Понятие базы данных
При создании баз данных пользователь стремится обеспечить для себя возможность упорядочивать информацию по различным признакам (например, по названию товара) и быстро получать выборки с произвольным сочетанием признаков (например, товары, цена которых не превышает 5 000 руб.).
Для обеспечения возможности безошибочного поиска и систематизации данных необходимо определить и придерживаться при записи данных некоторых правил (соглашений) о способах представления информации. Например, название каждого товара должно обозначаться совершенно одинаково во всех записях, однотипные записи должны быть одинаковой длины (например, при описании товара отводится по две строки на каждый товар), положение описания атрибутов данных в каждой записи должно быть одинаковым (например, запись начинается с названия товара, описание товара начинается со второй строки). Подобный процесс приспособления форматов и значений данных к требованиям компьютерной техники называется структурированием информации.
Таким образом, структурирование – это применение соглашений о способах представления данных. Тогда под информационной системой понимается совокупность каким-либо способом структурированных данных (базы данных) и комплекса аппаратно-программных средств с целью хранения данных и выполнения операций над ними.
Виды моделей данных
База данных является основой информационной системы, объект ее обработки.
База данных (БД) является совокупностью сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области или ее разделе. Примером баз данных будет база данных вузов, база данных лекарственных препаратов, база данных автомобилей (автомагазин), база данных стройматериалов и т.п. Часто понятия базы данных и банка данных отождествляются.
Логическую и тематическую совокупность БД принято называть банком данных.
Модель данных, которая является ядром любой БД, представляет собой структуру данных, соглашения о способах их представления и операций над ними. Модель данных представляет собой формализованное описание объектов предметной области и их взаимосвязей.
Основные типы моделей данных:
- Иерархическая структура – совокупность элементов, связи между которыми образуют древовидную структуру и данные одного уровня подчинены данным другого уровня. В иерархической структуре исходные элементы порождают другие элементы, которые порождают следующие элементы и т.д. Существенным является то, что у каждого порожденного элемента только один «родитель».
- Сетевая структура является более сложной. В ней каждый порожденный элемент может иметь не один порождающий элемент. Таким образом, каждый элемент сетевой структуры связан с любым другим элементом. Например, база данных учащихся, которые занимаются в разных кружках. При этом один и тот же ученик может заниматься в нескольких кружках, а группа учеников посещает один кружок.
Оба типа рассмотренных структур сводятся к простым двумерным таблицам.
Реляционные базы данных
Наиболее удобное представление данных как для пользователя, так и для компьютерной техники является двумерная таблица. Базы данных, состоящие из двумерных таблиц, называют реляционными.
Реляционные таблицы обладают следующими свойствами:
- каждая строка таблицы содержат описание одного элемента данных;
- все столбцы таблицы однородные, т.е. элементы каждого отдельного столбца имеют одинаковый тип и длину (например, в одном столбце хранятся только данные текстового типа не более 50 символов, в другом – дата длиной 10 символов, в третьем числовой тип данных);
- имена каждого из столбцов не могут повторяться, т.е. должны быть уникальными;
- строки в таблице не должны повторяться, т.е. записи об одном элементе должны быть включены в таблицу только один раз;
- порядок следования строк и столбцов в таблице не имеет значения и потому может быть произвольным.
Системы управления базами данных и их функции
Для создания, поддержки их работы и обслуживания баз данных используются системы управления базами данных (СУБД).
СУБД – это специализированное программное обеспечение, которое представляет собой комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания и эксплуатации баз данных.
При разработке баз данных СУБД используется для описания структуры базы данных:
- определяются таблицы;
- определяется количество полей;
- устанавливаются типы данных, которые отображаются в них;
- устанавливаются размеры полей;
- определяются связи между таблицами.
Кроме таблиц большинство СУБД поддерживает создание специальных средств для работы с данными – формы, запросы, отчеты.
При эксплуатации баз данных СУБД обеспечивают возможность редактирования структуры базы данных, заполнения ее данными, поиска, сортировки, отбора данных по заданным критериям, формирования отчетов.
В информационных системах, которые используются на IBM-совместимых персональных компьютерах, широко распространены dBASE-подобные СУБД (например, FoxPro, dBASE, Clipper). Эти СУБД используют файлы базы данных с расширением .DBF. Этот формат был некоторое время стандартом баз данных.
В dBASE-подобных СУБД используется реляционная организация данных, т.е. каждый файл является двумерной таблицей, состоящей из определенного количества столбцов и изменяемого количества строк (записей). Каждый столбец может соответствовать полю одного из пяти типов (N – числовой, С – символьный, D – дата, L – логический, М – примечание), а каждая строка содержит запись определенной длины, которая состоит из определенного количества полей.
Большой популярностью пользуются СУБД с другим форматом файлов – Paradox, Clarion и т.п. Перечисленные системы существуют со времен MS-DOS, а сейчас почти все усовершенствованы и разработаны версии для ОС Windows.
Сегодня на пике популярности среди современных реляционных систем находятся СУБД Access, разработанная фирмой Microsoft, Approach от фирмы Lotus и Paradox от фирмы Borland, которые работают под управлением операционной системы Windows. Многие из этих СУБД поддерживают технологию OLE, что дает возможность работать не только с числовой и текстовой информацией, но и с графической (рисунки, фотографии), а также со звуковыми фрагментами и видеоклипами.
Названные СУБД называют настольными, т.к. они оперируют сравнительно небольшим объемом данных. Не смотря на это их часто используют не только отдельные пользователи, но и целые группы (с помощью локальных вычислительных сетей).
Достаточно быстро развиваются более мощные реляционные СУБД с SQL-доступом. В основе этих СУБД лежит технология «клиент-сервер». Ведущими производителями таких систем являются фирмы Oracle, Centura (Gupta), Sybase, Informix, Microsoft и др.
