 |
Типы структур данных
|
|
|
|
Безопасность баз данных
Развитие средств вычислительной техники и информационных технологий обеспечило возможность для создания и широкого применения автоматизированных информационных систем различного назначения. Различают автоматизированные информационные системы основанные на знаниях и основанные на данных.
Существуют 2 основные предпосылки создания систем, основанных на данных:
1) Разработка методов конструирования и эксплуатации систем, предназначенных для коллективного пользования.
2) Оснащение таких систем большим объемом памяти, что позволяет сохранять большие объемы данных.
На заре развития вычислительной техники данные являлись частью программ, она располагались непосредственно за кодом программы в сегменте данных. Следующим шагом стало хранение данных в отдельных файлах. Недостатком этих 2 подходов является необходимость перекомпиляции программы при изменении структуры данных, поскольку сведения о структуре включены в код программы. Логичным продолжением этой эволюции является перенос описания данных в массив данных.
Рисунок 1
Это позволяет обеспечить независимость данных от программ.
Основным принципом организации баз данных является совместное хранение данных и их описание. Описание данных называют метаданными. Метаданные хранятся в области базы данных, называемой словарем справочником или каталогом. Одна и та же база данных может быть использована для различных практических задач.
База данных это совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимое от прикладных программ.
|
|
|
Автоматизированные информационные системы (АИС).
Под АИС подразумевается совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для автоматизации деятельности, связанной с хранением, передачей и обработкой информации. По сферам применения и правилам организации различают 2 основных класса АИС:
1) Информационно-поисковые
2) Системы обработки данных
Информационно поисковые системы (ИПС) ориентированы на извлечения подмножества данных, удовлетворяющих некому поисковому критерию. Обращение пользователей к системам обработки данных часто приводит к обновлению данных.
В зависимости от характера информационных ресурсов АИС подразделяются на:
1) Документальные (Объект хранения документальной системы – документ, например изображение или информация на естественном языке)
2) Фактографические (Хранят информацию об объектах предметной области, их свойствах и взаимосвязях)
Разработка любой АИС начинается с определения предметной области.
Предметная область информационной системы
Предметная область информационной системы рассматривается, как совокупность реальных процессов и объектов, представляющих интерес для пользователей. Объекты, для которых в системе накапливается информация, принято называть сущностями. Каждая из сущностей предметной области обладает определенным набором свойств, называемых атрибутами, среди которых можно выделить существенные и малозначительные.
Существенность атрибута имеет относительный характер. Для упрощения процедуры формализации предметной области в большинстве случаев прибегают к определению типов сущности. Тип позволяет выделить из всего множества сущностей группу сущностей, однородных по структуре и поведению (в контексте данной предметной области). Данные предметные области представляются экземплярами сущностей. Экземпляры сущностей одного типа обладают одинаковым набором атрибутов, но должны отличаться значением хотя бы одного атрибута. Между сущностями предметной области могут существовать связи, имеющие различный содержательный смысл. Связи могут быть факультативными и обязательными.
|
|
|
Рисунок 2
Выделят также показатель кардинальности связи:
1:1
1:n
m:n, где n, m – многие
Рисунок 3
Степень связи – количество сущностей, которые входят в связь.
Связи бывают унарные, бинарные и тернарные.
Различают тип связи и экземпляр связи.
Совокупность типов сущностей и типов связей характеризует структуру предметной области. Собственно данные представляются экземплярами сущностей и экземплярами связей. Множество экземпляров сущностей, значения атрибутов, экземпляров связей могут изменяться во времени, поэтому каждому моменту времени можно сопоставить некое состояние предметной области. Все состояния должны подчиняться совокупности правил, задаваемых с помощью, так называемых ограничений целостности.
Назначения и основные компоненты систем баз данных
Система баз данных включает два основных компонентов: собственно базу данных и систему управления базами данных. Кроме того в систему может так же включаться программа обработки данных (прикладное ПО).
Рисунок 4
СУБД обеспечивает выполнение двух групп функций:
1) Предоставление доступа к базе данных прикладному ПО или квалифицированным пользователям.
2) Управление хранением и обработкой данных в базе данных.
Уровни представления баз данных
Современная технология баз данных основана на концепции многоуровневой архитектуры. Наиболее часто рассматривается обобщенная трехуровневая модель.
Рисунок 5
Концептуальный уровень служит для поддержки единого взгляда на базу данных, общего для всех ее приложений и независимого от них и среды хранения. Описание этого представления называется схемой базы данных или концептуальной схемой.
Внешний уровень архитектуры предназначен для групп пользователей. Наличие внешнего уровня позволяет поддерживать разные представления одних и тех же данных для различных групп пользователей и задач.
Внутренний уровень поддерживает представление данных в среде хранения и пути доступа к ним.
|
|
|
Функциональные возможности механизмов межуровневого отображения данных определяют степень независимости данных на всех уровнях. На переходе внешней к концептуальной обеспечивается логическая независимость данных. На переходе концептуальной к внутренней обеспечивается физическая независимость данных.
Под логической независимостью понимают возможность вносить изменение в концептуальный уровень, не меняя представление базы данных для пользователей. Или наоборот – изменять внешний уровень без изменений концептуальной схемы.
Физическая независимость предполагает возможность изменять концептуальную схему без изменения схемы хранения и наоборот.
Модели данных
Понятие модели данных
Модель данных – совокупность правил порождения структур данных в базе данных, операций над ними, а так же ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных и последовательность их изменения.
Таким образом, модель данных состоит из 3-х частей:
1) Набор типов структур данных
2) Набор операторов или правил вывода
3) Набор общих правил целостности
ТИПЫ СТРУКТУР ДАННЫХ
Структуризация данных базируется на концепциях агрегации и обобщения.
Рисунок 6
Элемент данных – наименьшая поименованная единица данных, к которой СУБД может обращаться непосредственно.
Агрегат данных – поименованная совокупность элементов данных внутри записи, которую можно рассматривать как единое целое.
Агрегаты могут быть простыми и составными (составной агрегат состоит из агрегатов).
Запись – поименованная совокупность элементов данных или агрегатов, не входящая в состав никакого другого агрегата.
Одна запись описывает свойство одного экземпляра сущности предметной области. Иногда термин запись заменяют термином группа.
Рисунок 7
Эта запись содержит несколько элементов данных, простой агрегат ФИО, составной агрегат Адрес и повторяющийся агрегат Телефон.
Среди элементов данных выделяется 1 или несколько ключевых полей, позволяющих классифицировать сущность, к которой относится конкретная запись (в нашем примере - № отдела).
|
|
|
Ключи с уникальными значениями называются потенциальными. Среди них выбирается 1 первичный ключ, остальные считаются вторичными.
Первичный ключ идентифицирует записи, его значение должно быть уникальным и обязательным.
Набор (Групповое отношение) – поименованная совокупность записей, образующих 2-х уровневую иерархическую структуру. Каждый тип набора представляет собой связь между 2 или несколькими типами записи. Для каждого типа набора 1 тип записи объявляется владельцем набора, а остальные типы записи объявляются членами набора. Каждый экземпляр набора должен содержать только 1 экземпляр записи владельца и столько экземпляров записей членов набора, сколько их связано с владельцем.
Рисунок 8
База данных – поименованная совокупность экземпляров групп и групповых отношений (записей наборов).
|
|
|
