Понятие, виды и структура баз данных

В широком смысле слова база данных — это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управленияи в конечном счете автоматизации, например, предприятие, вуз и т.д.

Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.

Структурирование — это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом файле (рис. 10, а). Чтобы автоматизировать поиск и систематизировать эти данные, необходимо выработать определенные соглашения о способах представления данных, например, дату рождения нужно записывать одинаково для каждого студента, она должна иметь одинаковую длину и определенное место среди остальной информации. Эти же действия выполним и для остальных данных (рис. 10, б).

Личное дело N 16493, Сергеев Петр Михайлович, дата рождения 1 января 1876 г; Л/д. N 16593. Петрова Анна Владимировна, дата рожд. 15 марта 1975 г; N личн. дела 16693, д.р. 14.04,78, Анохин Андрей Борисович

а

N личного дела	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения
	Сергеев	Петр	Михайлович	01.01.76
	Петрова	Анна	Владимировна	15.03.75
	Анохин	Андрей	Борисович	14.04.76

б

Рис. 10. Структурирование данных: а — неструктурированные данные; б — структурированные данные

База данных (БД) — это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области (табл. 6).

В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария — системы управления базами данных.

Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Таблица 6

Способы классификации и виды баз данных

Признак классификации	Вид	Характеристика
технология обработки	централизованная база данных	хранится в памяти одной вычислительной системы; если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к базе
распределенная база данных	состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети

Окончание таблицы 6

Признак классификации	Вид	Характеристика
способ доступа	БД с локальным доступом	хранится в памяти одной вычислительной системы, с нее же осуществляется доступ и обработка
БД с удаленным (сетевым) доступом	хранится в памяти одной или нескольких вычислительных систем, доступ к которым организован с удаленных рабочих станций, объединенных в сеть

Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:

1) файл-сервер — предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На ней хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где производится обработка;

2) клиент-сервер — помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту.

Структурные элементы базы данных

Поле — элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации — реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

- имя(Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения);

- тип (символьный, числовой, календарный);

- длина (максимально возможное количество символов);

- точность (для числовых данных, количество десятичных знаков).

Запись — совокупность логически связанных полей.

Экземпляр записи — отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Файл (таблица) — совокупность экземпляров записей одной структуры.

В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами: первичными, идентифицирующими экземпляр записи, и вторичными, являющимися поисковыми или группировочными.

Модели данных

Ядром любой базы данных является модель данных — совокупность структур данных и операций их обработки. Выделяют три основных типа моделей данных.

1. Иерархическая модель данных

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи (рис. 11).

Рис. 11. Иерархическая модель данных

2. Сетевая модель данных

В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент любого уровня может быть связан с любым другим элементом любого другого уровня (рис. 12).

Рис. 12. Сетевая модель данных

3. Реляционная модель данных

Ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц (см. рис. 10, б). Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

- каждый элемент таблицы — один элемент данных;

- все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

- каждый столбец имеет уникальное имя;

- одинаковые строки в таблице отсутствуют;

- порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом. Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ. В примере (см. рис. 10, б) ключевым полем таблицы является «N личного дела».

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ - ключ второй таблицы (рис. 13).

Рис. 13. Связывание реляционных таблиц

Основные СУБД

Кроме языка SQL в каждой СУБД имеется свой уникальный язык, ориентированный на ее особенности и не переносимый на другие системы. Сейчас в мире существует 6 основных производителей крупных СУБД:

- Microsoft (SQL Server);

- IBM (DB2);

- Oracle;

- Software AG;

- Informix;

- Sybase.

Их продукты нацелены на поддержку одновременной работы тысяч пользователей, а БД могут храниться в распределенном виде на нескольких серверах.

Дата добавления: 2015-05-26