БАЗЫ ДАННЫХ      2009                                   

 Данный файл  содержит 1-4, 6, 10, 13, 14 лекции                                                  

Лекция 1

                                                Введение

        В начале 70-х годов для удобства работы с большими массивами данных сформулирована  концепция баз данных. Ее основными положениями были:

1.Независимость  прикладных программ от данных, размещенных во внешней памяти

2. Отсутствие  избыточности в данных

3.Способность системы противостоять сбоям и отказам.

       Для реализаций этих положений  предлагалось ввести сервисную  систему – посредник между  пользовательскими программами  и операционной системой.

Эта система  была названа СУБД (система управления базами данных).

       
 
 
 
 

  
 

        С 70 годов стали появляться  различные СУБД. Наиболее известными  из них были: IMS/360, TOTAL, ADABAS, ОКА, БАНК, СЕТОР, СЕДАН, ДИСОД. Эти системы разрабатывались для больших вычислительных машин. Они были мощные и интересные по своим возможностям, но достаточно сложные для понимания и освоения. 

        Современные СУБД во многом  аналогичны по построению своим  предшественникам, но имеют, как правило, более удобный интерфейс и более приспособлены для использования в вычислительных сетях.

       Наиболее известными и широко  используемыми в настоящее время  являются 

 СУБД Oracle, MS SQL Server и DB/2. 

          Тема 1. Основные положения теории баз данных

                         1.1   База данных и ее компоненты

      БД– именованная совокупность данных, описывающая объекты  реального мира и связи между ними.

 Под  объектом может пониматься предмет  или процесс окружающего мира.

     

На рис. 1.1 представлен типичный состав БД и показана связь БД с пользователем. 

                  

                                                                                                       
 
 

                         

   

                                 Рис. 1.1   Взаимодействие пользователя с БД                         

 

        Из рис. 1.1 видно, что в состав БД входят различные информационные объекты, но основой БД, естественно, являются данные пользователя.         Именно данные пользователя определяют в своей основе  сущности.     Другие информационные объекты  БД играют вспомогательную роль.

        Индексы – это специальные  элементы  структуры БД, служащие  для ускорения обработки запросов  пользователя.

      Представления – виртуальные  таблицы,  предоставляемые пользователям   для повышения производительности  и надежности системы.

    Хранимые процедуры -  программные  модули  для реализации самых разных задач, хранимые непосредственно в БД.

    Триггеры – специальные программные  средства  для инициализации   хранимых процедур в случае  обновления БД.

     Метаданные – данные, которые описывают  данные пользователя (структуру, особенности, права пользователя и т.д.), т. е.  это данные о данных. Метаданные используются самой СУБД, а не пользователями.  

                                 1.2. Использование БД

   Основным инструментом пользователя при использовании БД является СУБД.

СУБД- сервисная  программная система, служащая для  создания и поддержки БД.

    Таким образом, любая СУБД должна:

1. уметь создавать БД.
2. поддерживать БД

К функциям поддержки прежде всего относятся: 

-управление внешней памятью,

-управление  буферами,

- поддержка  встроенного языка,

- управление  транзакциями.

    Все современные СУБД могут  работать в двух режимах:

• в режиме диалога
• в режиме прикладных программ.

               Программы, с помощью которых  пользователи работают с БД, называются прикладными программами.

     Как видно из рис.1.1, приложения

1) создают  и передают запросы к БД  на поиск или модификацию необходимых  данных

2. создают и обрабатывают формы и отчеты

Отчет – это некоторая выборка данных из БД, структурированная

определенным  образом.

3) выполняют  логику программы, т.е. решают  конкретную задачу для данной  предметной области. 

Принято различать следующие группы  пользователей:

1 Конечные  пользователи (это лица, для которых  создается система с БД)

  2 Разработчики  приложений (программисты)

 Программисты  используют БД  на стадии разработки  системы с БД (информационной  системы).

3 Администраторы  баз данных АБД (они непосредственно  создают БД и контролируют  правильность ее использования) 

Администраторы физически создают БД, задают ограничения целостности данных и определяют права конечных пользователей. Устраняют неисправности в ходе эксплуатации системы с БД и при необходимости восстанавливают БД.

  АДБ,  как правило, не используют  приложения. Они, обычно, работают с БД средствами самой СУБД 

   Заметим так же, что конечные  пользователи знают только свои  формы и отчеты.

При этом они могут не знать, как структурированы  их данные и как они хранятся во внешней памяти.

    Вышеотмеченное, по сути дела, отражает основную идею концепции БД:  конечный пользователь не должен знать, как структурированы данные и как они хранятся. Он должен только знать, что это за данные и какие операции можно над ними выполнять.

Лекция 2

              1.3 Основные понятия реляционной модели данных 

   Современные СУБД в основном используют реляционную модель данных.

     

     Реляционная модель впервые была разработана в 1969 году Коддом на основании теории отношений. Ее характерной особенностью является

представление данных пользователя  в виде отношений (двумерных таблиц), широко распространенных в различных  областях знаний (рис. 1.2) .

                   

    

   Отношение – это плоская, двумерная таблица.

    Руководители   (родительская  таблица)

                                                                                                Внешний ключ

Сотрудники    (дочерняя таблица)

            

                 Рис. 1.2 Связанные таблицы

                    

    Фактически  в большинстве случаев таблица  отображает сущность (Замечание:  однако иногда сущность может  быть представлена несколькими  таблицами). Каждая строка отношения  содержит описание одного объекта  предметной области. 

     Каждое отношение характеризуется следующими понятиями:

- атрибут

• домен

- кортеж

- первичный  ключ

- внешний  ключ

       Рис. 1.3   поясняет смысл всех характеристик отношения.

 

             Рис. 1.3.   Соотношение основных понятий реляционной модели данных

Атрибут – это именованный столбец отношения.

      Атрибуты в отношении могут  располагаться в любом порядке.  Независимо от их переупорядочения  отношение будет оставаться одним  и тем же,  а потому иметь  тот же смысл.

     Количество столбцов ограничивается  конкретной СУБД. В современных СУБД количество столбцов примерно = 254.

          Каждый атрибут характеризуется своим типом данных Понятие типа данных в реляционной модели данных полностью соответствует понятию типа данных в языках программирования.

     Обычно  в современных реляционных базах данных допускается хранение символьных, числовых данных (точных и приблизительных), специализированных числовых данных (таких, как «деньги»), а также специальных «темпоральных» данных (дата, время, временной интервал) 

Кортеж – это строка отношения.

Кортежи могут располагаться в любом  порядке, при этом отношение будет  оставаться тем же самым, а значит иметь тот же смысл.

Иными словами, каждый кортеж отношения является неименованным.  

Кортежи номеруются самой СУБД независимо от пользователя. Замечание: некоторые СУБД имеют специальное поле- счетчик, который служит для явной нумерации строк. Однако его использование в большинстве случаев нецелесообразно.