III (например, база данных «Карат»). Базы данных FoxPro и Paradox различных версий были представлены улучшенным (более удобным и многофункциональным) интерфейсом, а также имели усовершенствованные Мастера для создания отчетов и среды для написания процедур.

Обычно базу данных, состоящую из двумерных таблиц, принято называть реляционной. Тогда все базы данных семейства dBase II, dBase III, FoxPro и т.п. — реляционные, так как данные в них представляются в виде таблиц.

Понятно, что с усовершенствованием и развитием БД нового поколения, сам термин «реляционная база данных» расширился, т. е. говоря о реляционных БД недостаточно упоминать только о представлении в ней данных в виде двумерных таблиц.

Характерные особенности реляционных баз данных:

табличное представление данных;

все реляционные СУБД обрабатывают большие объемы информации, намного больше, чем те, с которыми справляются электронные таблицы;

реляционная СУБД может легко связывать таблицы так, что для пользователя они будут представляться одной таблицей (создание сложных информационных моделей);

реляционная СУБД минимизирует общий объем базы данных. Для этого таблицы, содержащие повторяющиеся данные, разбиваются на несколько связанных таблиц;

реляционная СУБД отличается от традиционных СУБД тем, что в единственном файле базы данных находятся не только таблица с данными, но и различные другие объекты (пример — файл базы данных Access). Хотя идеальный вариант в реляционной СУБД — два файла базы Данных. В одном находятся данные, в другом -объекты, модули. Такое разбиение позволяет сделать защиту базы данных более эффективной: защита информации (файл с таблицами) и защита объектов и программ (файл с объектами и модулями).

Объекты БД

Таблица. В СУБД вся информация хранится в таблицах. Это базовый объект БД, все остальные объекты создаются на основе существующих таблиц (производные объекты). Каждая строка в таблице — запись БД, а столбец — поле. Запись содержит набор данных об одном объекте, а поле — однородные данные обо всех объектах.

Запросы. В СУБД запросы являются важнейшим инструментом. Они служат для выборки записей, обновления таблиц и включения в них новых записей. С помощью запросом можно просматривать и изменять данные из нескольких таблиц. Они также используются в качестве источника данных для форм и отчетов. Но главное предназначение запросов — это отбор данных на основании критериев и математическая обработка данных (вычисляемые поля). В любой момент можно выбрать из БД необходимую информацию и создать вычисляемое поле. Запрос — производный объект БД.

Формы. Они предназначены для ввода данных в таблицу, для открытия других форм и отчетов (кнопочные формы), а также с их помощью можно ограничить объем информации, доступной пользователям, обращающимся к БД (маска). Другими словами, форма представляет собой бланк, подлежащий заполнению, или маску, накладываемую на набор данных. Большая часть данных, представленных в форме, берется из таблицы или запроса. Другая информация, не связанная ни с таблицей, ни с запросом, хранится в макете формы (например, кнопки, вычисляемые поля и т. п.). Форма также является производным объектом БД.

Отчеты. Они служат для отображения итоговых данных из таблиц и запросов в удобном для просмотра виде. В отчетах, так же, как и в формах, часть данных берется из таблицы и запроса, другая часть информации хранится в макете отчета. Отчет — производный объект БД.

Разработчик — это человек (опытный пользователь или программист), которой самостоятельно создает новую БД. Прежде, чем приступить к созданию БД, необходимо продумать ее проект.

Проект — это абстрактная (теоретическая) модель будущей БД, состоящая из объектов и их связей, необходимых для выполнения поставленных задач.

Процесс проектирования включает, прежде всего, создание структуры таблиц, установку связей между этими таблицами, создание производных объектов (запросы, формы, отчеты, макросы, модули).