База данных основа информационной системы

БАЗЫ ДАННЫХ

Основные понятия

• В настоящее время жизнь человека настолько насыщена различного рода информацией, что для ее обработки требуется создание огромного количества хранилищ информации различного назначения.
• Современные информационные системы (ИС) характеризуются огромными объемами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.

Данные

Данные - это формализованное представление информации, доступное для обработки, интерпретации и обмена между людьми или в автоматическом режиме.

Информация может храниться в неструктурированном виде, например, в виде текстового документа, где данные об объектах предметной области записаны в произвольной форме:

Студент Иванов Иван родился 4 апреля 1981 года, обучается в 411 группе, номер его зачетной книжки 200205; студент Виктор Сидоров 06.08 1982 г.р., имеет зачетную книжку №200213, обучается в 413 группе

Структурированный вид

Структурированный вид хранения информации предполагает введение соглашений о способах представления данных. Это означает, что в определенном месте хранилища могут находиться данные определенного типа, формата и содержания. Указанная выше информация о гражданах Петрове, Сидорове и Иванове в структурированном виде будет выглядеть следующим образом:

№

1

Фамилия

2

Иванов

Имя

3

Иван

Дата рождения

Петров

04.04.1981

Евгений

Учебная группа

Сидоров

25.03.1982

411

Виктор

№ зачетной книжки

411

06.08.1982

200205

200210

411

200213

Представление информации в таблице - наилучший способ структурирования данных. Все данные записаны в клеточках таблицы по определенным правилам – форматам, одинаковым для всего столбца. Все столбцы имеют названия. Кроме этого нетрудно заметить, что фамилии студентов записаны по алфавиту, при этом для записей имен и фамилий используются заглавные буквы. Каждая строка таблицы имеет порядковый номер.

Автоматизировать обработку данных, которые хранятся в неструктурированном виде сложно, а порой и просто невозможно. Поэтому вырабатывают определенные соглашения о способах представления данных. Обычно это делает разработчик базы данных. В результате все реквизиты имеют одинаковый вид и тип данных, что делает их структурированными и позволяет создать базу данных.

База данных

В широком смысле слова база данных - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области.

Кроме того, база данных – это хранилище данных для совместного использования.

При автоматизации деятельности человека происходит перенос реального мира в электронный формат. Для этого выделяется какая-то часть этого мира и анализируется на предмет возможности автоматизации.

Она называется предметной областью и строго очерчивает круг объектов, которые изучаются, измеряются, оцениваются и т.д.

Предметная область

Предметная область - это часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и автоматизации. (Например, образование)

Объект - это элемент предметной области, информацию о котором мы сохраняем (например, студенты группы)

Реквизит (атрибут) – поименованная характеристика объекта. Он показывает, какая информация об объекте должна быть собрана (Например, Фамилия, имя, и т.д.)

База данных –

это поименованная совокупность структурированных данных,

относящихся к определенной предметной области.

Классификация баз данных

По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.

Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы, к которой подключены несколько других компьютеров.

Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ПК компьютерной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).

По способу доступа к данным базы данных подразделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом.

Виды моделей баз данных по логической структуре

• Реляционная (таблицы, связанные общими полями, relatio – отношение )
• Иерархическая – элементы БД располагаются по уровням, в порядке их подчинения
• Сетевая (подобна иерархической, но со свободными связями между элементами)

Реляционная база данных , в основу которой положена реляционная информационная система. Реляционная структура базы данных ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц, называемых еще реляционными таблицами.

Каждая реляционная таблица обладает следующими свойствами:

• каждый элемент таблицы - один элемент данных;
• все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковые характеристики и свойства;
• каждый столбец имеет уникальное имя;
• одинаковые строки в таблице отсутствуют;
• порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Основные элементы реляционной модели

• Поле - это элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту.
• Запись - совокупность логически связанных полей, представленных одной строкой таблицы.
• Файл (таблица) – совокупность экземпляров записей одной структуры.

• Ключ (ключевое поле) - значение этого поля однозначно определяет соответствующую запись

Можно связать две реляционные таблицы, если ключ одной таблицы ввести в состав ключа другой таблицы

Так, если ключом таблицы «Книга» будет выбран «№ в каталоге», то такую таблицу можно связать, например, с таблицей «Список библиотечного фонда».

Принцип нормализации:

• в одной и той же таблице не может находиться повторяющихся полей;
• в каждой таблице ключ должен однозначно определять запись из множества записей;
• значению ключа должно соответствовать исчерпывающая информация об объекте таблицы;
• изменение значения любого не ключевого поля не должно влиять на информацию в других полях.

Связи

Между записями двух таблиц могут быть установлены следующие основные виды связей:

один к одному – 1:1 - эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует не более одного экземпляра информационного объекта В и наоборот; например, куратор курса – курс;

один к многим – 1: N - эта связь предполагает, что одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А, например, куратор курса – студент;

многие ко многим – N:N - эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В и наоборот, например, учебная дисциплина - студент.

Примеры моделей баз данных Р еляционная модель.

Школьный журнал 11- а класса

Таблицы журнала –

Оценки по предметам,

Сведения об учениках,

Сводная ведомость,

Сведения о занятиях на факультативах

и другие

связаны ключевым полем – фамилия, имя ученика.

Иерархическая структура

Школьная база данных

ШКОЛА

НАЧ.

ЗВЕНО

СРЕДНЕЕ

ЗВЕНО

СТАРШЕЕ

ЗВЕНО

11 КЛ

10 КЛ

5 КЛ

6 КЛ

7 КЛ

8 КЛ

9 КЛ

4 КЛ

2 КЛ

1 КЛ

3 КЛ

Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне.

Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях.

Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.

В каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи .

Иерархическая структура в форме таблицы

Сетевая модель

Сетевая (полносвязная) база данных . В сетевой структуре базы данных при тех же основных понятиях иерархической базы данных: узел, уровень, связь - каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.

Пример: Операционная система Windows

Основные элементы иерархической и сетевой моделей

• Уровень – линия элементов одной степени подчинения
• Узел – информационная модель элемента на данном уровне иерархии
• Связи – линии на схеме, показывающие возможные связи между элементами

Управление базами данных

ИС – информационная система — это взаимосвязанная совокупность информационных, технических, программных, технологических и других средств, а также персонала, предназначенная для сбора, обработки, хранения и выдачи информации и принятия управленческих решений.

ИПС - информационно-поисковая система - это система, обеспечивающая поиск и отбор необходимых данных в специальной базе с описаниями источников информации (индексе) на основе информационно-поискового языка и соответствующих правил поиска.

Главной задачей любой ИПС является поиск информации соответствующей информационным потребностям пользователя. Очень важно в результате проведенного поиска ничего не потерять, то есть найти все документы, относящиеся к запросу, и не найти ничего лишнего.

ГИС –геоинформационные системы

ГИС обрабатывает данные, организованные в виде геоинформационной базы данных (ГБД).

Основными компонентами ГБД являются карты, темы, таблицы, выборки, макеты, список пользователей и библиотека стилей.

СУБД

Система управления базами данных (СУБД) - это программный механизм, предназначенный для записи, поиска, сортировки, обработки (анализа) и печати информации, содержащейся в базе данных.

В компьютерной базе данных информация представляется в виде таблицы , очень похожей на электронную таблицу.

Названия столбцов, представляющих «шапку» таблицы, называют именами полей или реквизитами , а сами столбцы - полями .

Данные в полях называют значениями реквизитов или значениями полей.

Терминология

Тип поля . Подобно электронной таблице, работающей с тремя типами полей: текстовый, числовой и формула, в таблицах используется несколько большее количество типов полей.

Длина поля – максимально возможное количество символов.

Точность (для числовых типов полей) – количество знаков после запятой.

Маска ввода – форма средства автоматизации ввода, в которой вводятся данные в поле. Например, одно и то же значение имеют поля даты: 03.03.95 или 03.03.1995, или 03-март-1995, но отличаются по формату.

Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается в поле при попытке ввода ошибочных данных.

Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных.

Пустое и обязательное поле – свойство поля, определяющее обязательность заполнения поля при наполнении базы данных.

Индексированное поле – дополнительное имя поля, позволяющее ускорить операции поиска и сортировки записей.

Типы полей

ТЕКСТОВЫЙ – короткий текст ( до 255 символов)

МЕМО – текст из нескольких строк ( до 65536 символов)

ЧИСЛОВОЙ – число любого типа

ДЕНЕЖНЫЙ – число и название денежной единицы

ДАТА/ВРЕМЯ - дата или в заданном формате, например 01.10.2009

СЧЕТЧИК – значение поля добавляется автоматически с вводом каждой записи

ЛОГИЧЕСКИЙ – содержит одно из значений TRUE (истина) или FALSE (ложь)

OLE – таблицы, документы, графические или звуковые файлы

Вопросы для повторения

1) Что означает словосочетание «структурирование данных»

2) Дать определение понятия «база данных»

3) Виды моделей БД

4) Основные объекты и параметры реляционной модели базы данных: запись, поле, ключ

5) Основные типы полей - числовой, дата, текстовый, MEMО, OLE, логический, денежный и другие.

6) Определение, основные функции СУБД

7) Основной признак классификации СУБД

8) Виды связей между записями двух таблиц: 1:1, 1: N , N:N

9 ) Что такое «маска» поиска данных?

10) Основные объекты иерархической и сетевой моделей: узел, связи, уровни. 

11) Возможен ли переход из одного вида модели БД к другому?

Источники

• Википедия. Базы данных. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%B7%D0%B0_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85
• Информатика и ИКТ. 11 класс. Базовый уровень/ Под ред. проф. Н.В.Макаровой. – СПб: Лидер, 2010