Понятие, разработка и проектирование баз данных

       Клиентские  программы серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и другие. При этом элементы пары «клиент-сервер» могут принадлежать одному или разным производителям программного обеспечения.

       Средства  разработки программ работы с БД могут  использоваться для создания разновидностей следующих программ:

• Клиентских программ
• Серверов БД и их отдельных компонентов
• Пользовательских приложений

       Программы первого и второго вида довольно малочисленны, так как предназначены, главным образом, для системных программистов. Пакетов третьего вида гораздо больше, но меньше, чем полнофункциональных СУБД.

       По  характеру СУБД делят на персональные и многопользовательские.

       Персональные  СУБД обычно обеспечивают возможность создания персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними. Персональные СУБД или разработанные с их помощью приложения зачастую могут выступать в роли клиентской части многопользовательской СУБД. К персональным СУБД, например, относятся Visual FoxPro, Paradox, Clipper, dBase, Access.

       Многопользовательские СУБД включают в себя сервер БД и  клиентскую часть и, как правило, могут работать в неоднородной вычислительной среде. К многопользовательским  СУБД относятся, например, СУБД Oracle и Informix.

       По  используемой модели данных СУБД, разделяют  на иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные и другие типы. Некоторые СУБД  могут поддерживать несколько моделей данных.

 

       1.3 Определение базы данных 

       Структурированный вид хранения информации предполагает введение соглашений о способах представления данных. Это означает, что в определенном месте хранилища могут находиться данные определенного типа,

       Основой информационной системы является база данных.

       Целью любой информационной системы является обработка данных об объектах реального мира.

       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. В результате этого процесса выделяются объекты автоматизации и определяются реквизиты, по которым данные объекты оцениваются.

       Результатом данного процесса становится база данных, которая описывает конкретную часть реального мира со строго определенных позиций. Итак, оценивая все вышесказанное, можно сказать, что:

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

       Объект - это элемент предметной области, информацию о котором мы сохраняем.

       Реквизит (атрибут) – поименованная характеристика объекта. Он показывает, какая информация об объекте должна быть собрана.

       Объектами могут быть:

• люди, например, перечисленные в какой-либо платежной ведомости или являющиеся объектами учетов органов внутренних дел;
• предметы, например, номерные или имеющие характерные отличительные особенности вещи, средства автомототранспорта;
• построения - воображаемые объекты;
• события.

       Базы  данных выполняют две основные функции. Они группируют данные по информационным объектам и их связям и предоставляют эти данные пользователям.

       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.

       Базы  данных могут содержать любые  виды информации В ней могут содержаться графические элементы фотографии и рисунки, - список книг библиотеки, сведения о поставках и продажах, перечень имущества, телефоны и адреса знакомых, кулинарные рецепты, «маршруты»  и технологии производства продукции, и другое.

       База  данных включает различные объекты  для ввода, хранения и управления информацией. Основные объекты Access - это таблицы, формы, запросы и отчёты.

       Таблица является основой базы данных, - в  таблицах хранится вся информация. Каждый столбец содержит один определенный тип информации и называется полем, а каждая строка содержит информацию об определенном объекте. При этом каждое поле относится к этому объекту. Все данные о конкретном объекте называются записью.

       Форма позволяет более наглядно отразить информацию, содержащуюся в одной  записи. Форма содержит те же поля, что  и таблица, но информация по каждому  объекту расположена в форме на отдельной странице, что позволяет видеть все поля одной записи. Это удобно для просмотра и ввода данных, так как облегчает восприятие информации.

       Запросы предназначены для получения  информации, введенной в таблицы. В Access можно осуществлять поиск информации по достаточно сложным критериям. Запрос выбирает информацию, хранящуюся в базе данных, отвечающую определенным условиям.

       Отчёты  имеют более наглядный и привлекательный  вид по сравнению с другими  объектами базы данных, с возможностью вносить в него изменения. Кроме того, в отчётах можно сортировать и группировать данные, определять итоговые значения, затрачивая на это меньше усилий, чем в других объектах.

 

       1.4 Разновидности баз данных 

       Хранимые  в базе данные имеют определенную логическую структуру, т.е. описываются некоторой моделью представления данных, поддерживаемой СУБД.

       К числу классических относятся следующие  модели данных:

       1. иерархическая;

       2. сетевая;

       3. реляционная.

       В последние годы появились и стали  более активно внедряться на практике следующие модели данных:

       1. постреляционная;

       2. многомерная;

       3. объектно-ориентированная. 

1.2.1 Иерархическая  модель

       Иерархическая модель данных имеет иерархическую  структуру, то есть каждый из элементов  связан только с одним стоящим  выше элементом, но в то же время на него могут ссылаться один или несколько стоящих ниже элементов. В терминологии иерархической модели используются более конкретные понятия: «элемент» (узел); «уровень» и «связь». Узел чаще всего представляет собой атрибут (признак), описывающий некоторый объект. Эта модель представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих граф - дерево с иерархической структурой.

       К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными.

       Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а  также сложность понимания для обычного пользователя. 

       1.2.2 Сетевая модель

       Сетевая модель данных использует ту же терминологию, что и иерархическую модель: «узел», «уровень» и «связь». Единственное отличие между иерархической и сетевой моделями данных заключается в том, что в последней каждый элемент данных (узел) может быть связан с любым другим элементом (узлом).

       Достоинства сетевой модели данных является возможность  эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.

       Недостатком сетевой модели данных является высокая  сложность и жесткость схемы  базы данных, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в базе данных обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями. 

       1.2.3 Реляционная модель

       Основная  идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерного массива - таблицы. В простейшем случае реляционная модель описывает единственную двумерную таблицу, но чаще всего эта модель описывает структуру и взаимоотношения между несколькими различными таблицами. Реляционная модель данных, или реляционная база данных, являющаяся в настоящее время основным способом в проектировании и организации информационных систем.

       Достоинство реляционной модели данных заключается  в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились  основной причиной их использования.

       Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных  средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей. 

       1.2.4 Постреляционная модель

       Постреляционная модель данных представляет собой расширенную  реляционную модель, снимающую ограничение  неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Она допускает многозначные поля - поля, значения которых состоят из подназначений. Набор значений многозначных полей считается самостоятельной таблицей, встроенной в основную таблицу. Помимо мимо обеспечения вложенности полей Постреляционная модель допускает хранение в таблицах ненормализованных данных, возникает проблема обеспечения целостности и непротиворечивости данных. Эта проблема решается включением в СУБД механизмов, подобных хранимым процедурам в клиент-серверных системах.

       Достоинством  постреляционной модели является возможность представления совокупности связанных реляционных таблиц одной постреляционной таблицей. Это обеспечивает высокую наглядность представления информации и повышение эффективности ее обработки.

       Недостатком постреляционной модели является сложность решения проблемы обеспечения целостности и непротиворечивости хранимых данных. 

       1.2.5 Многомерная модель

       Многомерные СУБД являются узкоспециализированными  СУБД, предназначенными для интерактивной  аналитической обработки информации. Основные понятия этих СУБД: агрегируемость, историчность и прогнозируемость данных.

       Многомерность модели данных означает не многомерность  визуализации цифровых данных, а многомерное логическое представление структуры информации при описании и в операциях манипулирования данными.

       По  сравнению с реляционной моделью  многомерная организация данных обладает более высокой наглядностью и информативностью.

       Основные  понятия многомерных моделей  данных: измерение и ячейка.

       Измерение (Dimension) - это множество однотипных данных, образующих одну из граней гиперкуба.

       Ячейка (Cell) или показатель - это поле, значение которого однозначно определяется фиксированным набором измерений.

       Основным  достоинством многомерной модели является удобство и эффективность аналитической  обработки больших объемов данных, связанных со временем.

       Недостатком многомерной модели является ее громоздкость для простейших задач обычной  оперативной обработки информации.