Базы данных

 С понятием  базы данных тесно связано  понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирование содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройства вывода или передачи по каналам связи.     

 В мире  существует множество систем  управления базами данных. Несмотря  на то что они могут по-разному  работать с разными объектами  и предоставляют пользователю  различные функции и средства, большинство СУБД опираются на  единый устоявшийся комплекс  основных понятий. Это дает нам возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта мы выберем СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Состав СУБД.

 

     Язык  описания данных (ЯОД) – Средства описания данных в БД и связей между ними. Средствами этого языка описывается  структура БД, форматы записей, пароли, защищающие данные.   

 Язык манипулирования  данными (ЯМД) – язык для  выполнения операций над данными,  позволяющий менять их строение.   

 Для различных  СУБД реализация этих уровней  языков может быть различной.  В одних случаях ЯОД и ЯМД  требует составления пользователем  программы полностью “вручную”,  в других (что отражает современную  тенденцию) в СУБД присутствует  средства визуальной (зримой, наглядной)  разработки программ. Для этого  в современных  СУБД имеются редакторы экранных форм, отчетов. “Кирпичиками” (инструментами) таких редакторов являются поля различных видов (поля ввода, поля вывода, вычисляемые поля), процедуры обработки различных типов (формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основании созданных пользователем объектов программы – генераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на промежуточном языке. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2.3 Структура простейшей базы данных.

 

     Сразу поясним, что если в базе нет никаких  данных (пустая база), то это все равно  полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть – это структура  базы. Она определяет методы занесения  данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант базы данных – деловой ежедневник, в котором  каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко  отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной  продукции.

     Базы  данных могут содержать различные  объекты. Основными объектами любой  базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре  ее таблицы.

     Структуру двумерной таблицы образуют столбцы  и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.4 Свойства полей базы данных.

 

     Поля  базы данных не просто определяют структуру  базы – они еще определяют групповые  свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных на примере  СУБД Microsoft Access.

     Имя поля – определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

     Тип поля – определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

     Размер  поля – определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

     Формат  поля – определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.

     Маска ввода – определяет форму, в которой вводятся данные а поле (средство автоматизации ввода данных).

     Подпись – определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

     Значение  по умолчанию – то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

     Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

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

     Обязательное  поле – свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

     Пустые  строки – свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

     Индексированное поле – если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

     Поскольку в разных полях могут содержаться  данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться  в зависимости от типа данных. Так, например, список вышеуказанных свойств  полей относится в основном к  полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь  эти свойства, но могут добавлять  к ним и свои. Например, для  данных, представляющих действительные числа, важным свойством является количество знаков после десятичной запятой. С  другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видео клипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств  не имеют смысла. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.5 Типы данных.

 

     Таблицы баз данных, как правило, допускают  работу с гораздо большим количеством  разных типов данных. Так, например, базы данных Microsoft Access работают со следующими типами данных.

     Текстовый – тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов).

     Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.

     Поле  Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле. Он храниться в другом месте базы данных, а в поле храниться указатель на него, но для пользователя такое разделение заметно не всегда.

     Дата/время  – тип данных для хранения календарных дат и текущего времени.

     Денежный - тип данных для хранения денежных сумм. Теоретически, для их записи можно было бы пользоваться и полями числового типа, но для денежных сумм есть некоторые особенности (например, связанные с правилами округления), которые делают более удобным использование специального типа данных, а не настройку числового типа.

     Счетчик – специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использование – для порядковой нумерации записей.

     Логический  - тип для хранения логических данных (могут принимать только два значения, например Да или Нет).

     Гиперссылка – специальное поле для хранения адресов URL Web-объектов Интернета. При щелчке на ссылке автоматически происходит запуск броузера и воспроизведение объекта в его окне.

    Мастер  подстановок – это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать их из раскрывающегося списка.

 

2.6 Безопасность баз данных.

 

     Базы  данных – это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами  других типов, создаваемых прочими  приложениями. Выше мы видели, что всю  работу по обслуживанию файловой структуры  берет на себя операционная система. Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

     Базы  данных – это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень  часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому  целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файлы перед  выключением компьютера, ни от перебоев в электросети.

     Проблема  безопасности баз данных решается тем, что в СУБД  для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы. 
 

3. Проектирование баз данных.

3.1  Режимы работы с базами данных.

 

     Обычно  с базами данных  работаю две категории пользователей. Первая категория – проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласование ее с заказчиком. Кроме таблиц проектировщики разрабатывают и другие объекты базы данных, предназначенные, с одной стороны, для автоматизации работы с базой, а с другой стороны – для ограничения функциональных возможностей работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкретными данными, (заказчик может считать их конфиденциальными и не предоставлять посторонним лицам). Исключение составляет экспериментальное наполнение модельными данными на этапе отладки объектов базы.

     Вторая  категория исполнителей, работающих с базами данных, - пользователи. Они получают исходную базу данных от проектировщиков и занимаются ее наполнением и обслуживанием. В общем случае пользователи не имеют средств доступа к управлению структурой базы – только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на конкретном рабочем месте.

     Соответственно  СУБД имеет два режима работы: проектировочный  и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы и создание ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.  
 
 
 

2. Объекты базы данных.

1. Таблицы.

 

     Таблицы – это основные объекты любой  базы данных. Во-первых, в таблицах хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хранят и  структуру базы (поля, их типы и свойства).

2. Запросы.

 

     Эти объекты служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции как  отбор данных, их сортировку и фильтрацию. С помощью запросов можно выполнять  преобразования данных по заданному  алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнения таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

3. Формы.

 

     Если  запросы – это специальные  средства для отбора и анализа  данных, то формы – это средства для ввода данных. Смысл их тот  же – предоставить пользователю средства для заполнения только тех полей, которые ему заполнять положено. Одновременно с этим в форме можно  разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации  ввода. Преимущества форм раскрываются особенно наглядно, когда происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае форму делают графическими средствами так, чтобы она повторяла оформление бланка – это заметно упрощает работу наборщика, снижает его утомление и предотвращает появление печатных ошибок.

4. Отчеты.

 

     По  своим свойствам и структуре  отчеты во многом похожи на формы, но предназначены  только для вывода данных, причем для  вывода не на экран, а на принтер. В  связи с этим отчеты отличаются тем, что в них приняты специальные  меры для группирования выводимых  данных и для вывода специальных  элементов оформления, характерных  для печатных документов.