Банк даних, його склад і особливості

    Банк даних, його склад і особливості

Банк данних (БнД) — це автоматизована система спеціальним образом організованих даних - баз даних, програмних, технічних, язикових, організаційно-методичних засобів і персоналу, призначених для забезпечення централізованого накопичення і колективного багатоцільового використання даних.

Банк даних покликаний забезпечувати інтегрованість і цілісність баз даних, незалежність і мінімальну надмірність збережених даних, їх захист від несанкціонованого доступу або випадкового знищення.

У загальному випадку банк даних складається з бази даних (або декількох баз даних), системи управління базами даних (СУБД), словника даних, адміністратора, комп'ютерної системи та обслуговуючого персоналу.

Як користувачі комп'ютерної БД можуть виступати різні прикладні програми, програмні комплекси, фахівці предметної області, що виступають у ролі споживачів або джерел інформації.

Організація даних у базі даних вимагає попереднього моделювання, тобто побудови логічної моделі даних.

Модель даних -  це деяка абстракція, що, будучи застосовною до конкретних даних, дозволяє розроблювачам і користувачам трактувати їх вже як інформацію- відомості,що містять не тільки дані, але й  взаємозв'язок між ними. Головне призначення моделі даних- систематизація різноманітної інформації і відбиття її властивостей за змістом, структурі, обсягом, зв'язкам, динаміці з урахуванням задоволення інформаційних потреб всіх категорій користувачів.

До класичних моделей подання даних відносять ієрархічну, мережну й реляционную.

Ієрархічна модель даних представляє інформаційні відображення об'єктів реального миру - сутності і їх зв'язку у вигляді орієнтованого графа або дерева В ієрархічній моделі відносини між даними бувають типу "батько - нащадки", тобто в кожного об'єкта тільки один батько (у кореневого об'єкта немає батька), але в принципі може бути кілька нащадків.Такі відносини прийняте зображувати у вигляді дерева, де ребро між об'єктами відображає наявність деякого відношення, причому назва відносини пишеться на ребрі. Наприклад, між об'єктами "клієнт" і "замовлення" може бути відношення, що називається "робить", між "замовлення" і "товари" - відношення - відношення "складається з"

У випадку, коли граф відносин між об'єктами може представлятися не тільки деревоподібними структурами, мають справа з мережною моделлю даних (

Мережна модель організації даних є розширенням ієрархічної моделі.

В ієрархічних структурах запис-нащадок повинен мати тільки одного

предка, а у мережній структурі даних нащадок може мати будь-яке число предків.

Мережна модель, як більш загальна, надає більші можливості в порівнянні  з  ієрархічної,  однак  вона складніше в реалізації і використанні.

Найбільшого поширення при розробці БД одержала реляційна модель даних. Поняття реляційної моделі даних ( від англійського relatіon - відношення) пов'язане з розробками  Е. Кодця. Ці моделі характеризуються простотою структури даних, зручним для користувача табличним поданням і можливістю використання формального апарата реляционной алгебри та реляційного вирахування для обробки даних.

Реляційна модель орієнтована на організацію даних у вигляді двовимірних таблиць. Реляційна таблиця являє собою двовимірний масив і має наступні властивості:

-  кожний елемент таблиці - один елемент даних;

- всі стовпці в таблиці однорідні, тобто всі елементи в стовпці мають однаковий тип (числовий, символьний або інший) і довжину;

-  кожний стовпець має унікальне ім'я;

-  однакові рядки в таблиці відсутні;

- порядок проходження рядків і стовпців може бути довільним.

Реляційну організацію БД у вигляді таблиці СПІВРОБІТНИКИ подано на рис.2.7. Відносини, наведені у таблицях, рядках, відповідають записам, а стовпці - полям. Структурні елементи реляційної БД подані в табл. 2.3.

.

                  Рядки (записи)

Рис. 2.7 - Зміст файлу (таблиці) СПІВРОБІТНИКИ бази даних

Поле, кожне значення якого однозначно визначає відповідний запис, називається простим ключем. Якщо записи однозначно визначаються значеннями декількох полів, то така таблиця бази даних має складений ключ. Щоб зв'язати дві реляційні таблиці, необхідно ключ першої таблиці ввести до складу ключа другої таблиці або ввести в структуру першої таблиці зовнішній ключ - ключ другої таблиці.

Проектування реляційної БД складається із трьох самостійних етапів: концептуального, логічного та фізичного проектування.

Метою концептуального проектування є розробка БД на основі опису предметної області. Опис повинне містити сукупність документів і даних, необхідних для завантаження в БД, а також відомості про об'єкти і процеси, що характеризують предметну область.

Розробка БД починається з визначення складу даних, підлягаючих зберіганню в БД для забезпечення виконання запитів користувача. Потім виробляються їх аналіз і структурування.

Приклад опису логічної структури запису файлу (таблиці) СПІВРОБІТНИКИ  представлено  на рис. 2.8.

Логічне проектування здійснюється з метою вибору конкретної СУБД і перетворення концептуальної моделі в логічну. Розробляються структури таблиць, зв'язку між ними та визначаються ключові реквізити.

Етап фізичного проектування доповнює логічну модель характеристиками, які необхідні для визначення способів фізичного зберігання і використання БД, об’єму пам'яті і типу пристроїв для цього. При фізичній організації БД мають справу не з поданням даних у прикладних програмах, а з їхнім розміщенням на  пристроях пам’яті.

При виборі фізичної організації вирішальним фактором є ефективність, причому на першому місці стоїть забезпечення ефективності пошуку,  далі  йдуть  ефективність  операцій  занесення  та видалення і потім

забезпечення компактності даних. Останнім часом  більшу актуальність придбали проблеми захисту даних від несанкціонованого доступу.

В результаті проектування БД повинна бути розроблена інформаційно-логічна модель даних, тобто визначений склад реляційних таблиць, їх структура і логічні зв'язки. Структура реляційної таблиці визначається складом полів, типом і розміром кожного поля, а також ключем таблиці.

В останні роки активно впроваджуються постреляційна, багатомірна і об’ектно-орієнтовані моделі даних, розробляються системи, засновані на об’єктно-реляційні, семантичні та інших моделях.  Деякі з них служать для

інтеграції баз даних, баз знань і мов програмування.

Система управління базами даних (СУБД) - комплекс програмних і язикових засобів, призначений для створення, ведення та спільного використання БД багатьма користувачами. СУБД розрізняють по моделі даних, що використовується. Вони забезпечують багатоцільовий характер використання БД, захист і відновлення даних. Наявність розвинених діалогових засобів і мови запитів робить СУБД зручним засобом для кінцевого користувача.

Таблиця 2.3 - Структурні елементи реляционной БД

            Мова структурованих запитів SQL (Structured Query Language) є стандартною мовою запитів при роботі з реляційними БД. Вона призначена

Рис.2.8- Опис логічної структури запису файлу СПІВРОБІТНИКИ

для виконання операцій над таблицями (створення, видалення, зміни структури) і над даними таблиць (вибірка, зміна, додавання й видалення). SQL не містить операторів керування, організації підпрограм, введення- висновку і тому автономно не використовується. Звичайно він занурений у середовище вбудованої мови програмування СУБД (наприклад, VBA - Vіsual Basіc for Applіcatіons СУБД MS Access та ін.).

          Стандарт мови SQL підтримує сучасні реалізації ряду мов програмування. У спеціалізованих системах розробки додатків типу клієнт- сервер середовище програмування, крім того, звичайно доповнені комунікаційними засобами, засобами розробки користувальницьких інтерфейсів, засобами проектування і відладки. Основним призначенням мови SQL є підготовка і виконання запитів користувачів.