Проектирование и разработка базы данных

Введение

Проектирование любой программной системы, предназначенной для работы с базами данных, должно начинаться с создания структурной организации данных. На основе созданной структурной организации данных формируются программы, реализуются операции по управлению имеющимися данными. Эта последовательность действий обуславливается тем фактом, что удобнее, базируясь на структурной организации данных, начинать логическую обработку этих данных, чем осуществлять исполнение операций в обратном порядке.

Проектирование и разработка базы данных Типы баз данных могут быть классифицированы по следующим критериям:

1. Иерархическая база данных является древовидной структурой, которая состоит из объектов различного уровня. На верхнем корневом уровне располагается один объект, а далее находятся объекты второго и последующих уровней. Объекты имеют определённые взаимные связи. Каждый объект может состоять из объектов более низкого уровня. Эти объекты находятся в отношениях как предок, который ближе к корню, и потомки, которые имеют более низкий уровень. Существует вероятность ситуации, когда объект, который является предком, не обладает потомками или имеет их несколько, но объекты, которые являются потомками, всегда обладают только одним предком. Когда объекты обладают общим предком, то они считаются близнецами.
2. Сетевая база данных сформирована на модели данных, которая базируется на логике. Она является продолжением иерархического подхода и основана на чёткой математической теории, описывающей структурную организацию базы данных, параметры не повреждённости данных и методы обработки данных. Различие между иерархической и сетевой моделями данных состоит в том, что в иерархической структурной организации потомок всегда обладает лишь одним предком, а при сетевой структурной организации данных потомок может иметь неограниченное число предков.
3. Реляционная база данных использует моделирование данных в табличном формате, прикладную теорию создания баз данных, которая может считаться приложением к проблемам работы с данными таких математических дисциплин, как теория множеств и реляционная алгебра или исчисление предикатов первого порядка.
4. Объектно-ориентированная база данных, в которой осуществляется реализация модели данных как объектов, их атрибутики, методик и классов.
5. Объектно-реляционная база данных является реляционной базой данных, поддерживающей определённые технологии, которые выполняют объектно-ориентированный подход.

Обработку любой базы данных необходимо начинать с создания организационной структуры данных. Необходимо заметить, что есть проектные работы высокого уровня, когда определяются сущности и частично поля, которые предназначены для хранения информации, и детальные, когда реализованная обобщённая структура может быть подвергнута уточнениям и модификации. При детальном проектировании или уже по его окончании осуществляется программирование логических основ обработки данных.

Логические основы формируются с помощью средств проектируемой базы данных (что более правильно) или логические принципы оформляются в программном приложении, что находится в непосредственной зависимости от типа приложения, которое будет осуществлять доступ и работу с данными. В первом варианте проектируемое приложение будет иметь «тонкого» клиента, а во втором варианте будет иметь «толстого» клиента.

Реляционные базы данных основываются на реляционном моделировании данных, состоящем из следующей совокупности правил:

1. Структурное правило. Информация в базе данных считается набором отношений в табличной форме.
2. Правило целостности. Взаимоотношения обязаны отвечать требуемым условиям целостности (реляционная модель информационных данных обязана поддерживать декларацию ограничений по целостности доменного уровня, уровня отношений и уровня базы данных).
3. Правило манипулирования (обработки). Это означает, что обязаны поддерживаться операторы манипулирования отношениями (использование реляционной алгебры, реляционного исчисления).

Для описания структуры базы данных, необходимо сформулировать ряд основных терминов:

• Тип данных. Данный термин для реляционных моделей данных является аналогичным понятию типа данных в программных языках.
• Домен. Данный термин определяется как задание конкретного типа данных, к которому принадлежат доменные элементы, и логического выражения, имеющего произвольный формат, применяемого относительно элементов данного типа. Если результат расчётов логической формулы относительно данного компонента будет определяться как «истина», то этот компонент будет считаться доменным компонентом.
• Структура отношения. Этот термин означает множество пар, а конкретно имени атрибута (уникального для данного отношения) и имени домена или типа, в варианте, если доменная концепция не является актуальной.
• Схема базы данных в плане структуры. Это совокупность отношений, которые обладают именем, и их взаимных связей. В форме таблицы под структурой отношения понимается табличная структура базы данных, а сама схема базы данных представляется в виде набора таблиц и их взаимосвязей.

При формировании базы данных необходимо решить следующие задачи:

1. Реализация процедуры сохранения в базе данных всего набора требуемых информационных данных.
2. Обеспечение доступности информации по всем допустимым запросам.
3. Сокращение существующего переизбытка данных и их дублирования.
4. Обеспечение защиты данных от возможных повреждений.