База данных (БД) — это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области. С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базами данных (СУБД). СУБД — это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы данных, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и создания различных пользовательских представлений информации (отбор, сортировка, фильтрация и т.д.). Существует множество различных систем управления базами данных, однако большинство СУБДопираются на единый комплекс основных понятий. Рассмотрим эти понятия.
Информационный объект — это описание некоторой сущности (реального объекта, явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанных реквизитов(информационных элементов). Такими сущностями для информационных объектов могут служить: студент, вуз, сдача экзаменов, магазин, склад, и т.д. Например, информационный объект СТУДЕНТ может быть представлен в базе данных с помощью следующих реквизитов: Номер зачетной книжки, Фамилия, Имя, Отчество, Год рождения. Это можно записать так:
|
|
СТУДЕНТ (Номер зачетной книжки, Фамилия, Имя, Отчество, Год рождения)
Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных — это совокупность структур данных и операций их обработки. С помощью модели данных могут быть представлены информационные объекты и взаимосвязи между ними. Рассмотрим три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевуюиреляционную.
Иерархическая модель данных представляет собой совокупность элементов данных, расположенных в порядке их подчинения и образующих по структуре перевернутое дерево (рис. 1). К основным понятиям иерархической структуры относятся:уровень, узел и связь. Узел — это совокупность реквизитов данных, описывающих информационный объект.
Рис.1. Графическое изображение иерархической структуры данных
Иерархическая структура должна удовлетворять следующим требованиям:
- каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне;
- иерархическое дерево имеет только один корневой узел, не подчиненный никакому другому узлу и находящийся на самом верхнем уровне;
- к каждому узлу существует только один путь от корневого узла;
Пример, представленный на рисунке 2, иллюстрирует использование иерархической модели для построения базы данных «Институт». Информация базы данных структурирована в виде деревьев, количество которых равно количеству специальностей в институте. Информационные объекты первого уровня описываются реквизитами номер специальности, название специальности, ФИО декана. Информационные объекты второго уровня - реквизитами шифр группы, ФИО старосты, третьего уровня - реквизитами номер зачетки, фамилия, имя, отчество.
|
|
Подчеркиванием выделяется реквизит, который однозначно определяет описываемый информационный объект. Например, реквизит номер специальности однозначно определяет конкретную специальность. Для рассматриваемого примера иерархическая структура организации данных применима, так как каждый студент учится в определенной и только одной группе, которая относится к определенной и только одной специальности.
Рис. 2. Пример иерархической структуры данных
Сетевая модель данных основана на тех же основных понятиях (уровень, узел, связь), что и иерархическая модель, но в сетевой модели каждый узел может быть связан с любым другим узлом. На рисунке 3 схематически изображена сетевая структура организации данных.
Рис. 3. Графическое изображение сетевой структуры данных
Примером сетевой структуры может служить структура базы данных, содержащей сведения о студентах, занимающихся в спортивных секциях. Возможно участие одного студента в нескольких секциях, а также участие нескольких студентов в одной секции. Графическое изображение описанной в примере сетевой структуры, состоящей из двух типов информационных объектов, показано на рисунке 4.
Рис. 4. Пример сетевой структуры данных
Реляционная модель данных использует организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:
- все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в одном столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и максимально допустимый размер;
- каждый столбец имеет уникальное имя;
- одинаковые строки в таблице отсутствуют;
- порядок следования строк и столбцов в таблице может быть произвольным.
Объектами обработки реляционной БД являются (рис. 5):
Поле — элементарная единица логической организации данных, которая соответствует конкретному реквизиту информационного объекта (столбец реляционной таблицы).
Запись — совокупность логически связанных полей (строка реляционной таблицы).
Таблица – заданная структура полей, состоящая из конечного набора однотипных записей.
Рис. 5. Основные структурные элементы реляционной таблицы
Например,в видереляционной таблицы можно представить информацию о студентах, обучающихся в вузе:
Номер личного дела | Фамилия | Имя | Отчество | Пол | Дата рождения | Специальность |
Сергеев | Петр | Михайлович | м | 01.01.86 | ||
Петрова | Анна | Владимировна | ж | 15.03.85 | ||
Анохин | Андрей | Борисович | м | 14.04.86 |