Работа с системами управления базами данных MS ACCESS

Так как с данными обычно работают многие пользователи и прикладные программисты, имеется множество частично перекрывающихся внешних представлений данных.

Концептуальное представление  данных является интегрированным определением данных на основе объединения внешних представлений данных для всей совокупности приложений, т.е. достаточно полной моделью предметной области.

Структура данных на концептуальном уровне называется концептуальной схемой и описывает семантику данных.

Внутреннее (физическое) представление, или представление реализации, выражает представление данных системными программистами и связано с организацией хранения данных на физических носителях информации (запоминающих устройствах) и их обработкой. Основными понятиями внутреннего представления являются физические блоки, хранимые записи, указатели и т.д. Внутреннее представление обеспечивает доступ к данным на логическом уровне и скрывает от прикладных программистов и пользователей многие технические детали манипулирования данными и методов доступа к ним.

Модель данных предопределяет множество  выводимых допустимых типов данных и отношений между ними и является основой для построения модели конкретной базы данных. Модель базы данных является средством интерпретации содержимого базы данных и реализации операции по обработке и управлению данными.

Проектирование БД представляет собой длительный, трудоемкий и слабоформализованный процесс, от которого зависит жизнеспособность и эффективность проектируемой БД, ее способность к развитию. Важную роль при проектировании БД играет методология построения концептуальных моделей предметной области, включающая методы и средства, позволяющие спроектировать базу данных, удовлетворяющую заданным целям и требованиям пользователей и прикладных программистов.

Такими средствами моделирования  являются системный анализ, методы экспертных оценок, с помощью которых  в концептуальной модели совмещаются  концептуальное представление объективно существующей предметной области и концептуальное представление субъективных информационных требований к данным со стороны пользователей и прикладных программистов.

В недавнем прошлом процесс проектирования БД был ориентирован, в основном, на требования пользователей и прикладных программистов (ПП-информация) и учитывал текущие или предвидимые приложения. В этом случае база данных создавалась сравнительно легко и быстро. Однако такие БД оказывались неприспособленными к обработке неформализованных, изменяющихся, не предвиденных ранее запросов и приложений, не имели стимулов к дальнейшему развитию. Поэтому важную роль при проектировании стала играть информация о предметной области (ПО-информация), не зависящая напрямую от существующих приложений и обеспечивающая гибкость, адаптивность и универсальность данных, пригодность всей системы к развитию и использованию для незапланированных будущих приложений.

Современная методология проектирования БД и построения концептуальных моделей  основывается на одновременном учете  ПО- и ПП-информаций. ПО-информация в этом случае используется для построения первоначальной информационной структуры данных, а ГТП-информация — для совершенствования последней с целью повышения эффективности обработки данных.

Процесс построения концептуальной модели разделяется на следующие этапы:

• сбор и содержательный анализ априорной информации о предметной области и прикладных задачах пользователей;
• концептуальный анализ данных и синтез концептуальной модели.

На этапе сбора данных проводятся наблюдения и измерения, собираются отчеты и различные документы, интервьюируются специалисты в данной предметной области, выявляется перечень задач организации и ее структурных подразделений. Сбор информации начинается с определения сферы применения базы данных. Сфера применения БД должна определяться независимо от прикладных задач и охватывать все функциональные подразделения организации. Для этого проводятся собеседования с руководством организации с целью выявления отделов данной организации и внешних организаций, связанных с информационным обеспечением текущих и планируемых прикладных задач, а также возможных в будущем изменений в деятельности организации. Далее проводятся дополнительные собеседования в подразделениях организации с целью выявления совместно используемых данных. На этом же этапе собранные данные анализируются на предмет устранения дублирования и противоречивости данных, неоднозначности их определений и описаний, выявляются и формулируются правила обработки информации и принятия решений.

Составляется список данных, требуемых  для выполнения каждой из производственных или управленческих функций, а также формулируются явные и неявные правила, определяющие, как и когда выполняется каждая функция.

Результатом данного этапа являются:

• список всех создаваемых и используемых элементов данных;
• перечень прикладных задач, их характеристик и используемых в них данных;
• список принимаемых решений в управлении организацией или процессами, а также условий и правил их принятия;
• список возможных будущих изменений в деятельности и их влияний на принятие решений.

На этапе концептуализации собранной  информации выявляются элементы предметной области, их свойства и взаимосвязи, затем синтезируется структура  концептуальной модели базы данных. Наиболее известными подходами концептуализации являются анализ сущностей и представление знаний.

Так как собранная на предыдущем этапе информация является плохо структурированной, для ее концептуального анализа необходимо использовать методы системного и классификационного анализа, являющиеся универсальными инструментами организации неформализованного знания.

На первом шаге анализа ПО-информации предметная область разбивается на несколько относительно слабо связанных между собой подобластей. Связи между элементами внутри каждой подобласти являются сильными и реализуют логические отношения типа: «род — вид», «целое — часть».

Следующим шагом анализа является декомпозиция каждой подобласти, вычленение компонент (подсистем, частей) и видов (подклассов), связанных такими же отношениями  с объектами соседних уровней  иерархии.

Декомпозиция должна:

• быть    направлена    на    выделение    элементов    предметной    области, существенных с точки зрения прикладных задач базы данных;
• приводить к вычленению элементов, свойства которых могут быть описаны с помощью собранных на первом этапе элементов данных;
• прекращаться при достижении уровня иерархии, исчерпывающего собранную априорную информацию об элементах данных.

Следующим шагом концептуального  анализа ПО является анализ существенных свойств и взаимосвязей элементов, выделенных на стадии декомпозиции, а также формулирование и наполнение этих свойств с помощью выявленных ранее элементов данных.

В качестве основных принципов системного подхода при построении моделей  используются:

• рассмотрение объекта  с различных точек зрения,  выявления  аспектов изучаемого объекта с учетом их взаимосвязи;
• расчленение  объекта  на  более простые подсистемы  (основанием для введения подсистем является то,  что  связи между подсистемами много слабее, чем между элементами внутри подсистемы, а каждая подсистема много проще, чем вся система в целом);
• выявления   иерархических   отношений  типа   «целое   -   часть»   между компонентами системы разных уровней и отношений эквивалентности между компонентами одного уровня.

Перспективой развития документальных информационно-поисковых систем и баз данных являются банки знаний, новая концепция информационной системы, использующая результаты исследований и разработок в области искусственного интеллекта.

4. Системы управления базами данных

База данных предполагает наличие комплекса программных средств, обслуживающих     эту     базу     данных     и     позволяющих     использовать содержащуюся в ней информацию. Такой комплекс программ называют СУБД. Это программная система, поддерживающая наполнение и манипулирование данными, представляющими интерес для пользователей при решении прикладных задач. Иными словами. СУБД является интерфейсом между базой данных и прикладными задачами. Перечислим основные функции СУБД:

1.Определение данных — определить, какая именно информация будет храниться в БД, задать свойства данных, их тип (например, число цифр или символов),   а  также  указать,   как  эти  данные  связаны   между  собой.   В некоторых случаях есть возможность задавать форматы и критерии проверки данных.

2. Обработка данных — данные могут обрабатываться самыми различными способами. Можно выбирать любые поля, фильтровать и сортировать данные. Можно объединять данные с другой, связанной с ними, информацией и вычислять итоговые значения.

3. Управление данными — можно указать, кому разрешено знакомиться с данными, корректировать их или добавлять новую информацию. Можно также определять правила коллективного доступа.

Входящие в состав современных  СУБД средства совместно выполняют  следующие функции:

• описание данных, их структуры (обычно описание данных и их структуры происходит при инициировании новой БД или добавлении к существующей базе новых разделов (отношений); описание данных необходимо для контроля корректности использования данных, для поддержания целостности БД);
• первичный ввод, пополнение информации в БД;
• удаление устаревшей информации из БД;
• корректировку данных для поддержания их актуальности;
• упорядочение (сортировку) данных по некоторым признакам;
• поиск информации по некоторым признакам (для описания запросов имеется специальный язык запросов, он обеспечивает также интерфейс между БД и прикладными  программами  пользователей,   позволяет  этим  программам использовать БД);
• подготовку и генерацию отчетов (средства подготовки отчетов позволяют создавать   и   распечатывать   сводки   по   заданным   формам   на   основе информации БД);
• защиту информации и разграничение доступа пользователей к ней (некоторые разделы БД могут быть закрыты для пользователя совсем, открыты только для     чтения     или     открыты     для     изменения;     кроме     того,     при многопользовательском режиме работы с БД необходимо, чтобы изменения вносились корректно; для сохранения целостности данных служит механизм трансакций  при  манипулировании данными — выполнение  манипуляций небольшими    пакетами,    результаты    каждого    из    которых    в    случае возникновения    некорректности    операций    «откатываются»    и    данные возвращаются к исходному состоянию);
• резервное сохранение и восстановление БД, которое позволяет восстановить утраченную при сбоях и авариях аппаратуры информацию  БД,  а также накопить статистику работы пользователей с БД;
• поддержку интерфейса с пользователями, который обеспечивается средства ми ведения диалога (по мере развития и совершенствования СУБД этот интерфейс     становится     все     более     дружественным;     дружественность существующих средств интерфейса предполагает:
• наличие развитой системы помощи (подсказки), к которой в любой момент может    обратиться    пользователь,    не    прерывая    сеанса   работы    с компьютером и базой данных;
• защиту от необдуманных действий, предупреждающую пользователя и предотвращающую потерю информации в случае поспешных или ошибочных команд;
• наличие нескольких вариантов выполнения одних и тех же действий, из которых пользователь может выбрать наиболее удобные для себя, соответствующие его подготовке, квалификации, привычкам;
• тщательно продуманную систему ведения человеко-машинного диалога, отображение информации на дисплее, использование клавиш клавиатуры.

5. Этапы развития СУБД

СУБД прошли в своем развитии ряд этапов. Линия развития СУБД, начавшаяся с реализации на мэйнфреймах второго поколения, была продолжена на персональных компьютерах. Эти СУБД были ориентированы на однопользовательский режим работы с базой данных и имели очень ограниченные возможности. Языки подобных СУБД представляют собой сочетание команд выборки, организации диалога, генерации отчетов.

В связи с развитием компьютерных сетей, в которых персональные компьютеры выступают в качестве развитых (интеллектуальных) терминалов, новые версии СУБД все  в большей степени включают в  себя возможности описанного выше языка манипулирования данными SQL.

Из современных однопользовательских («настольных») СУБД самой популярной является программа Access. Начиная с версии Acceess 2000, эта СУБД может быть не только «настольной», но и использоваться как клиентская часть мощной профессиональной СУБД МS SQL Server.

На протяжении многих лет среди  СУБД для ПК наиболее распространенной являлось семейство dВАSЕ фирмы Ashton-Tate (приобретенной впоследствии компанией Borland). Эта СУБД появилась одной из первых на рынке программных продуктов данного профиля; в ней были удачно заложены основы конструкции СУБД и командного языка. Семейство dBASE включает ряд программ (dBASE II, III, 111+ и IV), а также тесно связанных с ними СУБД Cliрреr, FoxВАSЕ. RВАSЕ, Paгadox и др.

В этих СУБД записи и, соответственно, поля имеют обычно фиксированную длину (чаще всего длина такой записи достигает 4000...5000 байт). Число полей в перечисленных СУБД варьируется от 128 до 1024. Длина поля зависит от типа поля и может составлять от 255 до 4000 байт для текстовых полей, до 20 байт для числовых полей и имеет фиксированные значения для полей типа даты (8 байт) и логических полей (1 байт). Поле типа Memo служит для хранения больших массивов текстовой информации и хранится в отдельном файле БД, но воспринимается как поле в составе основного файла БД. Это поле имеет плавающую длину, определяемую объемом введенной текстовой информации, и может достигать 32 767 байт.

Первой созданной в этом классе программой была dBASE II, созданная Уэйном Рэтлиффом (США) в 1981г. Вскоре эта система была усовершенствована, а ее возможности расширены. Появились СУБД dBASE 111 и dBASE III+, ставшие на долгое время стандартом систем управления базами данных для персональных компьютеров. Позже получили распространение системы FoxBАSЕ, FoxРго и Сliрреr, имеющие набор команд, похожий на СУБД семейства dBASE, и использующие ту же организацию данных в файлах с типичным расширением .dbf (Dаtа Ваsе File — файл базы данных), и СУБД dBASE IV, Языки этих систем послужили основой для создания огромного числа прикладных информационно-поисковых систем, автоматизированных рабочих мест (АРМ) в различных предметных областях.