Содержание основных понятий и принципов программирования баз данных

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как  видно из рис.8, для записи С4 путь проходит через записи А и В3.

Сетевая модель данных.

Сетевой подход к организации  данных является расширением иерархического.

В сетевой структуре  при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может  быть связан с любым другим элементом.

На рис. 8 изображена сетевая  структура базы данных в виде графа.

 

Рисунок 8 – Графическое изображение сетевой структуры

 

Реляционная модель данных.

Понятие реляционный (англ. relation – отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных Е. Кодда.

Эти модели характеризуются  простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.

Реляционная модель ориентирована  на организацию данных в виде двумерных  таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

- каждый элемент таблицы – одни элемент данных;

- все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и тд.) и длину;

- каждый столбец имеет уникальное имя;

- одинаковые строки в таблице отсутствуют;

- порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Пример 3. Реляционной таблицей можно представить информацию о студентах, обучающихся в вузе (рис.9).

 

№ личного  дела	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения	Группа
25689	Иванов	Иван	Иванович	01.01.80	111
25231	Петрова	Мария	Васильевна	08.04.75	112
25549	Сидоров	Василий	Петрович	14.02.77	111

Рисунок 9 – Пример реляционной таблицы

 

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы – атрибутам отношений, доменам, полям.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую  запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ. В примере, показанном на рис.10, ключевые полем таблицы является «№ личного дела».

Чтобы связать две  реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ – ключ второй таблицы.

Пример 4. На рис.10 показан пример реляционной модели, построенной на основе отношений: СТУДЕНТ, СЕССИЯ, СТИПЕНДИЯ.

 

Рисунок 10 – Пример реляционной модели

 

1.3 Язык SQL

 

Сами по себе данные в компьютерной форме не представляют интерес для пользователя, если отсутствуют  средства доступа к ним. Доступ к  данным осуществляется в виде запросов к базе данных, которые формулируются на стандартном языке запросов. Сегодня для большинства СУБД таким языком является SQL.

Появление и развития этого языка как средства описания доступа к базе данных связано  с созданием теории реляционных  баз данных. Язык SQL имеет официальный стандарт – ANSI/ISO. Большинство разработчиков СУБД придерживаются этого стандарта, однако часто расширяют его для реализации новых возможностей обработки данных.

SQL не является  языком программирования в традиционном  представлении. На нем пишутся не программы, а запросы к базе данных. Поэтому SQL – декларативный язык. Это означает, что с его помощью можно сформулировать, что необходимо получить, но нельзя указать, как это следует сделать.

В Табл. 1 перечислены наиболее важные операторы, которые входят в стандарт ANSI/ISO SQL.

 

Таблица 1 – Основные операторы языка SQL

 

Завершая обсуждение языка SQL, подчеркнем, что это – язык запросов. На нем нельзя написать сколько-нибудь сложную прикладную программу, которая работает с базой данных. Для этой цели в современных СУБД используется язык четвертого поколения (Forth Generation Language – 4GL), обладающий как основными возможностями процедурных языков третьего поколения (3GL), таких как Си, Паскаль, Ада, так и возможностью встроить в текст программы операторы SQL, а также средствами управления интерфейсом пользователя (меню, формами, вводом пользователя и т.д.). Сегодня язык 4GL – это один из фактических стандартов средств разработки приложений, работающих с базами данных.

 

 

2 БЕЗОПАСНОСТЬ БАЗ ДАННЫХ

 

Базы данных – это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю работу по обслуживанию файловой структуры берет на себя операционная система. Для баз данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

При работе с обычными приложениями дли сохранения данных мы выдаем соответствующую команду, задаем имя файла и доверяемся операционной системе. Если мы закроем файл, не сохранив его, то вся работа по созданию или редактированию файла пропадет безвозвратно.

Базы данных – это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой (например, с базой регистрации автомобилей в ГИБДД) работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файл перед выключением компьютера, ни от перебоев в электросети.

Проблема безопасности баз данных решается тем, что в СУБД для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы.

Операции изменения  структуры базы данных, создании новых таблиц или иных объектов происходят при сохранении файла базы данных. Об этих операциях СУБД предупреждает пользователя. Это, так сказать, глобальные операции. Их никогда не проводят с базой данных, находящейся в коммерческой эксплуатации, – только с ее копией. В этом случае любые сбои в работе вычислительных систем не страшны.

С другой стороны, операции по изменению содержания данных, не затрагивающие структуру базы, максимально  автоматизированы и выполняются  без предупреждения. Если, работая с таблицей данных, мы что-то в ней меняем в составе данных, то изменения сохраняются немедленно и автоматически.

Обычно, решив отказаться от изменений в документе, его  просто закрывают без сохранения и вновь открывают предыдущую копию. Этот прием работает почти во всех приложениях, но только не в СУБД. Все изменения, вносимые в таблицу базы, сохраняются на диске без нашего ведома, поэтому попытка закрыть базу «без сохранения» ничего не даст, так как все уже сохранено. Таким образом, редактируют таблицы баз данных, создавая новые записи и удаляя старые, мы как бы работаем с жестким диском напрямую, минуя операционную систему.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Конкретная  реально работающая информационная система – это плод длительного и кропотливого труда большого коллектива специалистов. Информационные системы не создаются одномоментно. Их появлению предшествует огромная подготовительная работа как аналитического, так и организационного характера. Создание же системы – растянутый по времени процесс, когда к базовым возможностям добавляются все новые и новые функции. Причем все это должно делаться на едином фундаменте аппаратного и программного обеспечения. Он должен быть заложен так, чтобы интеграция новых компонентов в систему происходила максимально безболезненно и не нарушала концепции и архитектуры всей системы.

Сегодня много  говорят об объектно-ориентированных  СУБД. Существуют две концепции развития объектно-ориентированного подхода  применительно к СУБД. Согласно первой, создание объектно-ориентированных  СУБД возможно на основе, принципиально отличной от традиционных моделей. Суть второй заключается в расширении реляционной модели объектно-ориентированными средствами. Ее преимущество – в использовании огромного пространства в информационных технологиях, занятого уже существующими, развивающимися не одно десятилетие, использующими устоявшиеся подходы реляционными СУБД, на основе которых созданы тысячи прикладных программ и систем. Если бурно развивающиеся в настоящее время объектно-ориентированные СУБД представляют собой пока научно-технические новинки, то реляционные СУБД – это отлаженные системы, реально работающие во многих областях информационной деятельности.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. «Экономическая информатика» / Под. ред. П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова, СПб: Питер, 2000, 560 с.

2. Каймин В.А., «Информатика», учеб.4-е изд. М.:, 2003 – 285 с.

3. «Информатика» / коллектив авторов: Веретенникова Е.Г., Патрушина С.М., Савельева Н.Г., учеб. Пособ., Ростов Н/Д, 2002, 416 с.

4. «Информатика», базовый курс, 2-е издание / Под. ред. С.В. Симоновича, СПб.: 2003, 640 с.

5. «Информатика» учеб. 3-е перераб. изд. / Под. ред. проф. Н.В. Макаровой, М.: 2000, 768 с.

6. http://www.jetinfo.ru/.