Файл: 02_konspekt.doc

---

4. § 4. Базы данных и системы управления базами данных

1. 4.1. Понятие информационной системы

Базы данных - важнейшая составная часть информационных систем.Здесь мы ограничимся лишь кратчайшими общими сведениями об информационных системах, сосредоточив внимание на базах данных как таковых.

Информационные системы предназначены для хранения и обработки больших объемов информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги и т.д. Любая информационная система должна выполнять три основные функции: ввод данных, запросы по данным, составление отчетов.

Ввод данных.Система должна предоставлять возможность накапливания и упорядочивания данных. Необходимо обеспечить просмотр этих данных, внесение в них изменений и дополнений с тем, чтобы поддерживать актуальность информации.

Запросы по данным.В системе должна существовать возможность находить и просматривать отдельные части накопленной информации.

Составление отчетов. Время от времени возникает необходимость обобщать и анализировать большую группу данных (или даже все данные) информационной системы, представляя ее в виде документа.

Обслуживание информационных систем, реализованных в письменном (бумажном) виде, сопряжено со многими трудностями: чем больше информационная система, тем больше бумаги (карточек) и места требуется для их хранения (в этом можно убедиться на примере библиотеки); много времени тратится на поиск нужной информации. Сложности возникают при обновлении, анализе и обработке данных.

Предположим мы хотим собрать информацию про альбомы музыкальных групп. Пусть имеется информация о некоторых альбомах: 1965, LedZeppelin4,Lp,Help!,Atlantic, 1971.Lp(England), EMI. 1970, Flash Gordon, Parlophone, 1980, Led Zeppelin 3, Soundtrack, Lp, Atlantic. Этот список мало о чем говорит. Извлечь какую-либо информацию из этого набора данных практически невозможно.

Представим данные в виде табл. 1.

Таблица 1 Информация об альбомах музыкальных групп

Название альбома	Год выпуска	Тип	Фирма альбома
Help!	1965	Lp(England)	Parlophone
LedZeppelin4	1971	Lp	Atlantic
Led Zeppelin 3	1970	Lp	Atlantic
Flash Gordon	1980	Soundtrack	EMI

---

Теперь воспринимать и использовать информацию стало гораздо удобнее. Представленная таблица является информационной моделью.Объектами, отраженными в этой модели, являются музыкальные альбомы (групп), причем все данные взаимосвязаны.

2. 4.2. Виды структур данных

В информатике совокупность взаимосвязанных данных называется информационнойструктурой,илиструктурой данных. В нашем примере объектами модели являются музыкальные альбомы. Свойства же этих объектов находятся в столбцах таблицы («Название альбома», «Год выпуска», «Тип альбома», «Фирма»), их называютатрибутамиобъектов. Таким образом, каждая строка таблицы - есть совокупность атрибутов объекта. Такую строку называют записью,а столбец -полем записи.

Помимо сведений, указанных в атрибутах, табличная организация данных позволяет получить дополнительную информацию. К примеру, нетрудно узнать (в предположении, что наша табл. 1 заполнена данными):

• какая группа выпустила больше альбомов за определенный период;

• число альбомов данной группы;

• сколько имеется альбомов типа Soundtrack(музыка к фильму);

• какая фирма выпустила наибольшее число альбомов данной группы.

Табличная организация данных называется также реляционной.Кроме табличной структуры данных существуют другие виды структурной организации данных.

Для иерархических структурхарактерна подчиненность объектов нижнего уровня объектам верхнего уровня. Важно отметить, что в дереве, между верхними и нижними объектами, задано отношение «один ко многим» (т.е. одной группе соответствует много альбомов, одному альбому соответствует много песен).

Рис. 4.1.Пример иерархической организации данных

Несмотря на то, что в атрибутах, описывающих песню, нет названия альбома, глядя на дерево по линиям связи можно сказать, какая песня принадлежит альбому. Благодаря линиям связи можно определить принадлежность альбома группе. Из данной иерархической структуры можно узнать:

• в каком альбоме больше песен;

• число альбомов выпущенных группой;

• есть ли в альбомах одинаковые песни и т.д.

Сетевую структуру данных можно представить в виде схемы

Рис. 4.2 Пример сетевой организации данных

---

Глядя на рис. 2.23, можно определить, какими инструментами владеет музыкант, является ли он вокалистом. В этом случае есть два уровня взаимосвязанных объектов, но отношение между ними «многие ко многим».

Пусть в этой сетевой структуре данные о музыкантах и «инструментах» состоят из следующих атрибутов: музыкант - ФИО, рост, цвет волос, время рождения; инструмент- название инструмента, какой фирмой изготовлен инструмент.

Тогда схема позволяет ответить на следующие вопросы:

• гитары какой фирмы предпочитает большинство музыкантов;

• какой музыкант владеет наибольшим количеством инструментов и др.

Построение структуры данных происходит в следующем порядке:

• определяются объекты описания;

• определяются структуры этих объектов;

• выбирается тип структуры, отображающий отношения между объектами (табличная, иерархическая, сети);

• строится конкретная информационная структура.

---

3. 4.3. Виды баз данных

Дадим основное определение. База данных - это реализованная с помощью компьютера информационная структура (модель), отражающая состояние объектов и их отношения.

Следует учесть, что это определение не является единственно возможным. Информатика в отношении определений чаще всего не похожа на математику с ее полной однозначностью. Если подойти к понятию «база данных» с чисто пользовательской точки зрения, то возникает другое определение: база данных - совокупность хранимых операционных данных некоторого предприятия.

Поскольку основу любой базы данных составляет информационная структура, базы данных делят на три рассмотренные выше типа: табличные (реляционные), сетевые, иерархические.

Опыт использования баз данных позволяет выделить общий набор их рабочих характеристик:

• полнота- чем полнее база данных, тем вероятнее, что она содержит нужную информацию (однако, не должно быть избыточной информации);

• правильная организация- чем лучше структурирована база данных, тем легче в ней найти необходимые сведения;

• актуальность -любая база данных может быть точной и полной, если она постоянно обновляется, т.е. необходимо, чтобы база данных в каждый момент времени полностью соответствовала состоянию отображаемого ею объекта;

• удобство для использования- база данных должна быть проста и удобна в использовании и иметь развитые методы доступа к любой части информации.

Соответственно возможностям организации реляционных, иерархических и сетевых информационых структур, существуют и аналогичные виды баз данных. В них данные представлены в формах, адекватных соответствующим структурам. Однако иерархические и сетевые базы данных являются гораздо менее распространенными, чем реляционные и не могут быть реализованы с помощью наиболее популярных СУБД.

4. 4.4. Состав и функции систем управления базами данных

База данных предполагает наличие комплекса программных средств, обслуживающих эту базу данных и позволяющих использовать содержащуюся в ней информацию. Такие комплексы программ называют СУБД. СУБД - это программная система, поддерживающая наполнение и манипулирование данными, представляющими интерес для пользователей при решении прикладных задач. Иными словами, СУБД является интерфейсом между базой данных и прикладными задачами.

---