Содержание основных понятий и принципов программирования баз данных

Федеральное агентство  по образованию

 Южно – Уральский  государственный университет

Кафедра Экономической  теории и мировой экономики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                Реферат

                   По курсу «информатика».

На тему «Содержание основных понятий и принципов программирования баз данных».

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст.гр.

230

Брылин Е. А.

 

Проверил:

Степанов Е.А.

 

 

 

 

Челябинск

2011

 

 

 

                                                 СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1 Основные понятия баз данных

1.1 База данных

1.2 Виды моделей данных

1.3 Язык SQL

2 Безопасность баз данных

Заключение

Список литературы

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Важнейшая задача компьютерных систем – хранение и обработка данных. Для ее решения были предприняты усилия, которые привели к появлению в конце 60-х – начале 70-х годов специализированного программного обеспечения – систем управления базами данных (database management systems). СУБД позволяют структурировать, систематизировать и организовать данные для их компьютерного хранения и обработки. Невозможно представить себе деятельность современного предприятия или учреждения без использования профессиональных СУБД. Несомненно, они составляют фундамент информационной деятельности во всех сферах – начиная с производства и заканчивая финансами и телекоммуникациями.

В самом широком смысле любая программа имеет дело с  некоторой внешней по отношению  к ее коду информацией, задающей какие-либо параметры или режим ее работы. Такую информацию также называют данными программы. Очевидно, что  в зависимости от типа решаемых задач проблемы организации работы с данными будут качественно различными. В подавляющем большинстве случаев при решении хозяйственных, экономических и финансовых задач приходится иметь дело с обширными специфически структурированными и взаимозависимыми массивами данных. Такие сложные наборы данных традиционно принято называть базами данных.

Современные информационные системы, основаны на концепции интеграции данных, характеризуются огромными  объемами хранимых данных, сложной  организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.

Данная тема направлена на формирование представления о  базах данных (БД), возможностях систем управления базами данных (СУБД) и их использовании.

 

 

1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ БАЗ  ДАНННЫХ

 

1.1 База данных

 

Общие положения.

Цель любой информационной системы – обработка данных об объектах реального мира. В широкой смысле слова база данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и в конечном счете автоматизации, например, предприятие, вуз и т.д.

База  данных – это организованная структура, предназначенной для хранения информации. Данные и информация – понятия взаимосвязанные, но нетождественные, можно заметить некоторое несоответствие в этом определении. Его причины чисто исторические. В те годы, когда формировалось понятие бая данных, в них действительно хранились только данные. Однако сегодня большинство систем управления базами данных (СУБД) позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (то есть программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или с другими программно-аппаратными комплексами. Таким образом, мы можем говорить, что в современных базах данных хранятся отнюдь не только данные, но и информация.

Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить  информацию по различным признакам  и быстро извлекать выборку с  произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.

Структурирование – это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными  называют данные, записанные, например, в текстовом файле.

Пример 1. На рис. 1 пример неструктурированных данных, содержащих сведения о студентах (номер личного дела, фамилию, имя отчество и год рождения). Легко убедиться, что сложно организовать поиск необходимых данных, хранящихся в неструктурированном виде, а упорядочить подобную информацию практически не предоставляется реальным.

 

Личное дело № 25689, Иванов Иван Иванович, дата рождения 1 января 1980 г.; Л/д №25231, Петрова Мария Васильевна, дата рожд. 8 марта 1975 г., № личн. дела 25549, д.р. 14.02.77 г., Сидоров Василий Петрович.

Рисунок 1 – Пример неструктурированных данных

 

Чтобы автоматизировать поиск и систематизировать эти  данные, необходимо выбрать определенные соглашения о способах представления  данных, т.е. дату рождения нужно записывать одинаково для каждого студента, она должна иметь одинаковую длину и определенное место среди остальной информации. Эти же замечания справедливы и для остальных данных (номер личного дела, фамилия, имя, отчество).

Пример 2. После проведения несложной структуризации с информацией, указанной в примере (рис.1), он будет выглядеть так, как показано на рис.2.

 

№ личного дела	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения
25689	Иванов	Иван	Иванович	01.01.80
25231	Петрова	Мария	Васильевна	08.04.75
25549	Сидоров	Василий	Петрович	14.02.77

Рисунок 2 – Пример структурированных данных

 

Пользователями базы данных могут  быть различные прикладные программы, программные комплексы, я также  специалисты предметной области, выступающие  в роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями.

В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария – системы управления базами данных.

База данных (БД) – это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

Система управление 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 существования  некоторого лица (группы лиц), на которое  возлагаются функции 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. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК.

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.

Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры  подобных систем:

• файл-сервер;
• клиент-сервер.

Файл сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине храниться совместно используемая централизованная БД, Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно. Концепция файл-сервер условно отображена на рис 3.

Рисунок 3 – Схема обработки информации в БД по принципу файл-сервер.

 

Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SQL. Концепция клиент-сервер условно изображена на рис. 4.

 

Рисунок 4 – Схема обработки информации в БД по принципу клиент-сервер.

 

Структурные элементы баз данных.

Понятие базы данных тесно  связано с такими понятиями структурных  элементов, как поле, запись, файл (таблица) (рис.5).

 

Рисунок 5 – Основные структурные элементы БД

 

Поле – элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации – реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

- имя, например. Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения:

- тип, например, символьный, числовой, календарный;

- длин, например, 15 байт, причем будет определяться максимально возможным количеством символов;

- точность для числовых данных, например два десятичных знака для отображения дробной части числа.

Запись – совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи – отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей. Файл (таблица) – совокупность экземпляров записей одной структуры

Описание логической структуры записи файла содержит последовательность расположения полей записи и их основные характеристики, как это покатано на рис. 6.

 

Рисунок 6 – Описание логической структуры записи файла

 

В структуре записи файла  указываются поля, значения которых  являются ключами: первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей).

 

1.2 Виды моделей данных

 

Общие положения.

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки.

СУБД основывается на использовании  иерархической, сетевой или реляционной  модели, на комбинации этих моделей  или на некотором их подмножестве.

Рассмотрим три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.

Иерархическая модель данных.

Иерархическая структура  представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен на рис. 7.

 

Рисунок 7 – Графическое изображение иерархической структуры БД

 

К основным понятиям иерархической  структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем, и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.