Технология разработки таблиц баз данных

Автор: admin

Проектирование базы данных и создание таблиц (5 ч)

Технология разработки таблиц баз данных

Процесс создания таблиц баз данных можно подразделить на следующие этапы:

- разработка физической модели данных;

- создание таблицы с помощью Конструктора таблиц;

- установление связей между таблицами;

- заполнение таблиц данными.

Разработка физической модели данных. Прежде чем включит компьютер и запустить ACCESS, желательно с карандашом руках составить обязательные характеристики объектов БД, т.е. физическую модель данных:

-        установить номенклатуру признаков описания объекта (состав и число полей);

-        установить характеристики каждого поля таблицы;

-        оформить результаты в табличном виде.

После того как состав признаков описания объектов и соответ­ствующие им характеристики полей продуманы, можно присту­пить к созданию таблицы в среде ACCESS. В имеющихся версиях этой системы последовательность действий практически одина­кова. Отличия состоят лишь в некоторой разнице оформления диалоговых окон.

Таблица для описания характеристик полей БД

Создание таблицы с помощью Конструктора таблиц. Для со­здания таблицы с помощью Конструктора таблиц необходимо вы­полнить следующие действия:

-        включить компьютер и загрузить программное обеспечение Windows и Access;

-        после загрузки Access в появившемся диалоговом окне дваж­ды щелкнуть кнопкой по меню Файл и выбрать команду Создать;

-        в появившемся диалоговом окне Создание активизировать переключатель База данных, а затем щелкнуть мышью по кнопке ОК;

-        в следующем появившемся диалоговом окне Файл новой базы данных присвоить имя файлу, указав при этом имя директории (папки), где будет храниться БД; щелкнуть мышью по кнопке Создать.

В следующем появившемся диалоговом окне База данных акти­визировать закладку Таблица и выбрать команду Создать в режиме конструктора.

В появившемся диалоговом окне Конструктор таблиц создать структуру таблицы в соответствии с установленными со­ставом и характеристиками полей.

Конструктор таблиц содержит четыре информационных блока:

- имя поля;

- тип данных;

- описание;

- свойства поля.

В блоке Свойства поля имеется два окна (закладки): Общие    Подстановка.

Свойства поля Общие заполняются обязательно. В окне Подстановка можно задать список значений, который будет выводиться при вводе данных непосредственно в таблицу. Пользователь в этом случае должен будет щелкнуть мышью по нужному значению. Такие поля называют полями со списком.

При задании имен полям таблицы необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

-             имя поля не должно начинаться с пробела;

-             в имени поля не должно быть знаков препинания, скобок, восклицательных знаков;

-             не допускается повторение имен в таблице;

-             имена полей могут содержать до 255 символов. Имя следует задавать имя минимальным числом символов (это необходимо для минимизации объема памяти и времени поиска информации). Же­лательно, чтобы имя поля представляло аббревиатуру названия признака объекта, которое будет вводиться в ячейки поля.

Технология заполнения данных в строки информационных бло­ков Конструктора таблиц аналогична технологии работы с таблицами в текстовом редакторе WORD.

Заполнение информационных блоков следует производить последовательно для каждого поля. Рекомендуется следующий порядок заполнения информационных блоков:

-        ввести имя поля;

-        выбрать тип данных;

-        ввести в строку блока Описание характер вводимых значений в ячейку данного поля (в дальнейшем при заполнении таблицы этот комментарий выводится в стро­ку подсказки в нижней части экрана);

-        повторить указанные действия для всех остальных полей таблицы.

После того как имя поля введено в соответствии с изложенны­ми выше рекомендациями, выбираем для него тип данных. В Кон­структоре таблиц Microsoft Access выбор типа данных можно осу­ществить выбором из списка. В списке предлагаются следующие типы данных.

Текстовый. Поле данного типа может содержать до 255 симво­лов. Это могут быть любые символы, в том числе и цифры. В текстовое поле могут вводиться и одни цифры, если с ними не пред­полагается производить вычислений.

MEMO. Поле MEMO называют полем текстовых примечаний. Этот тип поля предназначен для ввода в него текстовой информа­ции длиной более 255 символов (в Access 2000 — до 65 535 симво­лов). Этот тип данных отличается от текстового тем, что в таблице хранятся не сами данные, а ссылки на блоки данных, которые хранятся отдельно. Это значительно ускоряет обработку таблиц. Поля MEMO не могут быть ключевыми или индексными.

Числовой. Этот тип данных для характеристик объектов базы; данных, которые могут участвовать в математических расчетах.

Дата/Время. Такой тип данных предназначен для указания даты  или времени, характеризующих конкретную запись таблицы (на­пример, дата поступления товара на склад или время начала и окончания работы пользователя в сети Интернет). В данное поле можно вводить даты с 100 по 9999 г.

Денежный. Этот тип данных аналогичен числовому. Отличается от него только характеристиками вводимых чисел. Точность числа не превышает четырех знаков после запятой. Целая часть может содержать до 15 десятичных разрядов. В конце числа могут быть проставлены обозначения валюты (р. или $).

Счетчик. Поле содержит уникальный (не повторяющийся) но­мер записи таблицы БД. Значения этого поля не обновляются.

Логический. Тип поля, параметры которого могут принимать только два значения, интерпретированные как ДА или НЕТ (Да/ Нет), Истина/Ложь, Включено/Выключено. Поля логического типа не могут быть ключевыми, но могут быть индексными.

OLE (OLE-объект). В ячейки поля данного типа вводятся ссыл­ки на приложения, разработанные для Windows. Это могут быть текстовые, графические и мультимедийные файлы. Объем храни­мых данных в ячейках данного поля ограничен только дисковым пространством компьютера.

Гиперссылка (Hyperlink). Этот тип данных позволяет вставлять в поле гиперссылку, с помощью которой можно сослаться на лю­бой файл или фрагмент файла, находящегося на том же компью­тере, на котором находится таблица БД, или на любом компью­тере в локальной сети или сети Интернет. Гиперссылка состоит из трех частей: адрес, указывающий путь к файлу; дополнительный адрес, указывающий положение фрагмента внутри файла или стра­ницы текста; отображаемый текст. Каждая часть гиперссылки мо­жет содержать до 2048 символов.

Мастер подстановок. При выборе этого типа имеется возмож­ность создать фиксированный список значений, которые могут принимать данные, заносимые в ячейки поля.

После установления имени и типа данных следует поместить курсор в соответствующую строку блока Описание и ввести комментарий, позволяющий пользователю правильно вводить инфор­мацию при заполнении таблицы.

Рекомендуется обязательно вводить комментарий, особенно для тех случаев, когда в обозначении имени или подписи поля со­держится недостаточно информации для правильного ввода данных.

После ввода комментария необходимо перейти к блоку Свой­ства поля, разделу Общие и задать полю необходимые свойства. ВКонструкторе таблиц каждому полю в зависимости от типа данных автоматически (по умолчанию) задается определенный на­бор свойств. Конструируя таблицу, эти свойства можно изменять и соответствии с конкретными требованиями к данным.

Имя таблицы. При задании имени таблицы необходимо учесть следующие рекомендации:

-        имя поля должно отражать содержание данных в таблице (класс объектов);

-        в имени таблицы не должно быть знаков препинания, ско­бок, восклицательных знаков;

-        имя таблицы не должно начинаться с пробела;

-        в одном файле БД не должно быть таблиц с одинаковыми именами.

2. Ключевое поле.

Ключевые поля устанавливаются в тех случаях, когда данные таблицы БД должны быть связаны с данными других таблиц. Ключевое поле должно однозначно определять каждую запись в таблице. Значения данных ключевого поля не повторяются (не должны повторяться).

Ключевым может быть любое поле таблицы, если значения данных этого поля могут однозначно определить всю запись.

Если запись нельзя однозначно определить по значению данных одного поля, то устанавливают несколько ключевых полей.

В качестве ключевого поля можно выбрать поле типа Счетчик, которое однозначно определяет каждую запись таблицы.

Ключевое поле создается при описании свойств полей в Конструкторе таблиц. Для этого необходимо выделить необходимо поле и на панели инструментов щелкнуть по соответствующей кнопке.

Несколько замечаний по технологии разработки таблиц. Технология работы в Конструкторе таблиц полностью аналогична работе с таблицами в текстовом редакторе Word.

При создании нескольких таблиц, содержащих одинаковые xaрактеристики объектов, следует применять технологию копирования данных. Для этого необходимо:

1)  открыть созданную ранее таблицу в режиме Конструктор;

2)  выделить поле, которое повторяется в другой таблице;

3)  скопировать выделенное поле (со всеми его свойствами) буфер обмена;

4)  при конструировании другой таблицы вставить из буфера обмена характеристики поля в соответствующую строку Конст­руктора таблиц.

После того как структуры таблиц БД созданы, необходимо ус­тановить логические связи между таблицами.

3. Установление связей между таблицами.

Установление связей меж­ду таблицами необходимо для обеспечения целостности данных.

Целостность данных гарантирует защиту информации от слу­чайных изменений в связанных таблицах.

В связанных таблицах одна таблица является главной, а вто­рая — подчиненной. Главная таблица должна обязательно со­держать ключевое поле. Подчиненная таблица должна содер­жать аналогичное поле, которое не является ключевым.

Для установления связей между таблицами необходимо выпол­нить следующие действия.

-        на панели инструментов окна базы данных активизировать команду (значок) Схема данных;

-        в открывшееся окно построителя схемы данных вве­сти главную и подчиненные таблицы;

-        связать таблицы по одинаковому полю.

При этом параметре не допускается произвольное удаление или изменение записей в главной таблице.

Если установить (включить) параметры связи между таблица­ми Каскадное обновление связанных полей и Каскадное удаление свя­занных записей, то при любых изменениях данных в главной таб­лице произойдет автоматическое изменение связанных данных в подчиненной таблице.

После того как состав таблиц базы данных установлен, струк­тура каждой таблицы разработана, определены и установлены связи между таблицами, приступают к заполнению таблиц данными.

4. Заполнение таблиц данными.

Технология ввода данных в табли­цы производится двумя способами:

• непосредственным вводом данных в ячейки таблицы;

•  организацией ввода данных через формы.

При выборе первого способа ввода данных необходимо руко­водствоваться:

• уменьшением вероятности ошибок оператора;

• удобством организации самого процесса ввода данных.

Если таблица базы данных имеет небольшое число полей, ко­торые размещаются на экране монитора, и не связана с другими таблицами, а также если вы создаете некоммерческую систему, то для ввода данных можно не создавать соответствующей формы.

5. Технология разработки запросов

Основное назначение любой информационной системы состоит в предоставлении пользователю необходимой и достоверной информации.

Обработка информации, содержащейся в таблицах БД, осуществляется с помощью запросов.

Запросы представляют собой некоторый набор команд, предназначенных для поиска и обработки информации в таблицах по заданным пользователем условиям (значениям полей). В системе ACCESS в зависимости от выполняемых действий можно создавать следующие виды запросов:

• на выполнение действий (на выборку);

• обновление;

• добавление;

• удаление;

•  создание таблиц.

Каждый из указанных видов запросов может отличаться технологией их создания и формой представления информации. В зависимости от технологии создания запросы можно подразделить на постоянные и параметрические.

Постоянные запросы — это запросы, условие выбора информации в которых не меняется в течение длительного времени.

Параметрические запросы — это запросы, параметры выбора информации в которых меняются.

Результатом выполнения запросов являются динамические таблицы. По форме динамические таблицы могут быть двух видов:

• таблицы, структура которых соответствует исходной таблице (таблицам) БД;

• таблицы, структура которых отличается от исходной таблицы (таблиц) БД, — так называемые кросс таблицы.

Структура кросс таблицы отличается от структуры исходной таблицы БД тем, что заголовками столбцов в такой таблице являются не имена, а значения выбранных полей. Такие таблицы формируются с помощью особых видов запросов — перекрестных запросов.

Перекрестные запросы — это запросы, которые применяются для выбора информации с одновременным группированием данных по значениям отдельных полей. При таком запросе данные  формируются в виде кросс таблицы.

Принципы проектирования баз данных. Системы управления базами данных

Автор: admin

Принципы проектирования баз данных. Системы управления базами данных

1. Требования, предъявляемые к базе данных.

Разрабатываемые на предприятиях информационные системы и базы данных долж­ны быть многопользовательскими.

Принципы разработки многопользовательских баз данных долж­ны сводиться к соблюдению двух обязательных условий: систем­ного подхода и стандартизации.

Системный подход. Системный подход к разработке информа­ционной системы означает, что такая система рассматривается как большая система, состоящая из некоторого множества вза­имосвязанных и взаимодействующих между собой элементов. При проектировании информационных систем необходимо соблюдать следующие принципы:

• учет интересов всех потенциальных пользователей систем;

•  модульный принцип разработки и внедрения.

Учет интересов всех потенциальных пользователей систем. Этот принцип означает следующую последовательность разработки БД.

1. Установить, каким специалистам и в каких подразделениях предприятия необходима информация о конкретном информаци­онном объекте.

2. Установить признаки описания объектов различными пользо­вателями.

3. Установить общий состав признаков объектов одного класса.

Такой подход к проектированию увеличивает сроки разработ­ки БД, но обеспечивает значительное снижение затрат на разра­ботку всей системы в целом.

Для пояснения этого принципа можно привести следующий реальный пример разработки БД на одном из предприятий. Появ­ление программ создания баз данных было по достоинству оцене­но сотрудниками и они «бросились» разрабатывать необходимые для себя базы данных.

Одной из задач, стоящих перед технологами цехов, являлась задача выбора инструмента для механической обработки деталей. Они разработали свою, цеховую БД по режущему инструменту (затратив на это и время, и средства).

В то же время в конструкторском отделе завода специалисты, занимающиеся проектированием режущего инструмента, также создали свою БД. Однако когда руководство приняло решение со­здать общезаводскую информационную систему по режущему ин­струменту, то оказалось, что одни и те же признаки режущего инструмента разные специалисты описывали разными способами. В результате разработанные базы данных пришлось полностью пе­ределывать, что потребовало как дополнительного времени, так и дополнительных затрат. Средства на разработку несогласован­ных между специалистами баз данных были потеряны для пред­приятия.

Модульный принцип разработки и внедрения. Модульный прин­цип означает, что любая система должна разрабатываться в виде отдельных взаимосвязанных модулей (подсистем), которые могут внедряться в производстве отдельно, до окончательной разработ­ки всей системы.

Стандартизация. Стандартизация разработки информационных систем, учитывая их многопользовательский характер, имеет сле­дующие аспекты:

• информационный;

• программный;

• аппаратный.

Стандартизация информационного обеспечения обусловлена принципами компьютерной обработки символьной информации, так как объекты баз данных должны однозначно распознаваться

компьютером.

Этот аспект разработки БД означает, что на все информацион­ные объекты должны быть установлены четкие правила их иден­тификации (грамматические правила их написания). Так, устано­вив название инструмента для механической обработки детали «Резец расточной», не допускается никакого другого способа его обозначения (например, название «Расточной резец» не идентич­но названию «Резец расточной»).

Необходимость стандартизации программного обеспечения оче­видна — при разработке многопользовательских, удаленных друг от друга систем данные одной системы должны обрабатываться программным обеспечением другой системы.

Стандартизация аппаратного обеспечения связана с необходи­мостью снижения затрат на эксплуатацию компьютерной техники.

2. Приведение таблицы к требуемому уровню нормальности: первый, второй и третий уровни.

Реляционная база данных представляет собой некоторое мно­жество таблиц, связанных между собой. Число таблиц в одном файле или одной базе данных зависит от многих факторов, основ­ными из которых являются:

-        состав пользователей базы данных,

-        обеспечение целостности информации (особенно важно в мно­гопользовательских информационных системах),

-        обеспечение наименьшего объем требуемой памяти и мини­мального времени обработки данных.

Учет данных факторов при проектировании реляционных баз данных осуществляется методами нормализации таблиц и уста­новлением связей между ними.

Нормализация таблиц представляет собой способы разделения одной таблицы базы данных на несколько таблиц, в целом отве­чающих перечисленным выше требованиям.

Нормализация таблицы представляет собой последовательное изменение структуры таблицы до тех пор, пока она не будет удов­летворять требованиям последней формы нормализации. Всего су­ществует шесть форм нормализации:

- первая нормальная форма;

- вторая нормальная форма;

- третья нормальная;

- нормальная форма Бойса— Кодда;

- четвертая нормальная форма;

- пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения.

При описании нормальных форм используются следующие по­нятия: «функциональная зависимость между полями»; «полная функциональная зависимость между полями»; «многозначная функ­циональная зависимость между полями»; «транзитивная функцио­нальная зависимость между полями»; «взаимная независимость между полями».

Функциональной зависимостью между полями А и В называется зависимость, при которой каждому значению А в любой момент времени соответствует единственное значение В из всех возмож­ных. Примером функциональной зависимости может служить связь между идентификационным номером налогоплательщика и но­мером его паспорта.

Полной функциональной зависимостью между составным полем А и полем В называется зависимость, при которой поле В зависит функционально от поля А и не зависит функционально от любого подмножества поля А.

Многозначная функциональная зависимость между полями опре­деляется следующим образом. Поле А многозначно определяет поле В, если для каждого значения поля А существует «хорошо опре­деленное множество» соответствующих значений поля В. Напри­мер, если рассматривать таблицу успеваемости учащихся в шко­ле, включающую в себя поля «Предмет» (поле А) и «Оценка» (поле В), то поле В имеет «хорошо определенное множество» до­пустимых значений: 1, 2, 3, 4, 5, т.е. для каждого значения поля «Предмет» существует многозначное «хорошо определенное мно­жество» значений поля «Оценка».

Транзитивная функциональная зависимость между полями А и С существует в том случае, если поле С функционально зависит от поля В, а поле В функционально зависит от поля А; при этом не существует функциональной зависимости поля А от поля В.

Взаимная независимость между полями определяется следующим образом. Несколько полей взаимно независимы, если ни одно из них не является функционально зависимым от другого.

Первая нормальная форма. Таблица находится в первой нормальной форме тогда и только тогда, когда ни одно из полей не содержит более одного значения и любое ключевое полей не пусто.

Первая нормальная форма является основой реляционной мо­дели данных. Любая таблица в реляционной базе данных автома­тически находится в первой нормальной форме, иное просто не­возможно по определению. В такой таблице не должно содержаться полей (признаков), которые можно было бы разделить на несколько полей (признаков).

Ненормализованными, как правило, бывают таблицы, изна­чально не предназначенные для компьютерной обработки содержащейся в них информации.

Пример. В таблице показан  бланк зачетно экзаменационной ведомости, который изначально не предназначался для компь­ютерной обработки.

Пусть мы хотим создать базу данных для автоматизированной обработки результатов зачетно экзаменационной сессии в соответствии с содержанием зачетно -экзаменационной ведомости. Для этого преобразуем содержание бланка в таблицы базы данных. Исходя из необходимости соблюдения условий функциональной за­висимости между полями необходимо сформировать, как минимум, две таблицы (ключевые поля в каждой таблице выделены полужирным шрифтом). В первой таблице содержатся результаты сдачи зачета (экзамена) каждым студентом по конк­ретному предмету. Во второй таблице содержатся результирующие итоги сдачи зачета (экзамена) конкретной группы студентов по конкретному предмету. В первой таблице ключевым является поле «ФИО студента», а во второй таблице — поле «Дисциплина». Таб­лицы должны быть связаны между собой по полям «Дисциплина» и «Шифр группы».

Представленные структуры таблиц полностью отвечает требо­ваниям первой нормальной формы, но характеризуется следу­ющими недостатками:

• добавление новых данных в таблицы требует ввода значений для всех полей;

• в каждую строку каждой таблицы необходимо вводить повто­ряющиеся значения полей «Дисциплина», «ФИО преподавателя», «Шифр группы».

Следовательно, при таком составе таблиц и их структуре име­ется явная избыточность информации, что, естественно, потре­бует дополнительных объемов памяти.

Чтобы избежать перечисленных недостатков, необходимо при­вести таблицы ко второй или третьей нормальной форме.

Вторая нормальная форма. Таблица находится во второй нор­мальной форме, если она удовлетворяет требованиям первой нор­мальной формы и все ее поля, не входящие в первичный ключ, связаны полной функциональной зависимостью с первичным ключом.

Если таблица имеет простой первичный ключ, состоящий толь­ко из одного поля, то она автоматически находится во второй нормальной форме.

Если же первичный ключ составной, то таблица необязатель­но находится во второй нормальной форме. Тогда ее необходимо разделить на две или более таблиц таким образом, чтобы первич­ный ключ однозначно идентифицировал значение в любом поле. Если в таблице имеется хотя бы одно поле, не зависящее от пер­вичного ключа, то в первичный ключ необходимо включить до­полнительные колонки. Если таких колонок нет, то необходимо добавить новую колонку.

Исходя из данных условий, определяющих вторую нормаль­ную форму, можно сделать следующие выводы по характеристике составленных таблиц.

В первой таблице нет прямой связи между ключевым полем и полем «ФИО преподавателя», поскольку зачет или экзамен по одному предмету могут принимать разные преподаватели. В табли­це существует полная функциональная зависимость только между всеми остальными полями и ключевым полем «Дисциплина».

Аналогично во второй таблице нет прямой связи между ключе­вым полем и полем «ФИО преподавателя».

Для оптимизации базы данных, в частности для уменьшения требуемого объема памяти из-за необходимости повторения в каждой записи значений полей «Дисциплина» и «ФИО препо­давателя», необходимо изменить структуру базы данных — пре­образовать исходные таблицы во вторую нормальную форму.

Преобразованная структура базы данных состоит из шести таб­лиц, две из которых связаны между собой (ключевые поля в каж­дой таблице выделены полужирным шрифтом). Все таблицы удов­летворяют требованиям второй нормальной формы.

Пятая и шестая таблицы имеют в полях повторяющиеся значе­ния, но, учитывая, что эти значения представляют собой целые числа вместо текстовых данных, общий объем требуемой памяти для хранения информации значительно меньше, чем в исходных таблицах.

Кроме того, новая структура базы данных обеспечит возмож­ность заполнения таблиц различными специалистами (подразде­лениями управленческих служб). Дальнейшая оптимизация таб­лиц баз данных сводится к приведению их к третьей нормальной форме.

Третья нормальная форма. Таблица находится в третьей нор­мальной форме, если она удовлетворяет определению второй нор­мальной формы и ни одно из ее не ключевых полей не зависит функционально от любого другого не ключевого поля.

Можно также сказать, что таблица находится в третьей нормальной форме, если она находится во второй нормальной форме и каждое не ключевое поле не транзитивно зависит от первичного ключа. Требование третьей нормальной формы сводится к тому, чтобы все не ключевые поля зависели только от первичного ключа и не зависели друг от друга.

В соответствии с этими требованиями в составе таблиц базы данных к третьей нормальной форме относятся первая, вторая, третья и четвертая таблицы.

Для приведения пятой и шестой таблиц к третьей нормальной форме создадим новую таблицу, содержащую информацию о составе предметов, по которым проводятся экзамены или зачеты группах студентов. В качестве ключа создадим поле «Счетчик», устанавливающий номер записи в таблице, так как каждая запись должна быть уникальна.

В результате получим новую структуру базы данных. В данной структуре содержится семь таб­лиц, которые отвечают требованиям третьей нормальной формы.

3. Сравнительная характеристика различных СУБД.

Широкий спектр применений программных средств накопле­ния и хранения информации диктует необходимость разработки СУБД, отличающихся друг от друга функциональными возмож­ностями и предназначенных для широкого круга пользователей: от новичка до системного программиста.

Современные базы данных можно разделить на три категории:

1. Программные продукты корпоративного направления — Oracle и MS SQL Server;

2.  СУБД, предназначенные для работы с информационными массивами в небольших компаниях, — MS Access и Borland Interbase;

3.  СУБД для Web, реализующих создание web-сайтов с неболь­шими базами данных, — MySQL и опять-таки Borland Interbase.

Какими свойствами должна обладать СУБД в зависимости от  этих категорий?

СУБД корпоративного направления должны быть надежными, что обеспечивается резервным копированием; безопасными —  иметь защиту от несанкционированного доступа; работать с огромными объемами данных и обладать широкими функциональ­ными возможностями.

Для небольших компаний программы работы с базами данных должны обладать не только надежностью и функциональностью, но и работать без выделенного сервера.

СУБД для Web присуща высокая скорость обработки данных, нетребовательность к ресурсам и удобное удаленное администри­рование.

Сегодня наиболее популярными СУБД являются Oracle, MS SQL Server-2000, Borland Interbase, MySQL и MS Access-2000.

СУБД Oracle

Oracle — одна из наиболее мощных современных СУБД, пред­назначенных для реализации баз данных уровня корпорации, что предъявляет серьезные требования к серверу.

Oracle может работать в большинстве операционных систем: Windows-NT, -2000, Linux, UNIX, AIX, Nowell Netware. А это в свою очередь позволяет выбирать наиболее удобную для корпора­тивных задач платформу сервера. Например, если организация пред­почитает использовать операционные системы не от Windows, то она легко может себе это позволить. Некоторые организации мо­гут ориентироваться на решения на базе UNIX-систем, славя­щихся надежностью и устойчивостью в качестве серверной плат­формы, при этом продолжая использовать привычный пользова­телям Windows на клиентских компьютерах.

Использование Oracle в качестве СУБД дает возможность вы­бора языка программирования. Традиционно для этого использу­ется языкPL/SQL, но можно использовать и гораздо более мощ­ный язык программирования Java.

Ни одна СУБД не может считаться хорошей, если она не име­ет мощных и удобных средств администрирования. Oracle полнос­тью удовлетворяет этим требованиям и располагает средствами администрирования не только одного сервера, но и группы сер­веров, расположенных в разных частях планеты.

Основными преимуществами Oracle можно считать поддержку баз данных очень большого объема (до 64 Гбайт), мощные сред­ства разработки и администрирования, поддержку многопроцес­сорности и двух языковых сред, а также интеграцию с Web. Вмес­те с этим программа предъявляет серьезные аппаратные требова­ния и высокую цену.

СУБД MS SQL Server-2000

MS SQL Server-2000 получила широкое распространение как у нас в стране, так и зарубежом, поскольку она предлагает широ­кий спектр услуг администрирования и легко масштабируется. Это позволяет использовать ее в информационных системах для сред­него бизнеса и больших компьютерных информационных систе­мах (КИС).

В основе платформы MS SQL Server используется среда Windows. Главное преимущество программы — тесная интеграция с про­граммными продуктами от Microsoft и возможность экспорта/им­порта данных в большинство распространенных форматов дан­ных, что позволяет использовать MS SQL Server как центральное хранилище данных.

СУБД Borland Interbase

Borland Interbase содержит все, что требуется от СУБД, пред­назначенной для нужд малого и среднего бизнеса. К тому же на­чиная с версии 6.0 программа стала бесплатной, что тоже суще­ственно. Программа нетребовательна к аппаратной части — ми­нимальная конфигурация: Pentium 100, оперативная память — 32 Мбайт, RAM (объем дисковой памяти), необходимой для хра­нения базы, — 50 Мбайт.Borland Interbase поддерживается плат­формами Windows и Linux, а также UNIX, NetBSD, FreeBSD.

Borland Interbase является одной из самых быстродействующих СУБД, уступая разве что MySQL.

Как существенное преимущество следует рассматривать то, что такие популярные языки программирования от Borland, как Delphi,Kylix и C++Builder, поставляются с компонентами, позволяю­щими работать с данной СУБД. Именно это позволяет достичь очень высокого быстродействия программы.

СУБД MySQL

СУБД MySQL заслужила популярность, благодаря своей вы­сокой производительности при создании Web-приложений. Она получила широкое распространение в качестве средства работы с базами данных в Интернете. Программа совершенно нетребо­вательна к ресурсам сервера, на котором работает, очень быст­рая и к тому же совершенно бесплатная: исходные коды и дис­трибутивы для различных платформ доступны на сайте в Ин­тернете. MySQL предназначена в первую очередь для работы в сети.

Изначально программа была ориентирована на операционную систему Linux, но сейчас уже существуют версии программы для операционных систем Windows, UNIX, NetBSD, FreeBSD, AIX. В последнее время программа завоевывает популярность у поль­зователейMacintosh с использованием операционной системой Mac OSX. И это происходит несмотря на то, что MySQL не может похвастаться очень богатым набором возможностей.

СУБД MS Access-2000

Назначение этого широко известного программного продукта — решение локальных офисных задач с ограниченным объемом дан­ных и формирование отчетов по результатам работы, при этом отчеты могут быть представлены в стандартном для офисных при­ложений виде.

Большинство пользователей знают MS Access как компонент MS Office, предназначенный для работы с базами данных. Мно­гие ли знают о его возможностях, достоинствах и недостатках?

А ведь MS Access — феноменальный программный продукт, реализованный по принципу «все в одном». Он одновременно яв­ляется и средой разработки на двух языках программирования (Visual Basic и сильно усеченный диалект SQL), и CASE-сред-ством, а также мощным и наглядным средством создания отчетов по результатам работы.

Используя только MS Access, можно производить полный цикл работ от проектирования до внедрения готовой программы. Толь­коMS Access позволяет создавать программы, состоящие из од­ного файла, содержащего как текст программы, так и реляцион­ную базу данных сложной структуры.

Программа позволяет формировать необходимые элементы как в электронном виде, так и в печатном. Кроме всего прочего, MSAccess легко интегрируется с другими решениями от Microsoft. Это по­зволяет использовать программу MS Access как клиентскую часть информационного комплекса в связке с MS SQL Server, выступа­ющей в качестве серверной части.

К недостаткам программы можно отнести ограниченный объем обрабатываемых данных и медлительность, поскольку MS Accessявляется одной из самых медленных СУБД. Это накладывает огра­ничения на использование программы — не рекомендуется приме­нятьMS Access для базы, которая может разрастись свыше 100 Мбайт. Поэтому ее надо осторожно использовать в проектах, которые с высокой степенью вероятности будут расширяться в дальнейшем.

Взаимосвязи в моделях и реляционный подход к построению модели

Автор: admin

Взаимосвязи в моделях и реляционный подход к построению модели

1. Основные операции реляционной алгебры.

Методы и алгоритмы обработки информации в реляционных базах данных основываются на теории реляционной алгебры, кото­рую ранее называли алгеброй логики, или булевой алгеброй.

Алгебра логики представляет собой прежде всего алгебру выс­казываний. Под высказыванием в алгебре логики понимают всякое предложение, которое либо истинно, либо ложно; при этом может иметь место только одно из двух указанных значений (на­пример: «Москва — столица России» — истинное высказывание; «снег черен» — ложное высказывание). Отдельные высказывания в алгебре логики обозначаются буквами какого-либо алфавита, например: А, В, С. Истинность или ложность высказываний на­зывается их значениями истинности. В алгебре логики принято отождествлять истинность высказывания с числом 1, а ложность высказывания — с числом 0. Запись А = 1 и С = 0 означает, что А истинно и что С ложно. Каждое конкретное высказывание имеет вполне определенное значение истинности — это постоянная, рав­ная 0 или 1. От конкретных (постоянных) высказываний следует отличать так называемые переменные высказывания.

Переменное высказывание — это не высказывание в подлинном смысле, а переменная для высказываний (пропозициональная пе­ременная), т.е. символ, вместо которого можно подставить посто­янные высказывания (или их наименования) и который может принимать лишь два значения: «истинно» или «ложно», или соот­ветственно 1 и 0 (двоичная переменная). Переменные высказыва­ния (т.е. пропозициональные переменные) обозначаются буква­ми, отличными от тех букв, которыми обозначаются постоянные высказывания. Применение переменных высказываний в алгебре логики служит для выражения всеобщности. Оно позволяет фор­мулировать законы алгебры логики для любых высказываний.

Предметом изучения в алгебре логики являются бинарные (или двузначные) функции, т. е. функции, которые принимают лишь два значения («истинно» или «ложно»; 0 или 1) и зависят от од­ной или нескольких бинарных переменных. Это так называемые булевы функции.

Из одного или нескольких высказываний, принимаемых за про­стые, можно составлять сложные высказывания, которые будут бинарными функциями простых высказываний. Объединение про­стых высказываний в сложные в алгебре логики производится без учета внутреннего содержания (смысла) этих высказываний. Ис­пользуются определенные логические операции (или логические связи), позволяющие объединять некоторые данные высказыва­ния (постоянные или переменные) в более сложные (постоянные или переменные).

К числу основных логических операций относятся следующие: отрицание, конъюнк­ция, дизъюнкция, эквивалентность, импли­кация. Логические операции задаются таб­лично, как функции простых высказываний.

Отрицание высказывания. Отрицание высказывания А — это высказывание, которое истинно, когда А ложно, и ложно, когда А истинно; обозначается: А; читается: «не А».

Конъюнкция двух высказываний. Конъюнкция двух высказыва­ний — это сложное высказывание, которое истинно в случае истин­ности обоих высказываний, его образующих, и ложно в остальных случаях. Конъюнкция двух высказываний обозначается: А В; чи­тается «А и В». Знак конъюнкции «» имеет смысл союза «и». Опе­рация конъюнкции имеет также смысл логического умножения и может обозначается знаком «&».

Дизъюнкция двух высказываний. Дизъюнкция двух высказыва­ний — это сложное высказывание, которое ложно в случае лож­ности обоих составляющих его высказываний и истинно в осталь­ных случаях.

Операция дизъюнкции обозначается: AB; читается: «А или В» (другое обозначение: А + В; другое название — «логическое сложение»).

Знак логической связи «» имеет смысл союза «или» и назы­вается знаком дизъюнкции. Союз «или» может употребляться в нескольких различных смыслах. Знак «» может иметь смысл «или», употребленный, например, в фразе: «При звоне будиль­ника Петя или Ваня проснется» (здесь «или» не исключает воз­можности того, что проснутся оба). В данном случае дизъюнкция имеет смысл неразделительного «или». Существует еще исклю­чающее значение союза «или» (например: «Выбирай: он или я»), которое тоже может быть принято за один из видов логических операций, но его не следует смешивать с дизъюнкцией.

Эквивалентность двух высказываний. Эквивалентность двух выс­казываний — это сложное высказывание, истинное тогда, когда значения истинности составляющих высказываний одинаковы, и ложное — в противном случае; обозначается: А  В; читается: «А эк­вивалентно В». Для эквивалентности справедливы высказывания, которые можно записать следующим образом: A 1 = А, что озна­чает: А эквивалентно единице, когда А истинно.

Запись А  0 = А означает, что А эквивалентно нулю, когда А ложно.

Отрицание эквивалентности. Применив операцию отрицания к высказыванию, представляющему эквивалентность двух высказы­ваний, получим новое сложное высказывание А В, называ­ющееся отрицанием эквивалентности. Отрицание эквивалентно­сти означает, что А не эквивалентно В. Эта операция имеет важное значение в теории проектирова­ния ЭВМ, так как она представляет собой так называемое сложе­ние двоичных чисел по модулю два.

Импликация двух высказываний. Импликация двух высказыва­ний обозначается: A В; читается: «если А, то В». Это такое слож­ное высказывание, которое ложно только в том случае, когда А истинно, а В ложно. Импликация не предполагает обязательную связь по смыслу между условием А и следствием В, хотя и не исключает такую связь. Смысл импликации можно выра­зить следующим образом: «А ложно или В истинно». В этом выражении союз «или» имеет не исключающее значение.

Любое сложное выражение, по­лученное из простых высказываний посредством указанных выше логи­ческих операций, называетсяформу­лой алгебры логики

2. Реляционный подход к построению модели данных.

Развитие реляционных баз данных началось в конце 1960-х гг., когда появились первые работы, в которых обсуждались возмож­ности использования привычных для специалиста способов фор­мализованного представления данных в виде таблиц. Некоторые специалисты такой способ представления информации называли таблицами решений, другие — табличными алгоритмами. Теоре­тики реляционных баз данных табличный способ представления информации называли даталогическими моделями.

Основоположником теории реляционных баз данных считается сотрудник фирмы IBM доктор Э. Ф. Кодд, опубликовавший 6 июня 1970 г. статью «Реляционная модель данных для больших коллек­тивных банков данных. В этой статье впервые и был использован термин «ре­ляционная модель данных», что и положило начало реляцион­ным базам данных.

Теория реляционных баз данных, разработанная в 1970-х гг. в США доктором Э. Ф. Коддом, опиралась на математический аппарат те­ории множеств. Он доказал, что любой набор данных можно пред­ставить в виде двумерных таблиц особого вида, известных в матема­тике как отношения. От английского слова «relation» («отношение») и произошло название «реляционная модель данных». В настоящее время теоретическую основу проектирования баз данных (БД) состав­ляет математический аппарат реляционной алгебры.

Таким образом, реляционная БД представляет собой инфор­мацию (данные) об объектах, представленную в виде двумерных массивов — таблиц, объединенных определенными связями. База данных может состоять и из одной таблицы.

Таблица базы данных — двумерный массив, содержащий информацию об одном классе объектов. В теории реляционной алгебры двумерный массив (таблицу) называют отношением.

Таблица состоит из следующих элементов: поле, ячейка, запись.

Поле содержит значения одного из признаков, характеризующих объекты БД. Число полей в таблице соответствует числу признаков, характеризующих объекты БД.

Поля (столбцы)

Ячейка содержит конкретное значение соответствующего поля (признака одного объекта).

Запись — строка таблицы. Она содержит значения всех призна­ков, характеризующих один объект. Число записей (строк) соот­ветствует числу объектов, данные о которых содержатся в таб­лице.

В теории баз данных термину запись соответствует понятие кор­теж — последовательность атрибутов, связанных между собой от­ношением AND (И). В теории графов кортеж означает простую ветвь ориентированного графа — дерева.

В табл. 2.1 приведены термины, применяемые в теории и прак­тике разработки реляционных баз данных.

Одним из важных понятий, необходимых для построения оп­тимальной структуры реляционных баз данных, является понятие ключа, или ключевого поля.

Ключом считается поле, значения которого однозначно опреде­ляют значения всех остальных полей в таблице. Например, поле «Номер паспорта», или «Идентификационный номер налогопла­тельщика (ИНН)», однозначно определяет характеристики любого физического лица (при составлении соответствующих таблиц баз данных для отделов кадров или бухгалтерии предприятия).

Термины реляционных баз данных

Ключом таблицы может быть не одно, а несколько полей. В этом  случае множество полей может быть возможным ключом таблицы только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия: уникальность и минимальность. Каждое поле, не входя­щее в состав первичного ключа, называется не ключевым полем таблицы.

Уникальность ключа означает, что в любой момент времени; таблица базы данных не может содержать никакие две различные записи, имеющие одинаковые значения ключевых полей. Выполнение условия уникальности является обязательным.

Условие минимальности ключевых полей означает, что только  сочетание значений выбранных полей отвечает требованиям уни­кальности записей таблицы базы данных. Это означает также, что ни одно из входящих в ключ полей не может быть исключено из  него без нарушения уникальности.

При формировании ключа таблицы базы данных, состоящего  из нескольких полей, необходимо руководствоваться следующими положениями:

•  не следует включать в состав ключа поля таблицы, значения; которых сами по себе однозначно идентифицируют записи в таб­лице. Например, не стоит создавать ключ, содержащий одновременно поля «номер паспорта» и «идентификационный номер налогоплателыцика», поскольку каждый из этих атрибутов может однозначно идентифицировать записи в таблице;

• нельзя включать в состав ключа неуникальное поле, т.е. поле, значения которого могут повторяться в таблице.

Каждая таблица должна иметь, по крайней мере, один воз­можный ключ, который выбирается в качестве первичного ключа. Если в таблице существуют поля, значения каждого из которых однозначно определяют записи, то эти поля могут быть приняты в качествеальтернативных ключей. Например, если в качестве первичного ключа выбрать идентификационный номер нало­гоплательщика, то номер паспорта будет альтернативным клю­чом.

3. Типы взаимосвязей в модели: «один-к-одному», «один-ко-многим» и «многие-ко-многим».

Между таблицами устанавливаются следующие типы связей: «один к одному»; «один ко многим»; «многие ко многим»:

•  связь «один к одному» устанавливается в случаях, когда конкретная строка главной таблицы в любой момент времени связана только с одной строкой подчиненной таблицы;

•  связь «один ко многим» устанавливается в случаях, когда конкретная строка главной таблицы в любой момент времени связана с несколькими строками подчиненной таблицы; при этом любая строка подчиненной таблицы связана только с од­ной строкой главной таблицы;

• связь «многие ко многим» устанавливается в случаях, ког­да конкретная строка главной таблицы в любой момент време­ни связана с несколькими строками подчиненной таблицы и в то же время одна строка подчиненной таблицы связана с не­сколькими строками

Основные понятия и типы моделей данных

Автор: admin

Основные понятия и типы моделей данных

1. Основные понятия.

Развитие современного промышленного производства и бизнеса невозможно без создания автоматизированных информационных систем, одно из назначений которых — предоставление пользователю достоверной информации, необходимой для принятия оптимального решения. В настоящее время ни одна из задач управления производством и бизнесом не должна выполняться без применения автоматизированных информационных систем. Это анализ рынка и проектирование конструкции и технологии изготовления новых изделий; это системы управления производственными, технологическими процессами и качеством изготовления продукции.

Любую деятельность любо­го специалиста надо рассматривать как некоторую систему принятия решений, по­этому специалисту и нужна достоверная информация. Таким образом, одной из важнейших функций информационной системы является информационное обеспечение процесса управления. Та­кие системы называют управленческими информационными сис­темами (management informationsystems); они обычно включают в себя большие и сложные базы данных.

Итак, что же такое База данных и Система управления базами данных? К сожалению, в большинстве книг по этому направле­нию информационных технологий нет достаточно четких определений. Рассмотрим некоторые из них.

База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Другое определение.

База данных — это совокупность сведений (о реальных объектах, процессах, событиях или явлениях), относящихся к определенной теме или задаче, организованная таким образом, чтобы обеспечить удобное представление этой совокупности как в це­лом, так и любой ее части.

База данных, в обычном, строгом смысле слова — файл данных, для определения и обращения к которому используются средства управления базой данных. Это означает, во-первых, что этот файл определен посредством схемы, не зависящей от программ, которые к нему обращаются, и, во-вторых, что он реализован в виде запоминающего устройства с прямым доступом.

С учетом данных определений можно сказать, что База данных — это файл, организованный (структурированный) как файл с прямым доступом.

Понятие файла прямого доступа и принципов его организации известны из теории программирования многомерных массивов, в том числе на алгоритмических языках Basic, Паскаль.

2. СУБД и её место в системе программного обеспечения ЭВМ.

Место СУБД можно выяснить, исходя из различных определений.

Система управления базами данных — совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Другое определение.

Наиболее удачное определение:

Система управления базой данных — система программного обес­печения, имеющая средства обработки на языке базы данных, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, которые поступают от прикладных программ и (или) конечных пользова­телей, и поддерживать целостность базы данных.

3. Информационная модель предприятия. Три типа логических моделей: иерархическая, сетевая и реляционная.

Обычно различают три класса (модели) организации баз дан­ных: иерархические, сетевые и реляционные. Термин «модель» в данном случае рассматривается как структура, позволяющая ко­личественно и качественно оценивать на логическом уровне орга­низацию хранения и доступа к данным (например, рассчитать ожи­даемую потребность в памяти для хранения данных или рассчи­тать потребное число шагов поиска данных).

Иерархическая модель данных. Иерархическая модель данных, как следует из названия, имеет иерархическую структуру, т.е. 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.

Иерархическая модель данных

В терминологии иерархической моде­ли используются более конкретные понятия: «элемент» (узел); «уро­вень» и «связь». Узел чаще всего представляет собой атрибут (при­знак), описывающий некоторый объект. Иерархически модель схематически изображается в виде графа, в котором каждый узел является вершиной. Эта модель представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих граф — дерево с иерархической структу­рой. Такой граф имеет единственную вершину, не под­чиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верх­нем (первом) уровне. Число вершин первого уровня определяет число деревьев в базе данных.

Сетевая модель данных. Эта модель использует ту же термино­логию, что и иерархическая 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). Сетевой граф мо­жет быть преобразован в граф-дерево.

Реляционная модель данных. 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.

Реляционные модели данных, или реляционные базы данных, являются в настоящее время основным способом в проектирова­нии и организации информационных систем в производстве и бизнесе.

Введение в работу с удаленными базами данных

Автор: admin

Введение в работу с удаленными базами данных

1. Назначение языка SQL

Любой язык разработки и управления базами данных дол­жен предоставлять пользователю определенные возможности. Пе­речислим их:

-        создание баз данных и таблиц с полным описанием их струк­туры;

-        выполнение основных операций манипулирования данными, таких как вставка, модификация и удаление данных из таблиц;

-        выполнение простых и сложных запросов.

При этом язык работы с базами данных должен решать все указанные задачи при минимальных трудовых и материальных зат­ратах.

Кроме того, язык разработки и управления базами данных дол-; жен отвечать некоторому заданному стандарту, что позволит ис­пользовать один и тот же синтаксис и одинаковую структуру ко­манд при переходе от одной СУБД к другой.

Язык SQL отвечает практически всем этим требованиям.

SQL является примером языка преобразования данных, или же языка, предназначенного для работы с таблицами в целях преоб­разования входных данных к требуемому выходному виду. Язык SQL, определенный стандартом ISO, включает в себя два основ­ных компонента:

-        язык DDL (Data Definition Language), предназначенный для определения структур базы данных и управления доступом к дан­ным;

-        язык DML (DataMunipulation Language), предназначенный для выборки и обновления данных.

Язык SQL — это специальный и пока единственный стандарт­ный язык разработки и управления (манипулирования) реляци­онными базами данных, составляющий основу всех современных СУБД: Fox Pro, Microsoft Access, Oracle, SQL-Server, InterBase и др.

2. Основные правила записи операторов

Стандартом ISO 1900:2000 в SQL установлены следующие тер­мины, определяющие структуру базы данных: таблица, столбец истрока.

При написании кода программы рекомендуется использовать следующие правила записи операторов:

-        каждая конструкция в операторе должна начинаться с новой строки;

-        начало каждой конструкции оператора должно обозначаться одним и тем же отступом;

-        если конструкция состоит из нескольких частей, каждая из них должна начинаться с новой строки с некоторым отступом относительно начала этой конструкции, что будет указывать на их подчиненность;

-        для записи зарезервированных слов должны использоваться прописные буквы;

-        для записи слов, определяемых пользователем, должны ис­пользоваться строчные буквы;

-        вертикальная черта (|) указывает на необходимость выбора одного из нескольких приведенных значений, например а \ b \ с;

-        фигурные скобки определяют обязательный элемент, напри­мер {а};

-        квадратные скобки определяют необязательный элемент, на­пример [а],

-        многоточие () используется для указания многократного (необязательного) повторения выполнения группы операторов.

На практике для определения структуры базы данных (в ос­новном ее таблиц) применяются операторы языка DDL, а для заполнения таблиц данными и выбора из них информации с по­мощью запросов — операторы языка DML.

3. Операторы манипулирования данными

Для манипулирования данными применяются следующие опе­раторы DML языка SQL:

SELECT   — выборка данных из базы;

INSERT    — вставка данных в таблицу;

UPDATE  — обновление данных в таблице;

DELETE  — удаление данных из таблицы.

SELECT — один из основных операторов при выборе ин­формации из таблиц баз   данных.

В общем виде синтаксис инструкции SELECT можно описать следующим образом:

SELECT [ALL/DISTINCT] (Список полей таблицы или зап­роса)

FROM   (Список  таблиц или запросов,   на  основе  кото­рых   формируется   запрос)

[WHERE    (Условия   отбора   данных)]

[GROUP BY    (Список   полей,    выводимых   в   результате выполнения   запроса]

[HAVING   (Условия  для  группирования  данных в  запросе]

[ORDER BY (Список полей, по которым упорядочивается вывод данных в запросе]

В рассмотренной структуре инструкции SELECT:

ALL — ключевое слово, которое означает, что в результиру­ющий набор записей включаются все записи таблицы или запро­са, которые удовлетворяют условиям запроса;

DISTINCT — ключевое слово, которое означает, что в резуль­тирующий набор записей не включаются повторяющиеся записи таблицы или запроса.

Ключевые слова могут отсутствовать в запросе.

Операторы определения данных (DDL)

Операторы манипулирования данными (DML)

Оператор запросов (DML)

Операторы управления действиями — транзакциями (DML)

Операторы администрирования данными (DDL)

Операторы управления (DDL)