Базы данных

2.2 Классификация

В зависимости от архитектуры построения системы управления базами СУБД могут  подразделяться на следующие типы:

1.Иерархические 

2.Многомерные 

3.Реляционные 

4.Сетевые 

5.Объектно-ориентированные 

6.Объектно-реляционные 

2.3 Файловые системы

Представим себе, что имеется  некоторый носитель информации определенной емкости, устройство для чтения-записи на этот носитель в режиме произвольного  доступа и прикладные программы, которые используют конкретный носитель для ввода-вывода информации во внешнюю  память. В этом случае, каждая прикладная программа должна знать где и  в каком месте хранятся необходимые  данные. Так как прикладных программ больше, чем носителей информации, то несколько прикладных программ могут  использовать один накопитель. Что  произойдет, если одной из прикладных программ потребуется дозаписать свои данные на диск? Может произойти наложение: ситуация в которой данные одной программы будут перезаписаны другой программой. Важным шагом в развитии информационных систем явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - именованная область внешней памяти, в которую можно записывать данные, и из которой можно их считывать. Для того чтобы была возможность считать информацию из какой либо области внешней памяти необходимо знать имя этого сектора(имя файла), размер самой области и его физическое расположение. Сама система управления файлами выполняет следующие функции:

- распределение внешней памяти;

- отображение имеет файлов в  соответствующие адреса во внешней  памяти;

- обеспечение доступа к данным.

Рассмотрение особенностей реализации отдельных систем управления файлами  выходит за рамки данной темы. На данном этапе достаточно знать, что  прикладные программы видят файл как линейную последовательность записей  и могут выполнить над ним  ряд операций. Основные операции сфайлами в СУФ:

- создать файл (определенного типа  и размера)

- открыть ранее созданный файл

- прочитать из файла определенную  запись

- изменить запись

- добавить запись в конец  файла

2.4 СУБД крупных  ЭВМ

Данный этап развития связан с организацией баз данных на больших машинах  типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и различных  моделях фирмы Hewlett Packard. В таком случае информация хранилась во внешней памяти центральной ЭВМ. Пользователями баз данных были фактически задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме. Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, оперативной памятью, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ. Программы доступа к БД писались на различных языках программирования и запускались как обычные числовые программы.

Особенности данного типа:

Все СУБД базируются на мощных мультипрограммных  ОС (Unix и др.).

· Поддерживается работа с централизованной БД в режиме распределенного доступа. Функции управления распределением ресурсов выполняются операционной системой.

· Поддерживаются языки низкого  манипулирования данными, ориентированные  на навигационные методы доступа  к данным. Значительная роль отводится  администрированию данных.

· Проводятся серьезные работы по обоснованию и формализации реляционной  модели данных. Была создана первая система (System R), реализующая идеологию реляционной модели данных.

· Проводятся теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, было введено понятие транзакции.

· Большой поток публикаций по всем вопросам теории БД. Результаты научных  исследований активно внедряются в  коммерческие СУБД.

· Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной  моделью данных (SQL), однако отсутствуют  стандарты для этих языков.

2.5 Настольные СУБД

Компьютеры стали ближе и  доступнее каждому пользователю. Исчез благоговейный страх рядовых  пользователей перед непонятными  и сложными языками программирования. Появилось множество программ, предназначенных  для работы неподготовленных пользователей. Простыми и понятными стали операции копирования файлов и переноса информации с одного компьютера на другой, распечатка текстов, таблиц и других документов. Системные программисты были отодвинуты на второй план. Каждый пользователь мог  себя почувствовать полным хозяином этого мощного и удобного устройства, позволяющего автоматизировать многие аспекты собственной деятельности. И, конечно, это сказалось и на работе с базами данных. Новоявленные СУБД позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный  интерфейс для заполнения, встроенные средства для генерации различных  отчетов. Эти программы позволяли  автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Постоянное снижение цен на персональные компьютеры сделало такое ПО доступным не только для организаций и фирм, но и для отдельных пользователей. Компьютеры стали инструментом для  ведения документации и собственных  учетных функций. Это все сыграло  как положительную, так и отрицательную  роль в области развития баз данных. Кажущаяся простота и доступность  персональных компьютеров и их программного обеспечения породила множество  дилетантов. Много было создано систем-однодневок, которые не отвечали законам развития и взаимосвязи реальных объектов. Однако доступность персональных компьютеров заставила пользователей из многих областей знаний, которые ранее не применяли вычислительную технику в своей деятельности, обратиться к ним. И спрос на развитые удобные программы обработки данных заставлял поставщиков программного обеспечения поставлять все новые системы, которые принято называть настольными СУБД. Значительная конкуренция среди поставщиков заставляла совершенствовать эти конфигурации, предлагая новые возможности, улучшая интерфейс и быстродействие систем, снижая их стоимость. Наличие на рынке большого числа СУБД, выполняющих сходные функции, потребовало разработки методов экспорта-импорта данных для этих систем и открытия форматов хранения данных. Но и в этот период появлялись любители, которые вопреки здравому смыслу разрабатывали собственные СУБД, используя стандартные языки программирования. Это был тупиковый вариант, потому что дальнейшее развитие показало, что перенести данные из нестандартных форматов в новые СУБД было гораздо труднее, а в некоторых случаях требовало таких трудозатрат, что легче было бы все разработать заново, но данные все равно надо было переносить на новую более перспективную СУБД. И это тоже было результатом недооценки тех функции, которые должна была выполнять СУБД. Особенности этого этапа следующие:

Стандартизация высокоуровневых  языков манипулирования данными (разработка и внедрение стандарта SQL92 во все  СУБД).

Все СУБД были рассчитаны на создание БД в основном с монопольным доступом. И это понятно. Компьютер персональный, он не был подсоединен к сети, и база данных на нем создавалась  для работы одного пользователя. В  редких случаях предполагалась последовательная работа нескольких пользователей, например, сначала оператор, который вводил бухгалтерские документы, а потом  главбух, который определял проводки, соответствующие первичным документам.

Большинство СУБД имели развитый и  удобный пользовательский интерфейс. В большинстве существовал интерактивный  режим работы с БД как в рамках описания БД, так и в рамках проектирования запросов. Кроме того, большинство  СУБД предлагали развитый и удобный  инструментарий для разработки готовых  приложений без программирования.

Во всех настольных СУБД поддерживался  только внешний уровень представления  реляционной модели, то есть только внешний табличный вид структур данных.

При наличии высокоуровневых языков манипулирования данными типа реляционной  алгебры и SQL в настольных СУБД поддерживались низкоуровневые языки на уровне отдельных  строк таблиц.

В настольных СУБД отсутствовали средства поддержки ссылочной и структурной  целостности базы данных. Эти функции  должны были выполнять приложения, однако скудость средств разработки приложений иногда не позволяла это  сделать, и в этом случае эти функции  должны были выполняться пользователем, требуя от него дополнительного контроля при вводе и изменении информации, хранящейся в БД.

Наличие монопольного режима работы фактически привело к вырождению функций администрирования БД.

Сравнительно скромные требования к аппаратному обеспечению со стороны настольных СУБД. Вполне работоспособные  приложения, разработанные, например, на Clipper, работали на PC 286. В принципе, их даже трудно назвать полноценными СУБД. Яркие представители этого семейства -- очень широко использовавшиеся до недавнего времени СУБД Dbase (DbaseIII+, DbaseIV), FoxPro, Clipper, Paradox.

ГЛАВА3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Вариант 13

Задача 1

Условие:

Какую сумму достаточно вложить  на 5 периодов с начислением 8% сложных, чтобы в конце срока снять 19,01?

Проанализируйте результаты с помощью таблицы подстановки  при изменении процентной ставки в интервале от  9% до 15% с шагом 1% и периода от 3 до 10 лет.

На какой период, необходимо вложить сумму 5 рублей, чтобы в  конце срока получить  50 рублей.?

Решение

1.На рабочем Листе 1 Excel подготовим таблицу исходных данных (рис.1.1).

2.При решении задачи  необходимо применить финансовую  функцию ПС 

3. Результаты решения приведены на рис. 1.3 (режим формул):

 

Рис. 1.3. Результаты расчета (режим формул)

4. Ответ:  12,94

              Рис. 1.4 Конечный результат

5. Проанализируем результаты с помощью таблицы подстановки при изменении процентной ставки в интервале от  9% до 15% с шагом 1% и периода от 3 до 10 лет.

 

Рис. 1.4. Подготовка расчетной  таблицы

6. Выполним анализ с  помощью таблицы подстановки(  рис. 1.5)

Рис 1.5 Заполнение диалогового  окна ТАБЛИЦА ПОДСТАНОВКИ

7. Результаты представлены на рис.1.6 и рис.1.7.

 

Рис. 1.6 Результаты анализа с помощью таблицы. подстановки

 

Рис.1.7. Фрагмент таблицы  результатов в режиме формул

5.Для ответа на третий вопрос задачи используем процедуру подбора параметра, где изменяемая ячейка – В2(период)

 

Рис. 1.8. Настройка диалогового  окна Подбор параметра

 

         

               Рис 1.9 Полученный результат

Ответ: 29,9

Задача 2

Условие:

Имеются n пунктов производства и m пунктов распределения продукции. Стоимость перевозки единицы  продукции с i –го пункта производства в j–й центр распределения сij приведена в таблице, где под строкой понимается пункт производства, а под столбцом – пункт распределения. Кроме того, в этой таблице в i –й строке указан объем производства в i –м пункте производства, а в j–м столбце указан спрос в j–м центре распределения. Необходимо составить план перевозок по доставке требуемой продукции в пункты распределения, минимизирующий суммарные транспортные расходы.

Решение:

          1.Для создания экономико-математической модели в Excel на рабочий лист введем исходные данные

2.Для оптимизации экономико-математической модели определим ячейки целевой функции и ограничений (рис. 2.1).

Рис 2.1 Фрагмент листа Excel для ввода ЦФ

3. Для нахождения ЦФ используем функцию Excel СУММПРОИЗВ из категории математических: = СУММПРОИЗВ(В2:Е6;С12:F16)

 

 

Рис 2.2 Нахождение ЦФ

4. суммы объема потребления  и объема доставки не совпадают,  значит  мы имеем дело с открытой  математической моделью(рис 2.3)

 

Рис 2.3  открытая модель

5. Произведем настройку диалогового окна ПОИСК РЕШЕНИЯ и добавим ограничения(рис. 2.4)

 

Рис 2.4 Настройка диалогового окна ПОИСК РЕШЕНИЯ

6. Завершим процедуру поиска решения ОК. Выполнение процедуры завершается выводом сообщения о завершении поиска и найденном решении(рис.2.5)

 

Рис.2.5 Фрагмент рабочего листа  с готовым результатом

 

7. Таким образом минимальные  транспортные затраты составят 150руб.

8. Фрагмент отчета о  результатах – рис.2.6.

Рис. 2.6. Фрагмент рабочего листа  с отчетом по результатам

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Преимущества использования БД:

Рассмотрим, какие преимущества получает пользователь при использовании БД как безбумажной технологии:

· Компактность. Информация хранится в БД, нет необходимости хранить многотомные бумажные картотеки.

· Скорость. Скорость обработки информации (поиск, внесение изменений) компьютером намного выше ручной обработки .

· низкие трудозатраты. Нет необходимости в утомительной ручной работе над данными.

· применимость. Всегда доступна свежая информация.

Дополнительные преимущества появляются при использовании БД в многопользовательской  среде, поскольку становится возможным  осуществлять централизованное управление данными.

Современные системы управления базами данных обеспечивают как физическую (независимость от способа хранения и метода доступа), так и логическую независимость данных (возможность  изменения одного приложения без  изменения остальных приложений, работающих с этими же данными).

Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.

Простота использования СУБД позволяет  создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь  только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту  и непротиворечивость данных, а также  удобный доступ к ним.

Популярные СУБД - FoxPro, Access for Windows, Paradox. Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

· хранение большого объема информации;

· быстрый поиск требуемой информации;

· добавление, удаление и изменение  хранимой информации;

· вывод ее в удобном для человека виде.