БАЗЫ ДАННЫХ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Информационные системы

2 Определения База данных (БД) – это хранилище данных о некоторой предметной области, организованное в виде специальной структуры. Важно: данные о некоторой области (не обо всем) упорядоченные Система управления базой данных (СУБД) – это программное обеспечение для работы с БД. Функции: поиск информации в БД выполнение несложных расчетов вывод отчетов на печать редактирование БД Информационная система = БД + СУБД! ! !

3 Типы информационных систем локальные ИС БД и СУБД находятся на одном компьютере. файл-серверные БД находится на сервере сети (файловом сервере), а СУБД на компьютере пользователя. клиент-серверные БД и основная СУБД находятся на сервере, СУБД на рабочей станции посылает запрос и выводит на экран результат.

4 Локальные ИС БД СУБД автономность (независимость) с БД работает только один человек сложно обновлять при большом количестве пользователей практически невозможно «стыковать» изменения, вносимые несколькими пользователями

5 Файл-серверные ИС БД СУБД несколько человек работают с одной базой основную работу выполняют рабочие станции (РС), они должны быть мощными для поиска строки на РС копируется вся БД – нагрузка на сеть слабая защита от взлома (только на РС) проблемы при одновременном изменении с разных РС

6 Клиент-серверные ИС БД СУБД-клиент основную работу выполняет сервер проще модернизация (только сервер) по сети идут только нужные данные защита на сервере (сложнее взломать) разделение доступа (очередь заданий) запрос на SQL ответ СУБД-сервер: MS SQL Server Oracle MySQL SQL (Structured Query Language) – язык структурных запросов сложность настройки высокая стоимость ПО (тысячи $)

БАЗЫ ДАННЫХ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Этапы и требования к разрабатываемым СУБД

8 Требования к БД В эксплуатации БД должна удовлетворять набору требований: функциональность и адаптированность ; производительность обработки транзакций; пропускная способность; время реакции ; безопасность.

9 Этапы проектирования БД ИТ - проекты по созданию БД включают в себя следующие этапы : 1. Определение стратегии построения системы. 2. Анализ требований к БД. 3. Проектирование БД. 4. Реализация БД. 5. Тестирование. 6. Внедрение БД.

БАЗЫ ДАННЫХ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Тема 2. Базы данных

11 Типы баз данных табличные БД данные в виде одной таблицы сетевые БД набор узлов, в котором каждый может быть связан с каждым. иерархические БД в виде многоуровневой структуры реляционные БД (99,9%) набор взаимосвязанных таблиц

12 Табличные БД Фамилия ИмяАдрес Телефон Петров ВасяСуворовский пр., д. 32, кв Иванов ДимаКирочная ул., д.25, кв Модель – картотека Примеры: записная книжка каталог в библиотеке Петров Вася Суворовский пр., д. 32, кв записи 1)самая простая структура 2)все другие типы БД используют таблицы во многих случаях – дублирование данных: поля А.С. Пушкин Сказка о царе Салтане 20 стр. А.С. Пушкин Сказка о золотом петушке 12 стр.

13 Табличные БД 1. Количество полей определяется разработчиком и не может изменяться пользователем. 2. Любое поле должно иметь уникальное имя. 3. Поля могут иметь различный тип: строка символов (длиной до 255 символов) вещественное число (с дробной частью) целое число денежная сумма дата, время, дата и время логическое поле (истина или ложь, да или нет) многострочный текст (МЕМО) рисунок, звук или другой объект (объект OLE) 4. Поля могут быть обязательными для заполнения или нет. 5. Таблица может содержать сколько угодно записей (это количество ограничено только объемом диска); записи можно добавлять, удалять, редактировать, сортировать, искать.

14 Ключевое поле (ключ таблицы) Ключевое поле (ключ) – это поле (или комбинация полей), которое однозначно определяет запись. В таблице не может быть двух записей с одинаковым значением ключа. Потенциальные ключи. Уникальность. В таблице нет двух разных строк с одинаковыми значениями в потенциальном ключе. Таким образом будет обеспечено однозначность, например, в процессе возможного поиска по ключу. Неизбыточность. Нельзя забрать один из столбиков с ключа, так, чтобы ключ не утратил уникальности. Этим будет обеспечена своеобразная минимальность информации, которая нужна для поиска.

15 Ключевое поле (ключ таблицы) Первичные ключи. Первичный ключ - это один из потенциальных ключей. Тот, который во время анализа и оценки окажется более оптимальным. Альтернативные ключи. Первичный ключ может быть только один на всю таблицу. После выбора первичного ключа из набора потенциальных ключей, ключи, оставшиеся называются альтернативными. Внешние ключи. В первой таблице столбец "Код работника" называется внешним ключом. Понятно, что он не может существовать без соответствующей строки второй таблицы, в которой столбец "Код работника" является первичным ключом. Вторая таблица является своеобразным справочником фамилий для первой.

16 Сетевые БД Сетевая БД – это набор узлов, в которых каждый может быть связан с каждым (схема дорог). БГ А В лучше всего отражает структуру некоторых задач (сетевое планирование в экономике) сложно хранить информацию о всех связях запутанность структуры Можно хранить в виде таблицы, но с дублированием данных! ! ! Старые Васюки Новые Васюки Средние Васюки Васюки

17 Иерархические БД Иерархическая БД – это набор данных в виде многоуровневой структуры (дерева). Мои документы Мой компьютер Сетевое окружение Мои рисунки Моя музыка Мои видеозаписи С:С: A: D: Учебники Задания Рабочий стол Рисунки

18 Иерархические БД Прайс-лист: Продавец (уровень 1) Товар (уровень 2) Модель (уровень 4) Цена (уровень 5) Изготовитель (уровень 3) $306 $312 S93 X93B Sony Phillips Samsung Мониторы Принтеры Кей

19 Иерархические БД Приведение к табличной форме: Продавец ТоварИзготовитель МодельЦена Кей МониторSonyS93$306 Кей МониторSonyX93B$312 Key МониторPhillips190 B5 CG$318 Кей МониторSamsungSyncMaster 193P$452 … дублирование данных при изменении адреса фирмы надо менять его во всех строках нет защиты от ошибок ввода оператора (Кей – Key), лучше было бы выбирать из списка

БАЗЫ ДАННЫХ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Тема 3. Реляционные базы данных

21 Реляционные БД 1970-е гг. Э. Кодд, англ. relation – отношение. Реляционная база данных – это набор простых таблиц, между которыми установлены связи (отношения) с помощью числовых кодов. Продавцы Код Название Адрес Телефон Сайт Изготовители Код Название Страна Сайт Модели Код Название Код изготовителя Товары Код Название Прайс-лист Код записи Код продавца Код изготовителя Код товара Код модели Цена

22 Реляционные БД нет дублирования информации; при изменении адреса фирмы достаточно изменить его только в таблице Продавцы; защита от неправильного ввода: можно выбрать только фирму, которая есть в таблице Продавцы; механизм транзакций: любые изменения вносятся в базу только тогда, когда они полностью завершены. сложность структуры (не более таблиц); при поиске надо обращаться к нескольким таблицам; нужно поддерживать целостность: при удалении фирмы-продавца надо удалять все связанные записи (автоматически, каскадное удаление).

23 Связи между таблицами Один к одному («1-1») – одной записи в первой таблице соответствует ровно одна запись во второй. Применение: выделение часто используемых данных. Код Фамилия Имя 1Иванов Кузьма 2Петров Василий … Код Год рожд.Адрес 11992Суворовский, д.20, кв Кирочная, д. 30, кв 18 … 1 1 Один ко многим («1- ») – одной записи в первой таблице соответствует сколько угодно записей во второй. Код Название 1Монитор 2Винчестер … Код Код товара Цена … 1 товары прайс-лист

24 Связи между таблицами Многие ко многим (« - ») – одной записи в первой таблице соответствует сколько угодно записей во второй, и наоборот. Код Фамилия 1Иванов 2Петров … Код Название 1История 2География 3Биология … Реализация – через третью таблицу и две связи «1- ». Код Фамилия 1Иванов 2Петров … Код Название 1История 2География 3Биология … Код Код учителя Код предмета Класс 1119-А 2128-Б 3237-В … расписание учителя предметы 1 1

25 Нормализация базы данных (1 н.ф.) Нормализация – это разработка такой структуры БД, в которой нет избыточных данных и связей. Любое поле должно быть неделимым. Фамилия и имя Иванов Петр Петров Иван … Фамилия Имя Иванов Петр Петров Иван …… Не должно быть полей, которые обозначают различные виды одного и того же, например, товаров. Год БананыКиви … Год Код товара Кол-во … Код Товар 1Бананы 2Киви … 1

26 Нормализация базы данных (2 и 3 н.ф.) Любое поле должно зависеть только от ключа (ключ – это поле или комбинация полей, однозначно определяющая запись). Код НазваниеЦена 1Монитор р. 2Винчестер р. … Не должно быть полей, которые могут быть найдены с помощью остальных. Код ТоварЦена за тонну Кол-во, тонн Стоимость 1Бананы Киви … товары зависит не только от названия товара! прайс-лист

27 Поиск в базах данных Линейный поиск – это перебор всех записей до тех пор, пока не будет найдена нужная. Код Фамилия 1Сидоров 2Ветров … 1024Померанцев Иванов? 1024 сравнения! данные не надо предварительно готовить низкая скорость поиска

28 Двоичный поиск 1. Разделить область поиска на две равные части. 2.Определить, в какой половине находится нужный объект. 3. Перейти к шагу 1 для этой половины. 4. Повторять шаги 1-3 пока объект не будет «пойман». 1. Разделить область поиска на две равные части. 2.Определить, в какой половине находится нужный объект. 3. Перейти к шагу 1 для этой половины. 4. Повторять шаги 1-3 пока объект не будет «пойман».

29 Поиск в базах данных 1Андреев 2Барсуков … 512Ковалев … 1023Юрьев 1024Яшин Двоичный поиск в БД – требует предварительной сортировки. Иванов? 1Андреев … 255Журов … 512Ковалев … 1024Яшин … 255Журов … 383Игнатьев … 512Ковалев … Сколько сравнений? ? ? записи надо отсортировать по нужному полю можно использовать только для одного поля. быстрый поиск 11 сравнений!

30 Поиск по индексам Индекс – это вспомогательная таблица, которая предназначена для быстрого поиска в основной таблице по выбранному столбцу. Таблица Номер ДатаТовар Количество Киви Бананы Апельсины 10 Индексы: по дате Номер Дата по товарупо количеству Номер Товар 3Апельсины 2Бананы 1Киви Номер Количество

31 Поиск по индексам Алгоритм: 1) двоичный поиск по индексу – найти номера нужных записей; 2) выбрать эти записи по номерам из основной таблицы. индексы занимают место на диске; при изменении таблицы надо перестраивать все индексы (в СУБД – автоматически). двоичный поиск по всем столбцам, для которых построены индексы