Что такое базы данных и СУБД?

Данные и ЭВМ.

Восприятие реального мира можно соотнести с последовательностью разных, хотя иногда и взаимосвязанных, явлений. С давних времен люди пытались описать эти явления (даже тогда, когда не могли их понять). Такое описание называют данными.

Применение ЭВМ для ведения и обработки данных обычно приводит к еще большему разделению данных и интерпретации. ЭВМ имеет дело главным образом с данными как таковыми. Большая часть интерпретирующей информации вообще не фиксируется в явной форме. Существует по крайней мере две исторические причины, по которым применение ЭВМ привело к отделению данных от интерпретации. Во-первых, ЭВМ не обладали достаточными возможностями для обработки текстов на естественном языке - основном языке интерпретации данных. Во-вторых, стоимость памяти ЭВМ была первоначально весьма велика. Память использовалась для хранения самих данных, а интерпретация традиционно возлагалась на пользователя.

Жесткая зависимость между данными и использующими их программами создает серьезные проблемы в введении данных и делает использование их менее гибкими.

Нередки случаи, когда пользователи одной и той же ЭВМ создают и используют в своих программах разные наборы данных, содержащие сходную информацию. Иногда это связано с тем, что пользователь не знает (либо не захотел узнать), что в соседней комнате или за соседним столом сидит сотрудник, который уже давно ввел в ЭВМ нужные данные. Чаще потому, что при совместном использовании одних и тех же данных возникает масса проблем. Разработчики прикладных программ (написанных, например, на Бейсике, Паскале или Си) размещают нужные им данные в файлах, организуя их наиболее удобным для себя образом. При этом одни и те же данные могут иметь в разных приложениях совершенно разную организацию (разную последовательность размещения в записи, разные форматы одних и тех же полей и т.п.). Обобществить такие данные чрезвычайно трудно: например, любое изменение структуры записи файла, производимое одним из разработчиков, приводит к необходимости изменения другими разработчиками тех программ, которые используют записи этого файла.

Концепция баз данных.

Активная деятельность по отысканию приемлемых способов обобществления непрерывно растущего объема информации привела к созданию в начале 60-х годов специальных программных комплексов, называемых "Системы управления базами данных" (СУБД).

Основная особенность СУБД - это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть банки данных, а затем "Базы данных" (БД).

Базы Данных, способы представления, модели данных.

Базы Данных (БД) представляют собой совокупность данных, структурированных определенным образом по определенной тематике, применяющихся в различных отраслях экономики, промышленности, бизнеса и науки. Скорость доступа к нужной информации, оперативность ее получения определяют, в конечном итоге, успешное ведение бизнеса и уменьшают затраты на соответствующие статьи доходов. Разработаны методы, которые облегчают работу с большим объемом данных: создание баз данных, выполнение поиска, редактирование, извлечение различных выборок, а также проведение анализа данных и оформления расчетов, которые содержат итоговые документы и данные в виде таблиц, диаграмм и графиков. Эти методы реализуются с помощью комплекса программных средств, обеспечивающих работу с БД - системой управления базой данных (СУБД).

Известно много программных продуктов, позволяющих создавать и работать с БД, например, Access, Clipper, Excel и другие. Среди большого разнообразия программ наибольшей популярностью пользуется СУБД FoxPro, которая по своим характеристикам удовлетворяет самым высоким требованиям, предъявляемым к такого типа системам как по уровню и объему, так и по скорости обработки информации.

На данный момент разработано и широко используется Visual FoxPro для Windows версий 3.0 и 5.0. Однако, работа с этими пакетами для непрограммистов представляет собой довольно сложную задачу. Поэтому для создания БД для пользователей, имеющих небольшой опыт в программировании, очень удачными являются версии 2.5 и 2.6 под Windows и 2.0 под DOS.

Инфологическая модель отображает реальный мир в некоторые понятные человеку концепции, полностью независимые от параметров среды хранения данных. Существует множество подходов к построению таких моделей: графовые модели, семантические сети, модель "сущность-связь" и т.д. Наиболее популярной из них оказалась модель "сущность-связь", которая будет рассмотрена далее. Инфологическая модель должна быть отображена в компьютеро-ориентированную даталогическую модель, "понятную" СУБД. В процессе развития теории и практического использования баз данных, а также средств вычислительной техники создавались СУБД, поддерживающие различные даталогические модели. Сначала стали использовать иерархические даталогические модели. Простота организации, наличие заранее заданных связей между сущностями, сходство с физическими моделями данных позволяли добиваться приемлемой производительности иерархических СУБД на медленных ЭВМ с весьма ограниченными объемами памяти. Но, если данные не имели древовидной структуры, то возникала масса сложностей при построении иерархической модели и желании добиться нужной производительности.

Сетевые модели также создавались для мало ресурсных ЭВМ. Это достаточно сложные структуры, состоящие из "наборов" - поименованных двухуровневых деревьев. "Наборы" соединяются с помощью "записей-связок", образуя цепочки и т.д. При разработке сетевых моделей было выдумано множество "маленьких хитростей", позволяющих увеличить производительность СУБД, но существенно усложнивших последние. Прикладной программист должен знать массу терминов, изучить несколько внутренних языков СУБД, детально представлять логическую структуру базы данных для осуществления навигации среди различных экземпляров, наборов, записей и т.п. Один из разработчиков операционной системы UNIX сказал "Сетевая база - это самый верный способ потерять данные". Сложность практического использования иерархических и и сетевых СУБД заставляла искать иные способы представления данных. В конце 60-х годов появились СУБД на основе инвертированных файлов, отличающиеся простотой организации и наличием весьма удобных языков манипулирования данными. Однако такие СУБД обладают рядом ограничений на количество файлов для хранения данных, количество связей между ними, длину записи и количество ее полей. Физическая организация данных оказывает основное влияние на эксплуатационные характеристики БД. Разработчики СУБД пытаются создать наиболее производительные физические модели данных, предлагая пользователям тот или иной инструментарий для поднастройки модели под конкретную БД. Разнообразие способов корректировки физических моделей современных промышленных СУБД не позволяет рассмотреть их в этом разделе.

Инфологическая модель данных. Сущность-связь. Основные понятия

Цель инфологического моделирования - обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому инфологическую модель данных пытаются строить по аналогии с естественным языком (последний не может быть использован в чистом виде из-за сложности компьютерной обработки текстов и неоднозначности любого естественного языка). Основными конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, связи между ними и их свойства (атрибуты).

Сущность - любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе.

Атрибут - поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей.

Абсолютное различие между типами сущностей и атрибутами отсутствует. Атрибут является таковым только в связи с типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность.

Ключ - минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся.

Связь - ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи. А так как в реальных базах данных нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.

О построении инфологической модели.

Информация в программе KURS. PRG представляется в виде таблиц. Они, в свою очередь, подразделяются по определенным категориям. В программе было предусмотрено определенное количество операций (или действий) по работе с базой данной и ее обработки.

Основное меню программы (Рис.1) состоит из:

Система > Загрузить,

Сохранить,

Удалить >Удалить всю БД

Удалить по признаку >По телефону

База автомобилей >Корректировать,

Просмотреть,

Добавить,

Поиск >По телефону

Выход в DOS

При выборе пункта меню Система пункты Загрузить и Сохранить пользователь может загрузить основную базу данных TEL. DBF на экран и сохранить внесенные им изменения соответственно. В пункте меню Удалить следует уделить особое внимание пункту Удалить всю БД, при выборе которого ВСЯ база данных уничтожается. Пункт меню Удалить по признаку помечает выбранные записи на удаление соответственно по телефону.

Пункт меню База автомобилей решает основные задачи, поставленные в курсовой работе. Пункт меню Корректировать позволяет изменить все или несколько полей записи в базе данных. В пункте меню Просмотреть возможно просмотреть основные параметры (или поля) базы данных, а при выборе одной записи - дополнительную информацию о ней (записи). Пункт меню Добавить позволяет добавить одну или несколько записей в основную базу данных. В пункте меню Поиск реализован вид поиска по телефону.

И, соответственно, Выход в DOS осуществляет выход из программы.

2. Инфологическая модель

R3 (база справочника, корректировать, просмотреть, добавить, по телефону, телефон, Ф.И.О., семейное положение, год рождения, улица, дом, квартира);

Описание алгоритма программы KURS. PRG.

4. Разработка процедур