Базы данных

База   данных   может   быть   в   монопольном   распоряжении пользователя  одного персонального компьютера. В этом случае она размещается   только   на   дисках   данного   компьютера   и   к информационной   базе   не   обеспечивается   одновременный   доступ нескольких   пользователей.   При   наличии   сети   персональных компьютеров   открывается   возможность   хранить   и   использовать централизованные базы данных, размещаемые на машине–сервере, в многопользовательском режиме. Это позволяет классифицировать базы данных по способу доступа к данным. Согласно этой классификации, базы данных делятся на  базы данных с локальным доступом  и базы данных с сетевым доступом. Для всех современных баз данных можно организовать сетевой доступ с многопользовательским режимом работы.

Существуют   разные   подходы   к   организации   баз   данных. Иерархические   базы   данных  —   в   основе   данной   модели   лежит иерархическая модель данных. В этой модели имеется один главный объект и остальные — подчиненные — объекты, находящиеся на разных уровнях   иерархии.   Взаимосвязи   объектов   образуют   иерархическое дерево   с   одним   корневым   объектом.   Иерархическая   БД   состоит   из упорядоченного набора нескольких экземпляров одного типа дерева. Автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками.   Основное   правило:   никакой   потомок   не   может существовать без своего родителя.

Другой   подход   к   организации   баз   данных   —  сетевые   базы данных. Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись–потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков.

К современным базам данных относят  реляционные системы. Реляционные   системы   далеко   не   сразу   получили   широкое распространение. В то время как основные теоретические результаты в этой области были получены еще в 70–х годах и тогда же появились первые   прототипы   реляционных   СУБД,   долгое   время   считалось невозможным добиться эффективной реализации таких систем. Однако постепенное   накопление   методов   и   алгоритмов   организации реляционных баз данных и управления ими привели к тому, что уже в середине 80–х годов реляционные системы практически вытеснили с мирового   рынка   ранние   СУБД.   Реляционная   модель   данных основывается   на   математических   принципах,   вытекающих непосредственно   из   теории   множеств   и   логики   предикатов.   Эти принципы впервые были применены в области моделирования данных в конце 60–х годов доктором Е.Ф. Коддом, в то время работавшим в IBM, а впервые опубликованы в 1970 г.

Реляционные базы данных характеризуются  тем, что информация в них хранится в одной или нескольких таблицах. Между таблицами могут существовать связи по ключевым значениям. При  дальнейшем изложении   под   базой   данных   мы   будем   понимать   реляционную компьютерную базу данных.

Каждая   таблица   состоит   из   строк   и   столбцов,   которые   в компьютерной   базе   данных   называются   записями   и   полями соответственно. Каждая запись содержит информацию об отдельном объекте системы: одном  ученике в школе, одной книге  в библиотеке и т.п.   А   каждое   поле  —  это   определенная   характеристика   (свойство, атрибут) объектов: фамилия  ученика, год рождения, название книги, автор книги и т.п. Поля таблицы  должны иметь несовпадающие имена. Каждое поле таблицы имеет определенный тип. Тип — это множество значений,   которые   поле   может   принимать,   и   множество   операций, которые можно выполнять  над этими значениями. Существуют четыре основных   типа   для   полей   баз   данных:   символьный,   числовой, логический и дата. Например, для полей таблицы  «Библиотека» могут быть установлены  следующие типы (табл. 1):

Таблица 1

Поле	Тип
Автор, название, издательство	Символьный
Инв_номер, год_изд	Числовой
Дата_поступления	Дата

 

Чтобы автоматизировать процесс  нужных записей в таблицах баз  данных,   необходимо   указать   поле   или   несколько   полей,   значения которых позволяют  однозначно выбрать из всей совокупности записей в таблице   именно   ту   запись,   которая   интересует   запрашивающего информацию. Такое поле или группа полей называется  первичным ключом  или просто  ключом  таблицы.  Значение  первичного  ключа должно   быть   уникальным.   Для   каждой   таблицы   реляционной   базы данных   должен   быть   определен   первичный   ключ.  

Первичный ключ не допускает  значение Null. Если первичный ключ   состоит   из   одного   поля,   он   считается   простым.   В   противном случае, то есть если ключ образован из нескольких полей, его называют составным.

Важным требованием, предъявляемым  к таблицам реляционной модели,   является   нормализация   данных,   представленных   таблицей. Первично нормализованная таблица содержит строки, в которых для каждого  атрибута может быть только одно значение. Это соответствует требованиям   недопустимости   множественных   и   повторяющихся структур данных. Ненормализованной таблице обычно соответствует одна или несколько  нормализованных таблиц.

Понятие нормальной формы  было введено  Эдгаром Коддом  при создании   реляционной   модели   баз   данных.   Основное   назначение нормальных   форм   —   приведение   структуры   базы   данных   к   виду, обеспечивающему  минимальную   избыточность.   Устранение избыточности производится за счет декомпозиции отношений (таблиц) таким образом, чтобы свести к минимуму функциональные зависимости  между их атрибутами (полями).

Нормализация   может   применяться   к   таблице,   первоначально отвечающей следующим  требованиям:

● Таблица содержит нуль или более записей.

● Все записи таблицы  имеют одно и то же множество полей, причем одноименные поля относятся  к одинаковым типам данных.

● Таблица не может содержать  двух полностью идентичных записей. Приведем два примера первых двух нормальных форм. Первая нормальная   форма   (1NF).  Таблица   находится   в   первой   нормальной форме, если каждый ее атрибут атомарен и  все строки различны. Под выражением   «атрибут   атомарен»   понимается,   что   атрибут   может содержать  только одно значение. Таким образом, не соответствуют 1NF таблицы,   в   полях   которых   могут   храниться   списки   значений.   Для приведения   таблицы   к   1NF   обычно   требуется   разбить   таблицу   на несколько  отдельных таблиц, например, исходная, ненормализованная, таблица (табл. 2):

Таблица 2

Сотрудник	Номер телефона
Иванов И. П.	25–56–82 39–89–34
Семенова А. Ю.	58–92–34

 

Таблица, приведенная к 1NF (табл. 3):

Таблица 3

Сотрудник	Номер телефона
Иванов И. П.	25–56–82
Иванов И. П.	39–89–34
Семенова А. Ю.	58–92–34

 

Теперь   разберем   пример   второй   нормальной   формы   (2NF). Таблица находится  во второй нормальной форме, если она  находится в первой нормальной форме, и при этом любой ее атрибут, не входящий в состав первичного ключа, функционально полно зависит  от первичного ключа.   Функционально   полная   зависимость   означает,   что   атрибут функционально зависит от всего первичного ключа, но при этом не находится  в  функциональной   зависимости   от   какой–либо   его  части. Пример приведения таблицы ко второй нормальной форме (табл. 4):

Таблица 4

Сотрудник	Должность	Зарплата
Иконников	Директор	30 000
Семенов	Завуч	25 000
Селезнева	Завуч	25 000

В результате приведения к 2NF получим две таблицы (табл. 5 и 6):

Таблица 5

Сотрудник	Должность
Иконников	Директор
Семенов	Завуч
Селезнева	Завуч

Таблица 6

Должность	Зарплата
Директор	30 000
Завуч	25 000

 

Обычно   выделяют   пять   нормальных   форм.  

Объекты базы данных

Если в базе нет никаких  данных (пустая база), то это все равно  полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все–таки есть  —  это  структура базы. Она определяет методы занесения данных и хранения их в  базе. Простейший «не компьютерный»  вариант базы данных  — деловой  ежедневник, в котором каждому  календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от   записных   книжек,   рабочих   тетрадей   и   прочей   писчебумажной продукции.

Базы данных могут содержать  различные объекты. Основными объектами  любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных   имеет   хотя   бы   одну   таблицу.   Соответственно   структура простейшей базы данных тождественно равна структуре  ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы  образуют столбцы  и строки. Их аналогами  в простейшей базе данных являются  поля и записи.  Если записей в  таблице пока нет, значит, ее структура  образована только набором   полей.   Изменив   состав   полей   базовой   таблицы   (или   их свойства),   мы   изменяем   структуру   базы   данных   и   соответственно получаем новую  базу данных.

Рассмотрим   объекты   базы   данных   (на   примере   СУБД OpenOffice.org Base).

Таблицы — это основные объекты любой базы данных. Во–первых, в   таблицах   хранятся   все   данные,   имеющиеся   в   базе,   а   во–вторых, таблицы хранят и структуру базы (поля, их типы и свойства). Таблица предназначена для хранения данных в виде записей (строк) и полей (столбцов).   Обычно   каждая   таблица   используется   для   хранения сведений по одному конкретному вопросу.

Запросы. Эти   объекты   служат   для   извлечения   данных   из   таблиц   и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют   такие   операции,   как   отбор   данных,   их   сортировку   и фильтрацию. С помощью запросов можно выполнять преобразования данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое  наполнение  таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

Формы. Если запросы — это специальные средства для отбора и анализа данных, то формы — это средства для ввода данных. Смысл их тот же — предоставить пользователю средства для заполнения только тех полей, которые ему заполнять положено. Одновременно с этим в форме можно разместить   специальные   элементы   управления   (счетчики, раскрывающиеся   списки,   переключатели,   флажки   и   прочее)   для автоматизации   ввода.   Преимущества   форм   раскрываются   особенно наглядно, когда происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае   форму   делают   графическими   средствами   так,   чтобы   она повторяла   оформление   бланка  —  это   заметно   упрощает   работу наборщика,   снижает   его   утомление   и   предотвращает   появление печатных ошибок.

Отчеты. По своим свойствам и структуре отчеты во многом похожи на формы,   но   предназначены   только   для   вывода   данных,   причем   для вывода не на экран, а на принтер. В связи с этим отчеты отличаются тем,   что   в   них   приняты   специальные   меры   для   группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. БЕЗОПАСНОСТЬ БАЗ ДАННЫХ

Базы данных - это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю работу по обслуживанию файловой структуры берет  на себя операционная система. Для баз  данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому  в них реализован другой подход к  сохранению данных.