ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ БАЗ ДАННЫХ

 

 

 

 

 

Введение

Современные информационные системы, основанные на концепции интеграции данных, характеризуются огромными объемами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.

Информационная система - система, реализующая автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включающая технические средства обработки данных, программное обеспечение и соответствующий персонал.

Цель любой информационной системы - обработка данных об объектах реального мира. Основой информационной системы является база данных. 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 производить выборку с произвольным сочетанием признаков. Большое значение при этом приобретает структури­рование данных.

 

. Само понятие база данных (database) формулируется как "поименованная и организованная (структурированная) совокупность взаимосвязанных данных, которые отражают состояние объектов конкретной предметной области и находятся под центральным программным управлением". База данных удерживает такой минимальный излишек информации, который позволяет удовлетворить запросы каждого из многочисленных пользователей. Данные представлены совокупностью файлов (таблиц). В широком же смысле база данных есть любая упорядоченная совокупность данных. Сам термин “база данных” был введен неизвестным автором в 1963 г. в англоязычной литературе (data base), в 70- х годах этот термин стали писать через дефис (data-base), а потом ( одним словом (database). Свойства базы данных позже были сформулированы Дж. Мартином:

 

Структурирование данных - это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом файле.

Ниже приведен пример неструктурированных и структурированных данных,  содержащих сведения о студентах (номер личного дела, фамилию, имя,   отчество и год рождения).

 

Неструктурированные данные:

 

 

Личное дело № 16493. Сергеев Петр Михайлович, дата

рождения 1 января 1976 г.; Л/д № 16593, Петрова Анна

Владимировна, дата рожд. 15 марта 1975 г.; № личн.

дела 16693, д.р. 14.04.76, Анохин Андрей Борисович

 

 

 

Легко убедиться, что сложно организовать поиск необходимых данных, хранящихся в неструктурированном виде.

 

Структурированные  данные:

№ личного дела	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения
16493	Сергеев	Петр	Михайлович	01.01.76
16593	Петрова	Анна	Владимировна	15.03.75
16693	Анохин	Андрей	Борисович	14.04.76

Чтобы автоматизировать поиск и систематизировать эти данные, необходимо выработать определенные соглашения о способах представления данных, т.е. дату рождения нужно записывать одинаково для каждого студента, она должна иметь одинаковую длину и определенное место среди остальной информации. Эти же замечания справедливы и для остальных данных (номер личного дела, фамилия, имя, отчество).

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 управлении базами данных

База данных (БД) - это поименованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Объектом называется элемент предметной области, информацию о котором мы сохраняем.

Объект может быть реальным (например, человек, изделие; или населенный пункт) и абстрактным (например, событие, счет покупателя или изучаемый студентами курс). Так, в области продажи автомобилей примерами объектов могут служить МОДЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ, КЛИЕНТ и СЧЕТ. На товарном складе - это ПОСТАВЩИК, ТОВАР, ОТПРАВЛЕНИЕ и т. д.

Система управления базами данных (СУБД) это комплекс программных и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и совместного применения баз данных многими пользователями.

Централизованный характер управления данными в базе данных предполагает необходимость существования некоторого лица (группы лиц), на которое возлагаются функции администрирования данными, хранимыми в базе.

Основные функции СУБД предназначены для выполнения различных функций, включая построение объектов базы данных и манипулирование ими, начальную загрузку данных в таблицы, обновление и удаление существующей информации, выполнение запросов к базе данных, управление доступом к ней и ее общее администрирование.

Основные категории команд языка SQL:

DDL – язык определения данных; данных (Data Definition Language)

DML – язык манипулирования данными; (Data Manipulation Language)

DQL – язык запросов; (DCL - Data Query Language)

DCL – язык управления данными; (DCL - Data Control Language)

команды администрирования данных;

команды управления транзакциями

Предметная область - часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и, в конечном счете, автоматизации. Предметная область представляется множеством фрагментов, например, предприятие - цехами, дирекцией, бухгалтерией и т.д. Каждый фрагмент предметной области харакетризуется множеством объектов и процессов, использующих объекты, а также множеством пользователей, харакетризуемых различными взглядами на предметную область.

В теории проектирования информационных систем предметную область (или, если угодно, весь реальный мир в целом) принято рассматривать в виде трех представлений:

представление предметной области в том виде, как она реально существует

как ее воспринимает человек (имеется в виду проектировщик базы данных)

как она может быть описана с помощью символов.

Т.е. говорят, что мы имеем дело с реальностью, описанием (представлением) реальности и с данными, которые отражают это представление.

Данные, используемые для описания предметной области, представляются в виде трехуровневой схемы (так называемая модель ANSI/SPARC):

Внешнее представление (внешняя схема) данных является совокупностью требований к данным со стороны некоторой конкретной функции, выполняемой пользователем. Концептуальная схема является полной совокупностью всех требований к данным, полученной из пользовательских представлений о реальном мире. Внутренняя схема - это сама база данных.

Отсюда вытекают основные этапы, на которые разбивается процесс проектирования базы данных информационной системы:

Концептуальное проектирование - сбор, анализ и редактирование требований к данным. Для этого осуществляются следующие мероприятия:

обследование предметной области, изучение ее информационной структуры

выявление всех фрагментов, каждый из которых характеризуется пользовательским представлением, информационными объектами и связями между ними, процессами над информационными объектами

моделирование и интеграция всех представлений

По окончании данного этапа получаем концептуальную модель, инвариантную к структуре базы данных. Часто она представляется в виде модели "сущность-связь".

Логическое проектирование - преобразование требований к данным в структуры данных. На выходе получаем СУБД-ориентированную структуру базы данных и спецификации прикладных программ. На этом этапе часто моделируют базы данных применительно к различным СУБД и проводят сравнительный анализ моделей.

Физическое проектирование - определение особенностей хранения данных, методов доступа и т.д.

Различие уровней представления данных на каждом этапе проектирования представлено в следующей таблице:

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ - Представление аналитика(сущности, атрибуты, связи)

ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ - Представление программиста (записи, элементы данных ,связи между записями)

ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ - Представление администратора (группирование данных, индексы, методы доступа)