Урок информатики и ИКТ в 11 классе. Тема: "База данных – основа информационной системы. Виды моделей БД".

Урок 7

Тема урока: База данных – основа информационной системы. Виды моделей БД.

Посмотреть видео https://youtu.be/3pHqCBJFKcQ

На этом уроке мы рассмотрим, что такое база данных, на какие виды делятся базы данных, узнаем о структуре реляционной модели и о СУБД и многое другое.

Для упорядоченного хранения и обработки больших объёмов информации создаются базы данных.

База данных в сокращении БД – это совокупность специальным образом организованных данных, которые хранятся в памяти вычислительной системы и отражают состояние и взаимодействие объектов в определённой предметной области.

Вычислительная система в данной ситуации – это компьютер или компьютерная сеть. База данных, которая хранится в памяти на отдельном компьютере, называется централизованной. В свою очередь, база данных, которая хранится в памяти компьютерной сети, называется распределённой.

База данных – это компьютерная информационная модель некоторой реальной системы. К примерам можно отнести клиентов интернет магазина, жителей Российской Федерации, абитуриентов, поступающих в определённый ВУЗ, клиентов банка и так далее.

Такую систему называют предметной областью базы данных и информационной системы, в которую входит база данных.

Виды моделей данных делятся на: иерархические, сетевые и реляционные. А также в последнее время начали разрабатываться и использоваться другие виды моделей данных, такие как объектно-ориентированные, объектно-реляционные, многомерные и так далее.

С некоторыми из них вы уже знакомы. Давайте вспомним, что они из себя представляют.

Иерархическая модель данных – это модель данных, где используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Между объектами в этой модели существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня.

Для большей наглядности давайте на примере построим иерархическую модель данных исходя из следующего условия: на кафедре Физики, математики и информатики работают три преподавателя. Иванов Иван Николаевич преподаёт физику, Андреева Елена Алексеевна преподаёт математику, а Рудков Игорь Сергеевич преподаёт информатику.

Главной вершиной данной модели будет являться кафедра. Изобразим её в виде прямоугольника. Она включает в себя трёх преподавателей. Также изобразим их схематично и подпишем именами, а от кафедры к каждому преподавателю проведём стрелки. Далее у каждого преподавателя есть свои предметы, которые он ведёт. Также изобразим их схематично и проведём стрелки. Таким образом, мы получили графическое отображение иерархической модели данных кафедры.

Следующее определение, которое мы должны вспомнить – сетевая модель данных.

Сетевая модель данных – это структура, в которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом.

Сетевая модель данных – это расширение иерархической модели. Так как если в иерархической модели элементы нижнего уровня строго подчинены элементам верхнего уровня, то в сетевой модели нет строгого подчинения.

Для построения сетевой модели возьмём простой пример: Маша любит слушать музыку и играть в компьютер, Андрей занимается спортом и также любит играть в компьютер, Таня любит читать книги и заниматься спортом, Антон любит слушать музыку и читать книги.

Давайте всё это изобразим графически. Машу, Андрея, Таню и Антона изобразим в виде прямоугольников, так же, как и их увлечения: чтение, музыка, компьютер, спорт, и подпишем соответствующим образом. Далее по условию Маша любит слушать музыку и играть в компьютер. Проведём прямые от Маши к её увлечениям. Затем аналогичным образом поступим и с другими ребятами. Исходя из нашей схемы, мы можем сказать, кто и чем увлекается, а также, при необходимости ответить на некоторые вопросы. Например, «Сколько ребят любит играть в компьютер, и кто именно?». Смотрим на элемент «Компьютер». Можно ответить на поставленный вопрос: двое ребят любят играть в компьютер, и, идя по прямым, мы видим, что это Маша и Андрей.

Переходим к реляционной модели данных. Эта модель является более распространённой.

Реляционная модель данных – это совокупность данных, которые представлены в виде двумерных таблиц.

Из определения можно сделать вывод, что основной информационной единицей реляционной базы данных является таблица. Такая база данных может состоять как из одной, так и из множества взаимосвязанных таблиц.

Таблица реляционной базы данных состоит из записей и полей. Записи – это строки таблицы, а поля – это, соответственно, столбцы.

В записи должна содержаться информация только об одном объекте: например, данные об одном из учеников школ города Макеевки (имя, фамилия, школа, класс, возраст и так далее). В свою очередь поле содержит информацию о значениях только одной из характеристик объектов: например, только имена всех учеников, или только фамилии, или только школы и так далее.

Если нам необходимо записать структуру таблицы в строчном представлении, то она будет выглядеть следующим образом:

Ученики (Имя, Фамилия, Школа, Класс, Возраст)

На первом месте будет идти ИМЯ таблицы, далее, в скобках перечисляются имена существующих полей. Например, Имя поля один, Имя поля два и так далее.

Для описания поля используются следующие характеристики: имя, тип, размер, формат данных поля (см. видео из 8–го урока).

Все имена полей таблицы должны быть различными.

Каждое поле таблицы имеет определённый тип. Тип поля зависит от его свойства:

Первое: множество значений, которые оно может принимать;

Второе: множество операций, которые над ним можно выполнять.

Типы бывают следующих видов: символьные, числовые, логические, дата/время, денежные, гиперссылка и так далее.

Символьный тип выбирается в том случае, если нам необходимо ввести текстовые или числовые данные, которые не требуют вычисления, числовой – если нам необходимо ввести произвольные числовые значения. Логический тип предназначен для полей, данные в которых могут принимать только два значения: Да (Истина) и Нет (ложь). Тип дата – если нам необходимо будет вводить дату и время в различных форматах. Денежный тип предназначен для поля, в котором будут содержаться числовые денежные значения. Тип Гиперссылка – это поле-ссылка на некоторый документ или файл.

Длина поля (размер) указывает максимальное количество символов, которые могут содержаться в поле.

Например, для нашей таблицы Участницы могут быть установлены следующие типы:

Символьный тип: Имя, Фамилия, город.

Числовой тип: Возраст.

В таблице базы данных существует такое понятие как ключ. Ключ – это поле или совокупность полей, значения которых в записях не повторяются, то есть являются уникальными.

Рассмотрим таблицу участниц «Ученик». Добавим в неё пятое поле, которое назовём «Порядковый номер», и пронумеруем учеников по порядку. Также в нашей таблице есть пять полей, которые содержат в себе информацию об имени, Имени, Фамилии, Школе, Классе, Возрасте учеников. Уникальным полем (ключом) в данной таблице будет являться Порядковый номер, так как данные во всех остальных полях могут повторяться.

Система управления базами данных или СУБД – это комплекс языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и использования базы данных многими пользователями.

В зависимости от того, какой вид модели данных используется, выделяют следующие СУБД:

1. Иерархические

2. Сетевые

3. Реляционные.

Более распространёнными для использования на персональных компьютерах являются полнофункциональные реляционные СУБД. Они выполняют одновременно две функции: функцию системных средств и функцию пользовательского инструмента для создания приложений. Примером этой СУБД является Microsoft Access.

Полноценная информационная система на компьютере состоит из трёх частей:

СУБД плюс база данных плюс приложения.

С помощью СУБД можно:

• создавать структуры базы данных;

• заполнять базу данных информацией;

• изменять (редактировать) структуру и содержание базы данных;

• искать необходимую информацию в базах данных;

• сортировать данные;

• выводить необходимую информацию на экран монитора, в файл и на бумажный носитель.

• устанавливать защиту базы данных.

Подведём итоги.

Сегодня мы с вами узнали, что назначением базы данных является организованное хранение данных в информационной системе.

Модель данных – это описание структуры данных, которые хранятся в базе данных.

Таблица – это основная структурная составляющая реляционной базы данных, состоящая из полей (столбцов) и записей (строк).

Ключ – это идентификатор записи.

Система управления базами данных (СУБД) – это программное обеспечение для работы с базами данных.

Домашнее задание.

Изучить § 5, выучить конспект.