Модели данных. Назначение и классификация баз данных

Назначение и классификация баз данных

ТЕМА №9. базы данных

База данных (БД) - совокупность взаимосвязанной информации, объединенной вместе по определенным правилам. В базе данных могут быть собраны сведения о работниках и клиентах фирмы, о материальных ресурсах, о выполняемых заказах, примеры БД - это и расписание движения поездов, и телефонный справочник, и картотека преступных элементов с их фотографиями и отпечатками пальцев и т.д. - сведения об объектах в какой-либо предметной области.

Создавая БД, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам, чтобы можно было быстро извлекать нужные данные. Для этого данные должны быть структурированы - представлены по определенным правилам.

Как правило, БД оформляются в виде одной или нескольких таблиц. Каждая таблица состоит из строк и столбцов. В компьютерных БД каждый столбец - поле, каждая строка - запись БД. Например, информация о студентах может включать данные о фамилии, имени, отчестве, дате рождения, номере зачетной книжки и группе. В такой таблице - 6 полей. Количество записей определяется числом студентов.

Иванов Иван Петрович 23.02.75 934506 Мд-21

Петров Петр Васильевич 04.12.76 945678 Кд-22

и т.д.

Все записи состоят из одинаковых полей. Данные для одного поля имеют один и тот же тип (текстовый, числовой, тип даты и т.п.), данные для разных полей в общем случае различны. Каждое поле характеризуется именем, типом, длиной, а для числовых данных - и точностью. Запись - это совокупность логически связанных полей. Таблица базы данных - это совокупность записей одной структуры.

Основное назначение БД - быстрый поиск содержащейся в ней информации. Ручные БД часто этого не обеспечивают, например, по телефонной книге легко найти телефон по фамилии абонента, но решить обратную задачу - по номеру телефона найти фамилию практически невозможно, в компьютерных БД обе задачи решаются одинаково просто. Говоря о БД для студентов, можно, например, быстро найти студентов, родившихся в апреле, или студентов с номерами зачетных книжек от 930000 до 93500 и т.п.

Другое преимущество компьютерных БД - удобство модификации (изменения) данных. Наконец компьютерные БД обладают большой компактностью - на одной дискете может быть размещено несколько тысяч записей.

Разработка и использование базы данных предусматривают решение множества различных задач - проектирование БД (вне компьютера), создание, заполнение, модификация (изменение полей), редактирование (добавление, изменение, удаление записей), сортировка данных по одному или нескольким полям, выборка данных по запросу (фильтрация), подготовка форм и отчетов, графическое представление, математическая обработка данных и т.д.

По характеру хранения данных и обращения к ним БД могут быть персонального и коллективного пользования. БД коллективного пользования делятся на централизованные и распределенные. Централизованная база хранится в одном компьютере, распределенная состоит из нескольких частей, хранимых в разных компьютерах. Централизованные базы по схеме обработки информации делятся на 2 типа - файл-сервер и клиент-сервер.

Архитектура файл-сервер предполагает выделение одной из машин в качестве центральной (сервер файлов) - в ней хранится совместно используемая централизованная база данных. Все другие машины сети выполняют роль рабочих станций. По запросу с рабочей станции файлы базы данных передаются с файл-сервера на рабочую станцию, где и производится обработка данных. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность системы может быть невысокой. Пользователи могут создавать на рабочих станциях свои локальные БД, которые используются ими монопольно.

В концепции клиент-сервер подразумевается, что центральный компьютер не только хранит данные, но и производит основной объем операций по их обработке. Запрос с рабочей станции порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (а не файлы базы данных) транспортируются по сети от сервера к клиенту.

Лицо или группа лиц, осуществляющих управление БД, - администратор БД. Функции АБД направлены на координацию этапов проектирования, реализации и поддержания БД в актуальном состоянии. В состав группы АБД могут входить группа сопровождения, эксперт по языкам запросов, эксперт по прикладным программам, эксперт по системным вопросам, эксперт по вопросам эксплуатации, группа контроля функционирования. В персональных БД, обслуживаемых одним пользователем, роль АБД играет сам пользователь.

Жизненный цикл БД -

n стадия проектирования (спецификация требований со стороны различных приложений и конечных пользователей, принятие решений по организации внемашинной информационной базы - формы документов, системы классификации и кодирования, выбор средств реализации БД, проектирование структуры БД,)

n стадия реализации проектных решений (заполнение документов для загрузки, первоначальная загрузка, отработка технологии обслуживания и ведения БД, создание программного обеспечения и технологии решения задач, создание интерфейсов конечных пользователей для работы с БД)

n стадия промышленной эксплуатации (регулярное решение задач и выполнение запросов силами конечных пользователей, администрирование данных - управление эффективной эксплуатацией)

n Стадия реструктуризации БД (изменение структуры БД при необходимости, изменение параметров физической организации данных для повышения производительности задач и запросов, повышения качества хранимой информации, облегчения работы пользователей).

Работа многотабличных баз коллективного пользования требует использования специального программного обеспечения. При этом возможны 3 уровня представления данных.

1. Физический уровень - определяет форматы размещения данных на внешних носителях.

2. Логический уровень описывает взаимосвязи между записями.

3. Концептуальный уровень определяет структуру БД в терминах объектов предметной области

и отношений между ними.

Для последнего уровня применяются 3 типа моделей: иерархическая, сетевая, реляционная.

Иерархическая модель данных может быть представлена в виде дерева. Иерархическое дерево имеет одну вершину (корень) - узел первого (верхнего) уровня. Зависимые (подчиненные) вершины находятся на втором, третьем и т.д. уровнях.

Каждый узел описывает некоторый объект. Непосредственный доступ возможен, как правило, только к объекту самого высокого уровня. К другим объектам доступ возможен по связям.

Пример - база данных о формировании студенческих групп - по факультетам, специальностям, номерам.

В сетевой модели каждый элемент может быть связан с другим элементом. Пример - база данных о студентах, принимающих участие в НИРС - один студент может участвовать в нескольких работах, одна кафедра может руководить работой нескольких студентов.

Непосредственный доступ обеспечивается к любому объекту. Возможен также доступ от одного объекта к другому по связям. Сетевые модели более универсальны, чем иерархические.