2020-01-15
236
A) Для редактирования файла; B) Начала ввода функции в ячейку; C) Изменения типа ссылки на ячейку; D) Для редактирования содержимого ячейки; E) Для просмотра содержимого ячейки.
Тема 6 Системы управления базами данных
Банк данных – это программный комплекс, в котором реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации, организованной в одну или несколько баз данных. Банк данных состоит из следующих компонентов: базы данных, системы управления базами данных, администратора, вычислительной системы и обслуживающего персонала.
База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации.
Логическую структуру хранимых в базе данных называют моделью представления данных. К основным моделям данных относятся: иерархическая, сетевая, реляционная.
СУБД — это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Администратор базы данных есть лицо или группа лиц, отвечающих за выработку требований к БД, её проектирование, создание, эффективное использование и сопровождение. Вычислительная система представляет собой совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих ЭВМ и других устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема, обработки и выдачи информации потребителям.
По способу установления связей между данными различают реляционные, иерархические и сетевые базы данных (БД).
Реляционная модель БД является удобной и наиболее привычной формой представления данных в виде таблицы. В математических дисциплинах таблице соответствует термин «отношение».
Одним из основных преимуществ реляционной модели является ее однородность. Все данные рассматриваются как хранимые в таблицах, в которых каждая строка имеет один и тот же формат. Каждая строка в таблице представляет некоторый объект реального мира или соотношение между объектами.
Иерархическая БД состоит из упорядоченного набора деревьев, более точно, из упорядоченного набора нескольких экземпляров одного типа дерева. Упрощено представление связей между данными в иерархической модели показано на рисунке 11:
Рисунок 11
Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков. Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных (рисунок 12).
- 
Рисунок 12
Е.Ф. Кодд в 1970 г. сформулировал концепцию реляционной модели баз данных. Ранее, до появления на рынке систем управления реляционных баз данных, доминирующее положение занимали иерархические и сетевые модели. Однако, начиная с 70-х ГГ., доминирующее положение на рынке занимает класс систем управления реляционными базами данных, типичными представителями которого являются программные продукты фирм Oracle, Sybase, Informix и Ingres.
Существуют два фундаментальных правила для реляционных БД: правило целостности объектов и правило ссылочной целостности.
Основными понятиями реляционных БД являются: «первичный ключ», «внешний ключ», «тип данных», «домен», «схема отношения», «схема БД», «кортеж», «отношение».
Первичный ключ - это столбец или некоторое подмножество столбцов, которое уникально, т.е. единственным образом определяет строки: Первичный ключ, который включает более одного столбца, называется множественным или комбинированным, или составным. Остальные ключи, которые также можно использовать в качестве первичных, называются потенциальными или альтернативными ключами.
Внешний ключ - это столбец или подмножество одной таблицы, который может служит в качестве первичного ключа для другой таблицы. Внешний ключ таблицы является ссылкой на первичный ключ другой таблицы. Правило целостности объектов утверждает, что первичный ключ не может быть полностью или частично пустым, т.е. иметь значение null. Правило ссылочной целостности гласит, что внешний ключ может быть либо пустым, либо соответствовать значению первичного ключа, на который он ссылается.
Понятие «тип данных» в реляционной модели данных полностью адекватно понятию «тип данных» в языках программирования.
Типы данных СУБД Microsoft Access.
Текстовый –тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов)
Поле Memo – служит для хранения больших объемов текста.
Числовой – для хранения действительных чисел
Дата / время - служит для хранения календарных дат и времени
Денежный – тип данных для хранения денежных сумм.
Счетчик – специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в пол; Е) натуральных чисел с автоматическим наращиванием
Логический - для хранения логических значений
Поле объекта OLE – специальный тип данных служит для хранения мультимедийных объектов, изображений
Гиперссылка – специальное поле для хранения адресов Интернета.
Понятие «домена» более специфично для баз данных, хотя и имеет некоторые аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. Одна из трактовок понятия «домена» - допустимое потенциальное множество значений данного типа.
Схема отношения - это именованное множество пар (имя атрибута, имя домена (или типа, если понятие домена не поддерживается». Степень или «арность» схемы отношения - мощность этого множества.
Схема БД (в структурном смысл; Е) - это набор именованных схем отношений.
Кортеж, соответствующий данной схеме отношения, – это множество пар «имя атрибута, значение», которое содержит одно вхождение каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения. Кортеж - это набор именованных значений заданного типа.
Отношение - это множество кортежей, соответствующих одной схеме отношения. Иногда, чтобы не путаться, говорят «отношение-схема» и «отношение- экземпляр». Иногда схему отношения называют заголовком отношения, а отношение как набор кортежей - телом отношения.
Взаимосвязь между таблицами одной базы данных называется схемой данных. Существует несколько типов возможных связей между таблицами. Наиболее распространенными являются связи «один ко многим», «один к одному». Связь организуется на основе общего поля, причем в одной из таблиц (на стороне «один») оно обязательно должно быть ключевым.
Ключевое поле (первичный ключ) - поле с неповторяющимися, уникальными данными.
Технология «Клиент-сервер» - технология, разделяющая приложение СУБД на две части: клиентскую (интерактивный графический интерфейс, расположенный на компьютере пользователя) и сервер, собственно осуществляющий управление данными, разделение информации, администрирование и безопасность, находящийся на выделенном компьютере. Взаимодействие «клиент – сервep» осуществляется следующим образом: клиентская часть приложения формирует запрос к серверу баз данных, на котором выполняются все команды, а результат исполнения запроса отправляется клиенту для просмотра и использования. Данная технология применяется, когда размеры баз данных велики, когда велики размеры вычислительной сети, и производительность при обработке данных, хранящихся не на компьютере пользователя.
SQL (Structured Query Language - язык структурированных запросов) - универсальный язык, предназначенный для создания и выполнения запросов, обработки данных как в собственной базе данных приложения, так и с базами данных, созданных другими приложениями, поддерживающими SQL. Также SQL применяется для управления реляционными базами данных.
Основные функции системы управления базами данных (СУБД):
- непосредственное управление данными во внешней памяти. Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей, например, для убыстрения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы);
- управление буферами оперативной памяти. СУБД обычно работают с БД значительного размера; по крайней мере, этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Понятно, что если при обращении к любому элементу данных будет производиться обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов;
- управление транзакциями. Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД. Понятие «транзакции» необходимо для поддержания логической целостности БД;
- журнализация. Одним из основных требований к СУБД является надежность хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматриваются два возможных вида аппаратных сбоев: так называемые мягкие сбои, которые можно трактовать как внезапную остановку работы компьютера (например, аварийное выключение питания), и жесткие сбои, характеризуемые потерей информации на носителях внешней памяти. Поддержание надежности хранения баз данных в БД требует избыточности хранения данных, причем та часть данных, которая используется для восстановления, должна храниться особо надежно. Наиболее распространенным методом поддержания такой избыточной информации является ведение журнала изменений БД. Журнал изменений - это особая часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью (иногда поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках), в которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД. Во всех случаях придерживаются стратегии «упреждающей. записи в журнал (так называемого протокола Write Ahead Log - WAL). Самая простая ситуация восстановления - индивидуальный откат транзакции;
- поддержка языков БД. Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных. 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).
Поля - это основные элементы структуры базы данных. Они обладают свойствами. От свойств полей зависит, какие типы данных можно вносить в поле, а какие нет, а также то, что можно делать с данными, содержащимися в поле.
Основным свойством любого поля является его длина. Длина поля выражается в символах или в знаках. От длины поля зависит, сколько информации в нем может поместиться. Так как символы кодируются одним или двумя байтами, то можно условно считать, что длина поля измеряется в байтах.
Очевидным уникальным свойством любого поля является его имя. Одна база данных не может иметь двух полей с одинаковым именем. Кроме имени у поля есть еще свойство подпись. Подпись - это та информация, которая отображается в заголовке столбца. Ее нельзя путать с именем поля, хотя если подпись не задана, то в заголовке отображается имя поля. Разным полям, например, можно задать одинаковые подписи.
Система управления базами данных (СУБД) MS Access ориентирована на работу с объектами, к которым относятся таблицы базы данных, формы, запросы, отчеты, макросы и модули. Для типовых процессов обработки данных - ввода, просмотра, обновления, поиска по заданным критериям, получения отчетов, Access позволяет конструировать в диалоговом режиме такие объекты, как формы, запросы, отчеты. Эти объекты состоят из графических элементов, называемых элементами управления. Основные элементы управления служат для связи объектов с записями таблиц, являющихся источниками данных.
Множество мастеров MS Access помогает пользователю выполнить работы, не прибегая к конструированию. Мастера позволяют создать новые формы, запросы, отчеты, анализировать таблицы базы данных и даже полностью создать одну из многочисленных типовых баз данных.
Для создания приложений пользователя могут использоваться макросы и модули на языке программирования Visual Basic.
Каждый объект и элемент управления имеет свои свойства, определяя которые можно настраивать объекты и элементы управления.
Таблицы создаются пользователем для хранения данных по одному объекту модели данных предметной области.
Запросы создаются пользователем для выборки нужных данных из одной или нескольких связанных таблиц. Запрос может формироваться с помощью запросов по образцу QBE или с помощью языка структурированных запросов SQL. С помощью запроса также можно обновить, удалить или добавить данные в таблицы или создать новые таблицы на основе уже существующих.
Формы предназначены для ввода, просмотра и корректировки взаимосвязанных данных базы на экране в удобном виде, который может соответствовать привычному для пользователя документу. Формы также могут использоваться для создания панелей управления в приложении пользователя.
Отчеты предназначены для формирования выходного документа, предназначенного для вывода на печать.
Макросы содержат описание действий, которые должны быть выполнены в ответ на некоторое событие. Каждое действие реализуется макрокомандой. Выбор макрокоманд и задание параметров, используемых ими при выполнении, является простой автоматизированной операцией. Макрос позволяет объединить разрозненные операции обработки данных в приложении.
Модули содержат программы на языке Visual Basic, которые могут разрабатываться пользователем для реализации нестандартных процедур при создании приложения.
Запрос можно представить себе как точку зрения на данные, включенные в таблицу. Запросы служат для селекции и фильтрации набора данных. Они позволяют выбрать из базы только необходимую информацию, которая соответствует определенному критерию (условию) и нужна для решения конкретной задачи.
В качестве примера рассмотрим организацию запросов в системе управления базами данных (СУБД) Мiсrоsоft Access. Результат обработки запроса представляет собой таблицу, называемую Dynaset. В эту таблицу включены выбранные из основной таблицы (или нескольких таблиц) блоки данных, которые удовлетворяют критериям запроса. Dynaset - динамический, временный набор данных, поэтому при каждом выполнении запроса он строится вновь на основе «свежих» табличных данных.
Выделяют два типа запросов:
- QВЕ-запросы (Query Ву Example - запрос по образцу). Пользователь дает им определения, специфицируя отдельные параметры в окне проектирования с использованием подсказок (образцов);
- SQL-запросы (Btructured Query Language - структурированный язык запросов). Пользователь формулирует их с использованием инструкций и функций, выстраивая описание. QВЕ-запрос Access легко транслирует в соответствующий SQL-запрос. Обратная операция тоже не составляет труда.
Можно воспользоваться запросом для проведения вычислений с блоками данных. Он может задать в каждом поле некоторую функцию, обрабатывающую содержимое этого поля. Результат обработки выдается в Dynaset. Функция обработки задается в строке Total, которая появляется после нажатия в пиктографическом меню кнопки с греческой литерой «сигма». Саму функцию можно выбрать в этой строке, развернув список возможных значений.
С помощью структурированного языка запросов SQL в рамках МS Access пользователь может сформулировать сколь угодно сложные по структуре критериев и вычислений запросы. Этот же язык позволяет управлять обработкой запросов. SQL-запрос представляет собой последовательность инструкций, в которую могут включаться выражения и вызовы агрегатных функций.
Наряду с запросами выбора, с помощью МS Access можно реализовать также запросы действий, параметрические запросы и запросы кросс-таблиц.
С помощью запроса действия можно изменять или переносить данные таблицы, а также актуализировать, добавлять или удалять группы блоков данных, изготавливать новые таблицы из набора Dynaset. Различают четыре типа запросов действий: запрос добавления, запрос удаления, запрос актуализации и запрос создания таблицы.
Часто используются запросы, которые представляют собой незначительно видоизмененные варианты однажды подготовленного базового запроса. Речь может идти, например, о запросе, который позволяет выбирать из базы данных телефоны клиентов определенного региона, причем сам регион задается отдельно, в диалоге. Такие запросы называются параметрические, они видоизменяются от случая к случаю, но незначительно. Для их реализации проектируется один параметрический запрос, в котором указывается тот критерий (критерии), который может изменяться по заказу пользователя.
Если необходимо объединить данные в формате строк – колонок (двумерная таблица), то следует изготовить запрос кросс-таблицы. При проектировании запроса кросс - таблицы можно указать в качестве заголовков для колонок значения некоторых полей или выражений. 3апросы кросс-таблиц позволяют более компактно, чем обычные запросы, идентифицировать данные, объединяя однотипную информацию.
Тест 6 Вариант 1
