СУБД на примере предметной области «Оргтехника»

Содержание

Введение…………………………………………..………………....…3

Глава 1. Понятие, виды и объекты базы данных………………...…..4

1. Понятие БД……………………………………..…...……….4
2. Виды БД……………………………..………………....…….5
3. Реляционные БД………………………..…………...….…...7

Глава 2. Система управления базами данных……………......…..…..9

   2.1 Понятие СУБД……………………………………..…...……9

    2.2 Основные функции СУБД………………….…..….………10

    2.3 СУБД крупных ЭВМ………………………..………..…….11

Глава 3. Проектирование базы данных…………………...….……...13

         3.1 Сбор информации о предметной области…………..…….14

3.2 Построение информационно-логической модели                                      данных………………………………………………...……..…..15

         3.3 Разработка логической структуры……………………..….18

         3.4 Конструирования  структур таблицы……………..…..…...20

         3.5 Создание  схем данных……………………………..…..…..22

Заключение………………………………………….…………….….24

Список литературы………………………………………..……........25 

 

Введение

 

База данных - это реализованная с помощью компьютера информационная структура (модель), отражающая состояние объектов и их отношения.

Данная тема актуальна в нашем современном мире, так как для принятия обоснованных и эффективных решений в производственной деятельности, в управлении экономикой и в политике специалистам необходимо уметь с помощью компьютеров и средств связи получать, накапливать, хранить и обрабатывать данные, представляя результат в виде наглядных документов. 

Надо отметить, что база данных - это, собственно, хранилище информации и не более того. Однако, работа с базами данных трудоемкая и утомительная. Для создания, ведения и осуществления возможности коллективного пользования базами данных используются программные средства, называемые системами управления базами данных (СУБД).

Целью данной работы является изучение базы данных и системы управления базами данных.

В 3 главе мы рассмотрим проектирование БД на примере предметной области «Оргтехника».

 

 

 

 

 

Глава I. Понятие, виды и объекты БД.

1. Понятие базы данных.

База данных (БД)– организованная структура, предназначенная для хранения информации. Современные БД позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (т.е. программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или другими программно-аппаратными комплексами.

В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация.

Базы данных - важнейшая составная часть информационных систем. Информационные системы предназначены для хранения и обработки больших объемов информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги и т.д. Любая информационная система должна выполнять три основные функции: ввод данных, запросы по данным, составление отчетов.

В настоящее время широкое распространение получили компьютерные базы данных. Например, при работе с электронной почтой используется база данных "Адресная книга".

Табличная форма представления баз данных.

Базы данных удобно представлять в виде таблицы. В каждой строке таблицы размещаются значения свойств одного объекта, а каждый столбец таблицы хранит значения определенного свойства всех объектов. Например, в базе данных "Записная книжка" в каждой строке таблицы содержится информация об определенном человеке, а значения его "свойств": "№", "Фамилия", "Телефон", "E-mail" хранятся в различных столбцах (табл. 1.1).

Таблица 1.1. База данных "Записная книжка" в табличной форме

№ Фамилия Телефон E-mail 1 Сидоров 111-11-11 sidorov@mail.ru 2 Иванов 222-22-22 ivanov@mail.ru 3 Петров 333-33-33 petrov@mail.ru

Столбцы табличной базы данных называют полями. Каждое поле имеет имя и может хранить данные определенного типа (текст,число, дата/время и т. д.). В базе данных "Записная книжка" полями являются "№" (число), "Фамилия", "Телефон" и "E-mail" (текст).

Строки таблицы называются записями (т.е. это записи об объекте). Запись хранит набор значений, содержащихся в полях базы данных. Записи могут нумероваться с использованием счетчика (поле "№").

Так, в базе данных "Записная книжка" содержатся три записи, в каждой из которых хранятся значения четырех свойств.

Достоинством табличного представления базы данных является возможность видеть одновременно несколько записей. Однако если база данных содержит много полей, а значения полей содержат много символов, то не очень удобно осуществлять ввод, просмотр и редактирование записей.

2.  Виды базы данных

Создавая базу данных, мы стремимся упорядочить информацию по различным признакам для того, чтобы потом извлекать из нее необходимые нам данные в любом сочетании. Сделать это возможно, только если данные структурированы. В зависимости от структуры различают иерархическую, сетевую, реляционную, объектно-ориентированную и гибридную модели баз данных. Самой популярной на сегодняшний день является реляционная структура, поэтому исследуем ее в пункте 1.3.

Иерархическая структура базы данных это древовидная структура представления информации. Ее особенность в том, что каждый узел на более низком уровне имеет связь только с одним узлом на более высоком уровне. Посмотрим, например, на фрагмент иерархической структуры базы данных "Институт":

                       

Из структуры понятно, что на одной кафедре может работать несколько преподавателей. Такая связь называется "один ко многим" (одна кафедра - много преподавателей). Но если мы попытаемся добавить в эту структуру группы студентов, то нам понадобится связь "многие ко многим":

(один преподаватель может  работать со многими группами, а одна группа может учиться  у многих преподавателей), а такой  связи в иерархической структуре  быть не может (т.к. связь может  быть только с одним узлом  на более высоком уровне). Это основной недостаток подобной структуры базы данных.

Сетевая структура базы данных. По сути, это расширение иерархической структуры. Все то же самое, но существует связь "многие ко многим". Сетевая структура базы данных позволяет нам добавить группы в наш пример. Недостатком сетевой модели является сложность разработки серьезных приложений.

Объектно-ориентированные и гибридные базы данных. В объектно-ориентированных базах данных данные хранятся в виде объектов, что очень удобно, но на сегодняшний день такие БД еще распространенны, т.к. уступают в производительности реляционным.

Гибридные БД совмещают в себе возможности реляционных и объектно-ориентированных, поэтому их часто называют объектно-реляционными. Несомненно, такие БД будут развиваться в будущем, но пока первенство остается за реляционными структурами.  

3. Реляционная база данных и ее структура.

 

Реляционная база данных — база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение[1]). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД.

Использование реляционных баз данных было предложено доктором Коддом из компании IBM в 1970 году.

Реляционная база данных представляет собой множество взаимосвязанных таблиц, каждая из которых содержит информацию об объектах определенного вида. Каждая строка таблицы содержит данные об одном объекте (например, автомобиле, компьютере, клиенте), а столбцы таблицы содержат различные характеристики этих объектов - атрибуты (например, номер двигателя, марка процессора, телефоны фирм или клиентов).

Строки таблицы называются записями. Все записи таблицы имеют одинаковую структуру - они состоят из полей (элементов данных), в которых хранятся атрибуты объекта (рис. 1). Каждое поле записи содержит одну характеристику объекта и представляет собой заданный тип данных (например, текстовая строка, число, дата). Для идентификации записей используется первичный ключ. Первичным ключом называется набор полей таблицы, комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице.

Рис.1 Названия объектов в таблице 

 

Для работы с данными используются системы управления базами данных (СУБД).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Система управления базами данных (СУБД).

2.1 Понятие СУБД.

 

База данных предполагает наличие комплекса программных средств, обслуживающих эту базу данных и позволяющих использовать содержащуюся в ней информацию. Такие комплексы программ называют СУБД. Система управления базами данных (СУБД) - это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ. Иными словами, СУБД является интерфейсом между базой данных и прикладными задачами.

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

• ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,

• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

• подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД,

• а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

 

 

 

 

 

 

2.2 Основные функции СУБД.

Системы управления базами данных обладают следующими функциями:

1. Управление данными - можно указать, кому разрешено знакомиться с данными, корректировать их или добавлять новую информацию. Можно также определять правила коллективного доступа, в том числе:

1.1 Управление данными во внешней памяти (на дисках);

1.2 Управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

2. Журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

3. Поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными);

В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language) .

4. Определение данных - определить, какая именно информация будет храниться в базе данных, задать свойства данных, их тип (например, число цифр или символов), а также указать, как эти данные связаны между собой. В некоторых случаях есть возможность задавать форматы и критерии проверки данных;

5. Обработка данных - данные могут обрабатываться самыми различными способами. Можно выбирать любые поля, фильтровать и сортировать данные. Можно объединять данные с другой, связанной с ними, информацией и вычислять итоговые значения.

 

2.3 СУБД крупных ЭВМ(электронных вычислительных машин)

 

Данный этап развития связан с организацией баз данных на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и различных моделях фирмы Hewlett Packard. В таком случае информация хранилась во внешней памяти центральной ЭВМ. Пользователями баз данных были фактически задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме. Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, оперативной памятью, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ. Программы доступа к БД писались на различных языках программирования и запускались как обычные числовые программы. Особенности данного этапа:

Все СУБД базируются на мощных мультипрограммных ОС (Unix и др.).

• Поддерживается работа с централизованной БД в режиме распределенного доступа. Функции управления распределением ресурсов выполняются операционной системой.
• Поддерживаются языки низкого манипулирования данными, ориентированные на навигационные методы доступа к данным. Значительная роль отводится администрированию данных.
• Проводятся серьезные работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных. Была создана первая система (System R), реализующая идеологию реляционной модели данных.
• Проводятся теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, было введено понятие транзакции.
• Большой поток публикаций по всем вопросам теории БД. Результаты научных исследований активно внедряются в коммерческие СУБД.
• Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных (SQL), однако отсутствуют стандарты для этих языков.