План лекции:
Базы данных и СУБД. Определение базы данных и СУБД. Концепция баз данных. Основные задачи СУБД. Этапы проектирования БД, инфологическая модель, даталогическая модель, физическая модель. Централизованные и распределенные базы данных. Базы данных MS Access.
Реляционные базы данных. Структура таблиц и базы данных. Отношения, атрибуты, кортежи. Запись, поле, тип данных, ключи. Целостность, избыточность, противоречивость, независимость данных. Формализация таблиц базы данных. Запросы к базе данных. Языки запросов. Формы для быстрого ввода, обновления и поиска данных. Отчеты баз данных.
Краткий конспект лекций
База данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.
Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.
Централизованный характер управления данными в базе данных предполагает необходимость администрирования данными, хранимыми в базе.
Классификация баз данных
По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.
Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе.
Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым доступом).
Файл-сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве сервера файлов на котором хранится БД. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где производится обработка.
Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения БД сервер базы данных должен обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту.
В процессе исторического развития в СУБД использовалось следующие модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная.
Реляционная модель предложена сотрудником компании IBM Е.Ф.Коддом в 1970 г. Отношением R, определенным на множествах D1,D2,…,Dn, называется подмножество декартова произведения D1*D*,…,*Dn .
Отношения удобно представлять в виде таблиц. Строки таблицы соответствуют кортежам. Реляционные отношения соответствуют наборам сущностей, а кортежи - сущностям. Cтолбцы в таблице, представляющей реляционное отношение, называют атрибутами.
пример базы данных, содержащей сведения о подразделениях предприятия и работающих в них сотрудниках. Для отражения ассоциаций между кортежами разных отношений используется дублирование их ключей
Свойства отношений.
1. Отсутствие кортежей-дубликатов. Из этого свойства вытекает наличие у каждого кортежа первичного ключа, однозначно определяющего кортеж.
2. Отсутствие упорядоченности кортежей.
3. Отсутствие упорядоченности атрибутов. Для ссылки на значение атрибута всегда используется имя атрибута.
4. Атомарность значений атрибутов, т.е. среди значений домена не могут содержаться множества значений (отношения).
Корректной считается такая схема базы данных, в которой отсутствуют избыточные функциональные зависимости. Обратимый пошаговый процесс замены данной совокупности отношений другой схемой с устранением избыточных функциональных зависимостей называется нормализацией. Имеется пять нормальных форм и правила их реализации.
Ограничения целостности. Целостность данных - это механизм поддержания соответствия базы данных предметной области. В реляционной модели данных определены два базовых требования обеспечения целостности: целостность ссылок, целостность сущностей.
целостности сущностей: каждый кортеж любого отношения должен отличатся от любого другого кортежа этого отношения (т.е. любое отношение должно обладать первичным ключом).
целостности по ссылкам: для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в дочернем отношении, в родительском отношении должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа.
Язык SQL предназначен для манипулирования данными в реляционных базах данных, определения структуры баз данных и для управления правами доступа к данным в многопользовательской среде.
в язык SQL в качестве составных частей входят:
- язык манипулирования данными (Data Manipulation Language, DML);
- язык определения данных (Data Definition Language, DDL);
- язык управления данными (Data Control Language, DCL).
Наиболее важной командой языка манипулирования данными является команда SELECT. базовыми операциями реляционных баз данных являются:
- выборка (Restriction);
- проекция (Projection);
- соединение (Join);
- объединение (Union).
Вопросы по данной теме:
1. Дайте определение базы данных.
2. Перечислите обязанности администратора баз данных.
3. Каким образом может быть организован поиск в СУБД?
4. Какая база данных называется реляционной?
5. Из каких основных объектов состоит база данных?
Литература по теме:
1. Кузин А.В. Базы данных: Учебное пособие для вузов. - М.: Академия, 2005. - 320 с.
2. Хомоненко А.Д. Базы данных: Учебник / Под ред. Хомоненко А.Д. - 5-е изд., доп. - М., СПб: Бином-Пресс, КОРОНА принт, 2006.
Тема 6. Алгоритмизация и программирование