Средства разработки программ работы с БД.

Тема: Базы данных (БД) и их виды

План:

1 Понятие «база данных» и применение базы данных.

2 Системы управления базами данных (СУБД):

А) понятие СУБД;

Б) понятие «приложение», назначение и виды приложений;

3 Основные функции СУБД.

4 Классификация СУБД.

 

Составить таблицу видов БД по классификационным признакам:

Признак классификации

Вид БД (СУБД)

Особенности БД (СУБД)(применение, преимущества, недостатки)

Базы данных и их виды

Базы данных представляют собой информационные модели, содержащие данные об объектах и их свойствах. БД хранят информацию о группах объектов с одинаковым набором свойств. Например, БД Записная книжка хранит информацию о людях, каждый из которых имеет фамилию, имя, телефон и т.д. Библиотечный каталог хранит информацию о книгах, каждая из которых имеет название, автора, год издания и т.д. Информация в БД хранится в упорядоченном виде. Так, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, а в библиотечном каталоге либо по фамилиям авторов (алфавитный каталог) либо по области знания (предметный каталог). Примером простейшей базы данных может быть таблица списка учащихся. Более сложные базы данных используются в пенсионном фонде, ГПДД база данных машин, налоговая инспекция база данных налогоплательщиков, база данных работников и т.д.

Таким образом, база данных – это информационная модель, позволяющая упорядочено хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

СУБД

Развитие информационных технологий привело к созданию компьютерных БД. Создание БД, а также операции поиска и сортировки данных выполняются специальными программами – СУБД.

Системы управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Т.о., следует различать собственно БД, которые являются упорядоченными наборами данных и СУБД – программы, управляющие хранением м обработкой данных.

Обычно СУБД различают по используемой модели данных. Так, СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.

Программы, с помощью которых пользователи работают с базой данных, называются приложениями. В общем случае с одной базой данных могут работать множество различных приложений. Например, если база данных моделирует некоторое предприятие, то для работы с ней может быть создано приложение, которое обслуживает подсистему учета кадров, другое приложение может быть посвящено работе подсистемы расчета заработной платы сотрудников, третье приложение работает как подсистемы складского учета, четвертое приложение посвящено планированию производственного процесса. При рассмотрении приложений, работающих с одной базой данных, предполагается, что они могут работать параллельно и независимо друг от друга, и именно СУБД призвана обеспечить работу множества приложений с единой базой данных таким образом, чтобы каждое из них выполнялось корректно, но учитывало все изменения в базе данных, вносимые другими приложениями.

Приложение представляет собой программу или комплекс программ, обеспечивающих автоматизацию обработки информации для прикладной задачи. В данном случае имеются в виду приложения, использующие БД.

Приложения разрабатывают главным образом в тех случаях, когда требуется о6еспечить удобство работы с БД неквалифицированным пользователям или интерфейс СУБД не устраивает пользователей.

Приложения могут создаваться в среде или вне среды СУБД — с помощью системы программирования, использующей средства доступа к БД, например, Delphi или C++ Builder. Приложения, разработанные в среде СУБД называют, приложениями СУБД, а приложения, разработанные вне СУБД, - внешними приложениями.

В современном мире системы обработки информации играют огромную роль, поскольку от них во многом зависит эффективность работы любого предприятия или учреждения.

 

Основные функции СУБД

 

• Ввод информации в БД и обеспечение его логического контроля. Под логическим контролем здесь понимается проверка на допустимость вводимых данных: нельзя, например, вводить дату рождения 31 июня 1057 года.

• Исправление информации (также с контролем правильности ввода).

• Удаление устаревшей информации.

• Контроль целостности и непротиворечивости данных. Здесь имеется в виду, что данные, хранящиеся в разных частях базы данных, не противоречат друг другу, например, дата поступления в школу явно не может быть позже даты ее окончания.

• Защита данных от разрушения. СУБД должна иметь средства защиты данных от выключения электропитания, сбоев оборудования и других аварийных ситуаций, а также возможности последующего восстановления информации.

• Поиск информации с необходимыми свойствами. Одна из наиболее важных в практическом отношении задач, ради которой ставятся все остальные.

• Автоматическое упорядочивание информации в соответствии с требованиями человека. Сюда относится сортировка данных, распределение их между несколькими базами и другие подобные процедуры.

• Получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы.

• Обеспечение коллективного доступа к данным. В современных информационных системах возможен параллельный доступ к одним и тем же данным нескольких пользователей, поэтому СУБД должны поддерживать такой режим.

• Защита от несанкционированного доступа. Не только ввод новой информации, но даже ее просмотр должны быть разрешены только тем пользователям, у которых есть на это права.

• Удобный и интуитивно понятный пользователю интерфейс.

Говоря о БД, нельзя обойти стороной вопрос, связанный с организацией в них данных. Помимо собственно данных, в любой базе имеется информация о ее строении, которую чаще всего называют структурой. В простейшем случае структура просто указывает тип информации и объем требуемой для нее памяти. Сведения о структуре позволяют СУБД легко рассчитывать местоположение требуемых данных на внешнем носителе и, следовательно, быстро получить к ним доступ.

Связанные между собой данные, например об одном человеке или объекте, объединяются в БД в единую конструкцию, которая называется з апись. При этом части, образующие запись, принято называть полями или реже — элементами данных. Примерами полей могут служить фамилия, номер паспорта, семейное положение, наличие или отсутствие детей и т.д.

С появлением компьютерных сетей отпала необходимость хранения данных в одной машине и даже в одной стране, возникли так называемые распределенные БД.

 

Классификация СУБД

 

В качестве основных классификационных признаков используют: вид программы, характер использования, модель данных.

К СУБД относятся следующие основные виды программ:

Полнофункциональные СУБД.

Полнофункциональные СУБД представляют собой традиционные СУБД, которые являются наиболее многочисленными и мощными по своим возможностям. Например, dBase IV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro и Paradox RBASE.

Обычно они имеют развитый интерфейс, позволяющий с помощью команд меню выполнять основные действия с БД: создавать и модифицировать структуры таблиц, вводить данные, формировать запросы, разрабатывать отчеты, выводить их на печать и т. п. ((Для создания запросов и отчетов не обязательно программирование. Включают средства программирования для профессиональных разработчиков.))

Серверы БД.

Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа БД в настоящее время менее многочисленна, но им количество постепенно растет. Серверы БД реализуют функции управлении битами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL. Примерами серверов БД являются следующие программы: NetWare SQL (Novell), MS SQL Server (Microsoft), InterBase (Borland).

Клиенты БД.

В роли клиентских программ для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: СУБД 1-го типа, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и т. д. Сервер – компьютер (программа) управляющая определенным ресурсом (например, БД) в компьютерной сети. Клиент – компьютер (программа), использующий этот ресурс. ((В случае, когда клиентская и серверная части выполнены одной фирмой, естественно ожидать, что распределение функций между ними выполнено рационально. В остальных случаях обычно преследуется цель обеспечения доступа к данным «любой ценой»)).

Средства разработки программ работы с БД.

К средствам разработки пользовательских приложений относятся системы программирования, разнообразные библиотеки программ для различных языков программирования, а также пакеты автоматизации разработок (в том числе систем типа клиент-сервер). В числе наиболее распространенных можно назвать следующие инструментальные системы: Delphi (Borland), Visual Basic (Microsoft) и др.

По характеру использования СУБД делят на:

1. Персональные СУБД обычно обеспечивают возможность создания персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними. Персональные СУБД и разработанные с их помощью приложения могут выступать в роли клиентской части многопользовательской СУБД. К персональным СУБД, например, относятся Visual FoxPro, Paradox, Clipper, dBase, Access и др.

2. Многопользовательские СУБД включают в себя сервер БД и клиентскую часть и, как правило, могут работать в неоднородной вычислительной среде (с разными типами ЭВМ и операционными системами). К многопользовательским СУБД относятся, например, СУБД Oracle и Informix.

 

По используемой модели данных СУБД (как и БД) разделяют на:

1. Иерархическая,

2. Сетевая,

3. Реляционная.

4. Постреляционная,

5. Многомерная,

6. Объектно-Ориентированная.

(1-3) классические, (4-6) появились в последнее время. Некоторые СУБД могут одновременно поддерживать несколько моделей данных.

1. Иерархическая БД Иерархические БД графически могут быть представлены как перевернутое дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй - объекты второго уровня и т.д. Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (родителя или более правильно владельца отношения) к потомку, при этом объект-предок может не иметь потомков или иметь их несколько, тогда как объект-потомок обязательно имеет только одного предка. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.

Объект, который имеет потомков, но не имеет предков называется корневым. Иерархическая БД представляет собой упорядоченную совокупность экземпляров данных типа «дерево», содержащих экземпляры типа «запись». Поля записей хранят собственно числовые или символьные значения, составляющие основное содержание БД. Обход всех элементов иерархической БД обычно производится сверху вниз и слева направо. Типичными примерами иерархического способа организации является хорошо известная система вложенных каталогов в операционной системе, или так называемое "генеалогическое дерево", представляющее собой графическое представление родословной. В соответствии с определением типа «дерево», можно заключить, что между предками и потомками автоматически поддерживается контроль целостности связей. Основное правило контроля целостности формулируется следующим образом: потомок не может существовать без родителя, а у некоторых родителей может не быть потомков. Механизмы поддержания целостности связей между записями различных деревьев отсутствуют.

Достоинства:

· эффективное использование памяти ЭВМ;

· неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными.

Недостатки:

· громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями;

· сложность понимания (для обычного пользователя).

2. Сетевая БД Сетевая БД является обобщением иерархической за счет допущения объектов, имеющих более одного предка, т.е. каждый элемент вышестоящего уровня может быть связан одновременно с любыми элементами следующего уровня. Вообще, в сетевой базе данных связи разрешено устанавливать произвольным образом, без всяких ограничений, поэтому запись может быть найдена значительно быстрее (по наиболее короткому пути).

Такая модель лучше всего соответствует реальной жизни: один и тот же человек является одновременно и работником, и клиентом банка, и покупателем, т.е. запись с информацией о нем образует довольно густую сеть сложных связей. Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. Например, Схема простейшей сетевой БД (типы связей обозначены надписями на соединяющих типы записей линиях).

Сетевой БД фактически является Всемирная паутина глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов в единую сетевую БД.

Операции манипулирования данными баз сетевого типа:

• поиск записи в БД;
• переход от предка к первому потомку;
• переход от потомки к предку;
• создание новой записи;
• удаление и обновление текущей записи;
• включение и исключение записи в связи;
• изменение связей и т.д.

Достоинства:

• возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности;
• допускает большие возможности в образовании связей.

Недостатки:

• высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе;
• сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем.
• указанную организацию БД сложно реализовать на компьютере.
• ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями.

3. Реляционная модель. Хотя описанные выше способы являются более универсальными, на практике распространен самый простой тип организации данных — реляционный. Слово реляционный происходит от английского relation (отношение). Строгое определение отношения достаточно математизировано, поэтому на практике обычно пользуются следствием из него: поскольку отношения удобно представлять в виде таблиц, то говорят, что реляционные базы — это базы с табличной формой организации.

Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам — атрибуты отношения. С помощью одной таблицы удобно описывать простейший вид связей между данными, а именно деление одного объекта (явления, сущности, системы и проч.), информация о котором хранится в таблице, на множество подобъектов, каждому из которых соответствует строка или запись таблицы. При этом каждый из подобъектов имеет одинаковую структуру или свойства, описываемые соответствующими значениями полей записей. Например, таблица может содержать сведения о группе обучаемых, о каждом из которых известны следующие характеристики: фамилия, имя и отчество, пол, возраст и образование. Поскольку в рамках одной таблицы не удается описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц. Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних носителях легко осуществляется с помощью обычных файлов.

Достоинство табличной БД заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно это явилось основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми.

Постреляционная модель

Классическая реляционная модель предполагает неделимость данных, хранящихся в полях записей таблиц. Постреляционная модель данных представляет собой расширенную реляционную модель, снимающую ограничение неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Постреляционная модель данных допускает многозначные поля — поля, значения которых состоят из подзначений. Набор значений многозначных полей считается самостоятельной таблицей, встроенной в основную таблицу.

Достоинства:

· возможность представления совокупности связанных реляционных таблиц одной постреляционной таблицей, что позволяет ((по сравнению с реляционной моделью)) хранить данные более эффективно, а при обработке не требуется выполнять операцию соединения данных из двух таблиц.

· высокая наглядность представления информации и эффективность ее обработки.

Недостаток: сложность решения проблемы целостности и непротиворечивости хранимых данных.

Многомерная модель

Реляционные СУБД предназначались для информационных систем оперативной обработки информации и в этой области были весьма эффективны. В системах аналитической обработки (системы поддержки принятия решений) более эффективными здесь оказываются многомерные СУБД. Многомерные СУБД являются узкоспециализированными СУБД, предназначенными для интерактивной аналитической обработки информации.

Достоинство: удобство и эффективность аналитической обработки больших объемов данных, связанных со временем. При организации обработки аналогичных данных на основе реляционной модели происходит нелинейный рост трудоемкости операций в зависимости от размерности БД и существенное увеличение затрат оперативной памяти на индексацию.

Недостаток: громоздкость для простейших задач обычной оперативной обработки информации.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: