Специальность «Информационные системы и технологии» шифр Учебная дисциплина «Управление данными» Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ В БАЗЫ ДАННЫХ 1 Основные понятия, используемые в базах данных. Структуризация и представление данных. 2 Основы построения моделей данных

Литература 1.Базы данных: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. Заведений / А.В. Кузин, С.В. Левонисова. – 2-е изд. стер. – М.: Издательский центр «Академия», Марков А.С., Лисовский К.Ю. Базы данных. Введение в теорию и методологию: Учебник. –М.: Финансы и статистика, Теория и практика построения баз данных. 8- е изд. / Д. Крёнке. –СПб: Питер, 2003.

Данные - это основа информации и они относятся к способу представления, хранения и элементарным операциям обработки информации. База данных (БД) - это данные, организованные в виде набора записей определенной структуры и хранящиеся в файлах, где, помимо самих данных, содержится описание их структуры. Система управления базами данных (СУБД) - это система, обеспечивающая ввод данных в БД, их хранение и восстановление в случае сбоев, манипулирование данными, поиск и вывод данных по запросу пользователя.

Вариантом структуризации (упорядочивания) информации может быть декомпозиция исходной информации по определённым признакам. Декомпозиция - это разбиение объекта на составные части. Критерий декомпозиции - это характеристика, на основе которой производится разбиение.

Структуризация и построение иерархического дерева шаров Рисунок 1 - Первый вариант дерева шаров Рисунок 2 - Второй и третий варианты дерева шаров

Виды баз данных В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

Информационная система это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно- программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем. Компьютерная база данных это организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти ЭВМ и постоянного применения. Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.

Модель данных - это некоторая абстракция, которая, применительно к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию, то есть сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязь между ними. Физическая модель данных оперирует категориями, касающимися организации внешней памяти и структур хранения, используемых в данной операционной среде.

Модели данных Инфологические и семантические модели отражают в естественной и удобной для разработчиков и других пользователей форме информационно-логический уровень абстрагирования, связанный с фиксацией и описанием объектов предметной области, их свойств и их взаимосвязей.

Модели данных Документальные модели данных соответствуют представлению о слабоструктурированной информации, ориентированной в основном на свободные форматы документов, текстов на естественном языке. Тезаурусные модели основаны на принципе организации словарей, содержат определенные языковые конструкции и принципы их взаимодействия в заданной грамматике.

Модели данных Дескрипторные модели - самые простые из документальных моделей, они широко использовались на ранних стадиях использования документальных баз данных. В этих моделях каждому документу соответствовал дескриптор - описатель. Этот дескриптор имел жесткую структуру и описывал документ в соответствии с теми характеристиками, которые требуются для работы с документами в разрабатываемой документальной БД. Когда один тип объекта модели данных является главным, а все нижележащие – подчиненными, то такая модель данных называется иерархической. Иерархические модели данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй объекты второго уровня и т. д.

Модели данных В случае если любой тип данных одновременно может быть главным и подчиненным, то такая модель данных называется сетевой. Сетевая модель данных логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных. В случае если модель данных строится по принципу взаимосвязанных таблиц, то она называется реляционной.

Рисунок 3 – Процедура структуризации неструктурированных данных в форме реляционной модели данных

Рисунок 4 – Структура таблиц при организации реляционной базы данных

Поля это различные характеристики (иногда говорят атрибуты) объекта. Значения полей в одной строчке относятся к одному объекту. Разные поля отличаются именами. А чем отличаются друг от друга разные записи? Записи различаются значениями ключей. Главным ключом в базах данных называют поле (или совокупность полей), значение которого не повторяется у разных записей.

Рисунок 5 – Пример образования простого и составного ключа в реляционной базе данных

Числовой тип имеют поля, значения которых могут быть только числами. Например, в БД «Погода» три поля числового типа: ТЕМПЕРАТУРА, ДАВЛЕНИЕ, ВЛАЖНОСТЬ. Символьный тип имеют поля, в которых будут храниться символьные последовательности (слова, тексты, коды и т.п.). Примерами символьных полей являются поля АВТОР и НАЗВАНИЕ в БД «Домашняя библиотека»; поле ТЕЛЕФОН в БД «Школы».

Тип «дата» имеют поля, содержащие календарные даты в форме «день/месяц/год» (в некоторых случаях используется американская форма: месяц/день/год). Тип «дата» имеет поле ДЕНЬ в БД «Погода». Логический тип соответствует полю, которое может принимать всего два значения: «да» «нет» или «истина» «ложь» или (по-английски) «true» «false».

Принципы построения систем управления баз данных следуют из требований, которым должна удовлетворять организация баз данных: 1.Производительность и готовность. 2.Минимальные затраты. 3.Простота и легкость использования. 4.Простота внесения изменений. 5.Возможность поиска. 6.Целостность. 7.Безопасность и секретность.

Контрольные вопросы: 1.Дайте понятие данных и декомпозиции данных. Приведите примеры. 2.Дайте понятие базы данных и системы управления базами данных. 3.Дайте определение фактографических и документальных баз данных. 4.Дайте определение модели данных. Перечислите и охарактеризуйте их основные виды. 5.Дайте понятие и характеристику реляционной модели данных. 6.Перечислите основные принципы построения систем управления базами данных.