Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика




Скачать 249.07 Kb.
НазваниеЕ. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика
страница1/3
Дата05.02.2013
Размер249.07 Kb.
ТипУчебно-методическое пособие
  1   2   3


Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волжская государственная академия водного транспорта


Кафедра информатики, систем управления
и телекоммуникации


Е. Ю. Седова


Работа с базой данных. Основы и практика

применения


Типы, структуры, модели данных


учебно-методическое пособие

для студентов очной формы обучения, обучающихся

по специальности 180403, 180404 и 280202


Нижний Новгород

Издательство ФГОУ ВПО ВГАВТ

2009

УДК 681.3.06

С 28


Рецензент

В.И. Логинов – к. т. н., доцент кафедры «ИСУ и Т» ФГОУ ВПО «ВГАВТ».


Седова Е. Ю.

Работа с базой данных. Основы и практика применения. Типы, структуры, модели данных. Учебно-методическое пособие. / Е.Ю. Седова – Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009. – 22 с.


Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очного обучения специальности 180403 – «Эксплуатация судовых энергетических установок» и специальности 280202 – «Инженерная защита окружающей среды» по дисциплине «Информатика» второго года обучения. В учебно-методическом пособии приведены базовые теоретические сведения об основных типах, структурах и моделях данных, базах данных и их системах управления с примерами. Основное внимание уделено рассмотрению реляционной модели данных как наиболее распространенной. Пособие содержит контрольные вопросы для проверки уровня усвоения материала и задания для выполнения лабораторных работ с указаниями по их выполнению.


Рекомендовано к изданию кафедрой информатики, систем управления и телекоммуникации 27.08.2008 г. протокол № 1.


© ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009

Введение


Компьютеры были созданы для решения вычислительных задач, однако со временем они все чаще стали использоваться для построения систем обработки документов, а точнее, содержащейся в них информации. Такие системы обычно и называют информационными. В качестве примера можно привести систему учета отработанного времени работниками предприятия и расчета заработной платы, систему учета продукции на складе, систему учета книг в библиотеке и т.д. Все вышеперечисленные системы имеют следующие особенности: для обеспечения их работы нужны сравнительно низкие вычислительные мощности; данные, которые они используют, имеют сложную структуру.

Другими словами, информационная система требует создания в памяти ЭВМ динамически обновляемой модели внешнего мира с использованием единого хранилища для данных – базы данных. Для дальнейшего обсуждения нам необходимо ввести понятие предметной области.

Предметная область – часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и автоматизации. Предметная область представляется множеством фрагментов. Каждый фрагмент предметной области характеризуется множеством объектов и процессов, использующих эти объекты, а также множеством пользователей, имеющих различные взгляды на предметную область. Например, предприятие представляется цехами, дирекцией, бухгалтерией и т.д.

Словосочетание «динамически обновляемая» означает, что соответствие базы данных текущему состоянию предметной области обеспечивается не периодически, а в режиме реального времени. При этом одни и те же данные могут быть по-разному представлены в соответствии с потребностями различных групп пользователей.

Отличительной чертой баз данных следует считать то, что данные хранятся совместно с их описанием, а в прикладных программах описание данных не содержится. Независимые от программ пользователя данные обычно называются метаданными. В ряде современных систем метаданные, содержащие также информацию о пользователях, форматы отображения, статистику обращения к данным и др. сведения, хранятся в словаре базы данных.

Управление базой данных осуществляет система управления базой данных (СУБД) – важнейший компонент информационной системы. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для отладки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор (компилятор).

Создание первых баз данных и систем управления ими стало возможно лишь с появлением достаточно дешевых и производительных устройств внешней памяти, какими стали жесткие диски (винчестеры), появившиеся во второй половине 60-х годов. В 70-е годы шла интенсивная разработка теоретических вопросов построения баз данных. В результате в начале 80-х годов на рынке появились мощные инструментальные средства проектирования и построения информационных систем. Однако развитие информационных технологий в 90-х привело к появлению новых, более широких требований к обработке и представлению данных. Таким образом, теория баз данных, хотя и располагает впечатляющими достижениями, еще далека от завершения.


Типы, структуры, модели данных


Основные типы данных


Нам известно, что данные, хранящиеся в памяти ЭВМ, представляют собой совокупность нулей и единиц (битов). Биты объединяются в последовательности: байты, слова и т.д. Каждому участку оперативной памяти, который может вместить один байт или слово, присваивается порядковый номер (адрес). Какой смысл заключен в данных, какими бы символами они ни были бы выражены – буквенными или цифровыми – определяется программой обработки.

Все данные необходимые для решения практических задач подразделяются на несколько типов. Понятие типа связывается не только с представлением данных в адресном пространстве, но и со способом их обработки. Любые данные могут быть отнесены к одному из двух типов: основному (простому), форма представления которого определяется архитектурой ЭВМ, или сложному, конструируемому пользователем для решения конкретных задач (см. рис.1).





Рис. 1. Схема классификации данных.


Простые типы данных


Данные простого типа это – символы, числа и т.п. элементы, дальнейшее дробление которых не имеет смысла.

К простым типам данных относятся следующие типы:

  1. Логический;

  2. Строковый;

  3. Численный;

  4. Символьный.

Различные языки программирования могут расширять и уточнять этот список, добавляя такие типы как:

  1. Целый;

  2. Вещественный;

  3. Дата;

  4. Время;

  5. Денежный;

  6. Перечислимый;

  7. Интервальный;

  8. и т. д.…

Из элементарных данных формируются структуры (структурированные типы) данных.


Структуры данных


Структурированные типы данных предназначены для задания сложных структур данных. Структурированные типы данных конструируются из элементов, называемых компонентами, которые, в свою очередь, могут обладать структурой.

Перечислим некоторые структуры данных.

Массив – простая совокупность элементов данных одного типа, средство оперирования группой данных одного типа. Отдельный элемент массива задается индексом. Массив может быть одномерным, двумерным и т.д. Разновидностями одномерных массивов переменной длины являются структуры типа кольцо, стек, очередь и двухсторонняя очередь.

Запись – совокупность элементов данных разного типа. В простейшем случае запись содержит постоянное количество элементов, которые называют полями. Совокупность записей одинаковой структуры с общим именем называется файлом.

Для того чтобы иметь возможность извлекать из совокупности записей отдельную запись, каждой записи присваивают уникальную метку (ей может быть номер), которая служит идентификатором записи и располагается в отдельном поле. Этот идентификатор называют ключом.

Если структуры данных – массив или запись – занимают в памяти ЭВМ постоянный объем, их называют статическими структурами.


Ссылочные типы данных


Ссылочный тип данных (указатели) предназначен для обеспечения возможности указания на другие данные. Указатели характерны для языков процедурного типа, в которых есть понятие области памяти для хранения данных. Ссылочный тип данных предназначен для обработки сложных изменяющихся структур, например деревьев, графов, рекурсивных структур.

Имеется ряд структур, которые могут изменять свою длину – так называемые динамические структуры. К ним относятся дерево, список, ссылка, стек, очередь.


Обобщенные структуры или модели данных


Более сложный тип данных может включать рассмотренные структуры в качестве элементов. Например, элементами записи может быть массив, стек, дерево и т.д.

Существует большое разнообразие сложных типов данных, но исследования, проведенные на большом практическом материале, показали, что среди них можно выделить несколько наиболее общих. Обобщенные структуры называют также моделями данных, т.к. они отражают представление пользователя о данных реального мира.

Любая модель данных должна содержать три компоненты: структуру данных, описывающую точку зрения пользователя на представление данных; набор допустимых операций, выполняемых на структуре данных; ограничения целостности – механизм поддержания соответствия данных предметной области на основе формально описанных правил.

Модель данных предполагает, как минимум, наличие языка определения данных (ЯОД), описывающего структуру их хранения, и языка манипулирования данными (ЯМД), включающего операции извлечения и модификации данных.


База данных и система управления

базой данных


Дадим ряд определений.

Базой данных (БД) называется совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных программ (ГОСТ 20886-85) [4].

Базой данных называется именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области [5].

Обращение к БД осуществляется с помощью специальной программы, чаще комплекса программ, – системы управления базами данных (СУБД). Использование СУБД обеспечивает лучшее управление данными и более удобное хранение их. Основными функциями СУБД является управление данными во внешней памяти (на дисках); управление данными в оперативной памяти; журнализация изменений и восстановление базы данных после сбоев; поддержание языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно, современная СУБД содержит следующие компоненты: ядро, отвечающее за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию; процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание машинно-независимого исполняемого внутреннего кода; подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД; сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

В зависимости от того, какая модель данных положена в основу БД, классифицируются базы данных. По типу управляемой базы данных классифицируются системы управления базами данных. Они подразделяются на:

  1. иерархические;

  2. сетевые;

  3. реляционные

  4. и постреляционные (объектно-реляционные, объектно-ориентированные).

В процессе исторического развития в СУБД последовательно применялись следующие модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная. В последнее время к проектированию СУБД применяется объектно-ориентированный подход.

По архитектуре организации хранения данных СУБД подразделяются на локальные (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере) и распределенные СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

Существует классификация по способу доступа к базе данных.

По ней СУБД подразделяются на файл-серверные и клиент-серверные.

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на центральный процессор сервера, а недостатком – высокая нагрузка на локальную сети.

Примерами файл-серверных СУБД могут быть СУБД Microsoft Access, Borland Paradox.

Клиент-серверные СУБД состоят из клиентской части (которая входит в состав прикладной программы) и сервера. Они в отличие от файл-серверных СУБД обеспечивают разграничение доступа между пользователями, мало загружают сеть и клиентские машины. Сервер является внешней по отношению к клиенту программой, и при необходимости его можно заменить другим. Недостатком этой архитектуры является необходимость больших вычислительных ресурсов, потребляемых сервером. Примеры таких СУБД: Firebird, Interbase, MS SQL Server, Sybase, Oracle, PostgreSQL, MySQL и т. д.


Реляционная модель данных


Реляционная модель предложена сотрудником компании IBM Е.Ф. Коддом в 1970 г.

Наиболее распространенная трактовка реляционной модели данных принадлежит К. Дейту. Согласно Дейту реляционная модель состоит из трех частей:

  1. Структурной части;

  2. Целостной части;

  3. Манипуляционной части.

Структурная часть описывает, какие объекты рассматриваются реляционной моделью. Постулируется, что единственной структурой данных, используемой в реляционной модели, являются нормализованные n-арные отношения.

Целостная часть описывает ограничения специального вида, которые должны выполняться для любых отношений в любых реляционных базах данных. Это целостность сущностей и целостность внешних ключей.

Манипуляционная часть описывает два эквивалентных способа манипулирования реляционными данными – реляционную алгебру и реляционное исчисление.

В настоящее время эта модель является фактическим стандартом, на который ориентируются практически все современные коммерческие СУБД.

  1   2   3

Похожие:

Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconБазы данных и системы управления базами данных
Записная книжка является базой данных, в которую записывается информация о людях (фамилия, телефон, адрес электронной почты и т д.)....
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconЛабораторная работа №2 Работа с электронной таблицей, как с базой данных
Создать таблицу со следующими полями: Фамилия, Дата рождения, Место рождения, Пол. Заполнить данными в 5 строках. Затем осуществить...
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconКонноли Т., Бегг К., Страчан А. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. 2-е издание
Копейкин М. В., Спиридонов В. В., Шумова Е. О. Базы данных. Основы sql реляционных баз данных: Учеб пособие. – Спб.: Сзту, 2004....
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconМатематические основы проектирования реляционных баз данных и языки манипулирования базой данных Учебная программа для направления специальности
Гаращук Михаил Степанович – доцент кафедры высшей алгебры и защиты информации механико-математического факультета Белорусского государственного...
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconОкно программы ms excel 2 Основные понятия ms excel. 2 Адреса ячеек 3 Типы данных в ячейках электронной таблицы 5
Средства Excel для работы с данными списка. Работа с электронной таблицей как с базой данных 9
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconТемы 10-11. Основы работы с базой данных rlms. (8 часов) Занятие Использование данных семейного и индивидуального файла. Исходные файлы базы данных на начало занятия. Номера соответствуют номеру раунда
Исходные файлы базы данных на начало занятия. Номера соответствуют номеру раунда
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconКоллекция колонок табличного поля
Поставщики данных обеспечивают специальный интерфейс, через который табличное поле получает данные. Само табличное не работает с...
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconТематическое планирование по теме: База данных. Прикладная среда система управления базой данных Access. 10 класс
Тематическое планирование по теме: База данных. Прикладная среда – система управления базой данных Access
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconСтатья посвящена описанию речевой базы данных русского языка, разработанной в Институте системного анализа ран при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований
Рассматриваются вопросы, связанные с разработкой структуры базы данных, подбором текстовых материалов, вводом и разметкой речевых...
Е. Ю. Седова Работа с базой данных. Основы и практика iconУправления базой данных Access
Создать структуру таблицы базы данных «Расписание поездов», содержащую следующие поля: номер поезда, исходный пункт отправления,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница