Модели представления данных

Ответы на вопросы по ИТТ:

1. Модели представления данных

 Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру - иными словами, описываются  некоторой моделью представления данных (моделью данных), поддерживаемой СУБД. К числу классических относятся следующие модели данных:  
 иерархическая,  
 сетевая,  
 реляционная. Кроме того, в последние годы появились и стали более активно внедряться на практике следующие модели данных:  
 постреляционная,  
 многомерная,  
 объектно-ориентированная.  
 
Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии объектов, тоесть один тип объекта является главным, все нижележащие – подчиненными. Устанавливается связь «один ко многим», то есть для некоторого главного типа существует несколько подчиненных типов объектов. Иначе, главный тип именуется исходным типом, а подчиненные – порожденными. У подчиненных типов могут быть в свою очередь подчиненные типы. Наивысший в иерархии узел (совокупность атрибутов)называют корневым. К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченнойинформацией. Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя. можно назвать зарубежные системы IMS, PC/Focus, Team-Up и Data Edge, а также отечественные системы Ока, ИНЭС и МИРИС.  -связь в иерархической модели

Сетевая модель данных строится по принципу «главный и подчиненный тип одновременно», то есть любой тип данных одновременно может одновременно порождать несколько подчиненных типов (быть владельцем набора) и быть подчиненным для нескольких главных (быть членом набора).Достоинством 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 БД, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями. Наиболее известными сетевыми СУБД являются следующие: IDMS, db VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС.

связь в сетевой модели

Реляционная база данных – это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц. Реляционная модель данных объекты и связи между ними представляются в виде таблиц, при этом связи тоже рассматриваются как объекты. Все строки, составляющие таблицу в реляционной базе данных должны иметь первичный ключ.  Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми.  
Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.  
Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются следующие:  
 FoxPro более поздних версий  
 Visual FoxPro и Access (Microsoft) 

2 . Система управления базами данных (СУБД)

система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного применения БД многими пользователями. 

К СУБД относятся  следующие основные виды программ:  
 полнофункциональные СУБД;  
 серверы БД;  
 клиенты БД;  
 средства разработки программ работы с БД.  
  Полнофункциональные СУБД (ПФСУБД) представляют собой традиционные СУБД, которые сначала появились для больших машин, затем для мини-машин и для ПЭВМ. Из числа всех СУБД современные ПФСУБД являются наиболее многочисленными и мощными по своим возможностям. К ПФСУБД относятся, например, такие пакеты как: Clarion Database Developer, DataBase, Dataplex, dBase IV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro и Paradox R: BASE. 

Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа БД в настоящее время менее многочисленна, но их количество постепенно растет. Серверы БД реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL.  
Примерами серверов БД являются следующие программы: NetWare SQL (Novell), MS SQL Server (Microsoft), InterBase (Borland), SQLBase Server (Gupta), Intelligent Database (Ingress). 

В роли клиентских программ для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и т. д. 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. 

Функции СУБД  хранения, изменения (пополнения, редактирования и удаления) и обработки информации, а также разработки и получения различных выходных документов. 

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

банк данных (БнД) – основанная на технологии БД система программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного использования данных; Access — это, прежде всего, система управления базами данных(СУБД). Как и другие продукты этой категории, она предназначена для хранения и поиска данных, представления информации в удобном виде и автоматизации часто повторяющихся операций (таких, как ведение счетов, учет, планирование и т.п.).С помощью Access можно разрабатывать простые и удобные формы ввода данных, а также осуществлять обработку данных и выдачу сложных отчетов.

3. Основные объекты базы данных

Таблицы. Используются для хранения данных и являются основным объектом Access. Все остальные объекты используют данные, которые хранятся в таблицах. Таблицы базы данных имеют внешнее сходство с таблицами Excel (см. рис. 7.1).

 Запросы. Используются для отбора данных из одной или нескольких таблиц. В запросах можно задавать условия отбора данных, производить вычисления (в том числе и групповые) и другие операции с данными. Результат выполнения запроса отображается в виде таблицы, однако запрос не хранит никакой информации, а только показывает то, что находится в таблицах. Существуют также специальные типы запросов, которые выполняют добавление, изменение или удаление сразу большого количества записей.

 Формы. Основное назначение форм – облегчение ввода, просмотра и редактирования записей. Формы обычно отображают одну запись из таблицы и имеют кнопки для перехода от одной записи к другой. Формы могут использоваться для других целей, различные виды форм можно найти в учебной базе данных Борей.

 Отчеты. Позволяют отобрать данные из таблиц или запросов для просмотра и вывода на печать. В отчетах можно использовать различные приемы форматирования и оформления документов.

Макросы. Макрос – это последовательность специальных макрокоманд для выполнения определенных операций. Макросы обычно связываются с кнопками, реже – с другими элементами форм. После нажатия кнопки записанные в макросе команды выполняются автоматически.

Модули. Модуль – это программа на языке Visual Basic для приложений (VBA), состоящая из процедур и функций. Модули и макросы позволяют значительно расширить возможности базы данных, но их создание требует определенной квалификации.

С объектами базы данных можно выполнять различные операции, например создавать, изменять или удалять. Для этого можно использовать соответствующие кнопки на ленте или другие элементы, например контекстное меню. Об особенностях работы с объектами базы данных вы узнаете из следующих уроков.

4. Основные виды связи таблиц

"один-к одном" – одна запись 1 таблицы, соответствует только одной записи второй таблицы и наоборот.

“один-ко-многим” означает, что каждая запись в одной таблице соответствует многим записям другой таблицы, но в тоже время любая запись второй таблицы связана только с одной записью первой таблицы.

“много-ко-многим” означает, что одна запись из первой таблицы может быть связана более чем с одной записью из второй таблицы, и в тоже время одна запись из второй таблицы может быть связана более чем с одной записью из первой таблицы.

Отношение “много-ко-многим” порождает дополнительную таблицу пересечения, с помощью которой исходная связь будет сведена к двум связям типа “один-ко-многим”.

5. Контроль целостности  связей. Обеспечение целостности данных

Целостность связей подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной.

Контроль целостности  связей обычно означает анализ содержимого  двух таблиц на соблюдение следующих правил:

•  каждой записи основной таблицы соответствует нуль или более записей дополнительной таблицы;

•  в дополнительной таблице нет записей, которые не имеют родительских записей в основной таблице;

•  каждая запись дополнительной таблицы имеет только одну родительскую запись основной таблицы.

При вводе новых записей применяется схема, при которой данные сначала вводятся в основную таблицу, а потом - в дополнительную. Очередность ввода может быть установлена на уровне целых таблиц или отдельных записей (случай одновременного ввода в несколько открытых таблиц).

В процессе заполнения основной таблицы контроль значений полей  связи ведется как контроль обычного ключа (на совпадение со значениями тех  же полей других записей). Заполнение полей связи дополнительной таблицы  контролируется на предмет совпадения со значениями полей связи основной таблицы. Если вновь вводимое значение в поле связи дополнительной таблицы не совпадет ни с одним соответствующим значением в записях основной таблицы, то ввод такого значения должен блокироваться.

Чтобы обеспечить целостность, работа с данными должна производиться с учетом нижеперечисленных  правил.

Невозможно ввести в связанное поле подчиненной  таблицы значение, отсутствующее  в связанном поле главной таблицы. Однако можно ввести пустое значение, показывающее, что для данной записи связь отсутствует.

Не допускается  удаление записи из главной таблицы, если существуют связанные с ней  записи в подчиненной таблице.

Невозможно изменить значение ключевого поля в главной  таблице, если существуют записи, связанные  с данной таблицей.

Чтобы эти правила  контролировались для конкретной связи, при ее создании следует установить флажок Обеспечение целостности данных . Тогда любая попытка выполнить действие, нарушающее одно из перечисленных выше правил, приведет к выводу на экран предупреждения, а само действие выполнено не будет.

Чтобы преодолеть ограничения  на удаление или изменение связанных  записей, сохраняя при этом целостность  данных, следует установить флажки каскадное обновление связанных полей и каскадное удаление связанных записей . Если установлен флажок каскадное обновление связанных полей , то при изменении ключевого поля главной таблицы автоматически будут изменены и соответствующие значения поля связанных записей. Если установлен флажок каскадное удаление связанных записей , то при удалении записи в главной таблице удаляются и все связанные записи в подчиненной таблице.

6. Этапы проектирование базы данных

Концептуальное (инфологическое) проектирование — построение семантической модели предметной области, то есть информационной модели наиболее высокого уровня абстракции. Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБД и модель данных. Термины «семантическая модель», «концептуальная модель» и «инфологическая модель» являются синонимами. Кроме того, в этом контексте равноправно могут использоваться слова «модель базы данных» и «модель предметной области» (например, «концептуальная модель базы данных» и «концептуальная модель предметной области»), поскольку такая модель является как образом реальности, так и образом проектируемой базы данных для этой реальности.

Конкретный вид и содержание концептуальной модели базы данных определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические  нотации, подобные ER-диаграммам.

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:

• описание информационных объектов, или понятий предметной области и связей между ними.
• описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.