Системи управління базами даних (субд)
Системи управління базами даних (СУБД) – це програмні засоби для створення, ведення та використання БД .
Рис. 2.8.А.2. Система управління базами даних
Рис. 2.8.А.3. Функції СУБД
Найчастіше на практиці використовуються СУБД FoxPro, Oracle, Paradox, Dbase, Microsoft Access для Windows з інтегрованого пакету Microsoft Office, а також їх різновиди. Крім того, застосовуються спеціальні СУБД, розроблені за замовленням, що мають індивідуальні особливості побудови. Кожна з них має свої переваги та недоліки.
СУБД Microsoft Access є реляційною програмуємою БД. Вона забезпечує користувачів засобами для створення та обробки зовнішньо привабливих, простих для розуміння та зручних у використанні БД. Microsoft Access не тільки зберігає інформацію, але й дозволяє її сортувати, обробляти та аналізувати у відповідності з вашими запитами.
Реляційне моделювання. Модель ”сутність-зв’язок”. Види зв’язків. Мова запитів sql.
Реляційна БД (в основі математичне поняття „відношення”– relation) має структуру пов’язаних прямокутних таблиць (тобто дані (відношення) в таких БД подані у вигляді двовимірних таблиць), за допомогою яких можна описати предметну галузь. Вони містять в простішому випадку – одну таблицю. В більшості випадків використання реляційної БД для зберігання та обробки інформації найбільш зручно. Перевагами такої БД є:
швидкий пошук даних;
можливість сортування даних за будь-якими заданими параметрами;
можливість вибірки даних за заданими умовами.
Недоліками є перехід від одного запису до іншого тільки в порядку їх розташування в БД, або за порядковим номером (для цього важливо пам’ятати, який порядковий номер відповідає необхідному вам запису), або за допомогою спеціального засобу „Пошук”.
Основні поняття реляційної бд
Файл даних – відношення, що подаються до комп’ютера.
Запис БД у файлі даних – рядок таблиці, конкретна реалізація (значення) поняття предметної галузі.
Поле БД – стовпець в таблиці даних, властивість (атрибут) даного поняття предметної галузі.
Для кожного поля задається тип даних, які можуть знаходитись в ньому. Записи в таблиці відрізняються значенням своїх полів.
В теорії реляційних БД рядки звуться кортежами, а стовпці – атрибутами.
Співвідношення між перерахованими поняттями для таблиць, відношень та файлів
-
Таблиця
Рядок
Стовпець
Відношення
Кортеж
Атрибут
Файл
Запис
Поле
Схема відношень – список імен атрибутів відношень.
В кожному відношенні виділяють один атрибут – ключовий. Ключовий атрибут повинен бути унікальним, тобто однозначно визначати кортеж.
Ключове поле (ключ БД) – поле або декілька полів (складові ключі), які однозначно визначають (ідентифікують) запис.
Над відношеннями (таблицями) можуть виконуватися різні операції, подібно арифметичним операціям. Це дає можливість створювати нові відношення.
Реальним засобом моделювання даних є не формальний метод нормалізації відношень, а так зване семантичне моделювання. В якості інструменту семантичного моделювання використовуються різні варіанти діаграм сутність-зв'язок (ER). Діаграми сутність-зв'язок дозволяють використовувати наочні графічні позначення для моделювання сутностей та їх взаємозв'язків.
ER-модель складається із сутностей, зв'язків, атрибутів, доменів атрибутів, ключів.
ER-моделювання починається з визначення найбільш важливих даних, які називаються сутностями, і зв'язків між даними, які повинні бути представлені в моделі. Потім в модель заноситься інформація про властивості сутностей і зв'язків, яка називається атрибутами, а також всі обмеження, які відносяться до сутностей, зв'язків і атрибутів. ER-модель дає графічне представлення логічних об'єктів і їх відношень в структурі БД.
Сутність дозволяє моделювати клас однотипних об'єктів. Сутність має унікальне ім'я у межах системи, що моделюється. Оскільки сутність відповідає деякому класу однотипних об'єктів, то передбачається, що в системі існує багато екземплярів даної сутності. Об'єкт, якому відповідає сутність, має набір атрибутів, які характеризують його властивості. При цьому набір атрибутів повинен бути таким, щоби можна було розрізняти конкретні екземпляри сутності.
Набір атрибутів, що однозначно ідентифікує конкретний екземпляр сутності, називають ключовим.
Між сутностями встановлюються зв'язки, які вказують яким чином сутності співвідносяться або взаємодіють між собою. Розрізняють такі зв'язки:- між двома сутностями (бінарний зв'язок);- між трьома сутностями (тернарний зв'язок);- між N сутностями (N-арний зв'язок);- між однією сутністю (рекурсивний зв'язок).
Найбільш поширеними є бінарні зв'язки. Зв'язок показує яким чином екземпляри сутностей зв'язані між собою. Бінарні зв'язки бувають:
Зв’язок Один-до-багатьох – найбільш часто використовуємий тип зв’язку між таблицями. В такому зв’язку кожному запису в таблиці А може відповідати декілька записів в таблиці В (поля з цими записами звуться зовнішніми ключами), а запис у таблиці В не може мати більше одного відповідного йому запису в таблиці А. Зв’язок Один-до-багатьох створюється в тому випадку, коли тільки одне з полів є ключовим або має унікальний індекс, тобто значення в ньому не повторюються;
При зв’язку Багато-до-багатьох одному запису в таблиці А може відповідати декілька записів в таблиці В, а одному запису в таблиці В – декілька записів в таблиці А. Така схема реалізується тільки з допомогою третьої (зв’язуючої) таблиці, ключ якої складається на крайній випадок з двох полів, одне з котрих є загальним з таблицею А, а друге – загальним з таблицею В. Зв’язок Багато-до-багатьох фактично являють собою два зв’язка типа один-до-багатьох через третю таблицю, ключ якої складається по більшій мірі з двох полів, загальних для двох інших таблиць.
При зв’язку Один-до-одного запис в таблиці А може мати не більше одного зв’язаного запису в таблиці В та навпаки. Цей тип зв’язку використовується не дуже часто, оскільки такі данні можуть бути розташовані в одній таблиці. Зв’язок з відношенням Один-до-одного застосовується для розділення занадто широких таблиць, для відділення частини таблиці з метою її захисту, а також для збереження відомостей, що відносяться до підмножини записів в головній таблиці. Зв’язок Один-до-одного створюється в тому випадку, коли обидва зв’язуючі поля є ключовими або мають унікальні індекси;
Атрибути являють собою властивості сутності. Значення кожного атрибута вибирають з відповідної множини значень, яка включає всі потенційні значення, які можуть бути присвоєні атрибуту. Ця множина значень називається доменом.
Потенційний ключ, який вибрано для однозначної ідентифікації кожного екземпляра сутності певного типу, називається первинним ключем. Первинний ключ вибирається за умови гарантії унікальності його значень, а також мінімальної довжини атрибутів, які входять в його склад. В прикладі в якості первинного ключа служить Номер залікової кни^жки.
Потужність зв'язку (кардинальність) відображає певне число екземплярів сутностей, які зв'язані з одним екземпляром зв'язаної сутності. Потужність вказує на число екземплярів у зв'язаній сутності.
Відомості про максимальне і мінімальне значення потужності зв'язку може застосовуватися у прикладному програмному забезпеченні або за допомогою тригерів; на рівні таблиць СУБД не може оперувати з потужністю зв'язків.
Мова SQL (Structured Query Language - структурована мова запитів) орієнтована на операції з даними, поданими у вигляді логічно взаємозв'язаних сукупностей таблиць. Особливістю цієї мови є те, що вона орієнтована на кінцевий результат обробки даних, а не на процедуру самої обробки. Мова SQL сама визначає, де знаходяться дані, які індекси і найефективніші послідовності операцій потрібно використати для отримання даних. SQL - не процедурна мова, за допомогою якої програміст визначає тільки потрібний результат, не вказуючи алгоритм його виконання.
Мова SQL - всесвітній стандарт на засоби роботи з даними на всіх апаратних платформах. У SQL реалізовано концепцію операцій, орієнтованих на табличне подання даних. Ця мова може використовуватись як інтерактивна (для виконання запитів) і як вбудована (для побудови прикладних програм).
До мови SQL входять:
оператори визначення даних (визначення БД, визначення і вилучення таблиць та індексів);
запити на вибирання даних;
оператори модифікації даних (доповнення, вилучення та редагування даних);
оператори керування даними (надання та відміна привілеїв на доступ до даних, керування транзакціями та ін.).
Крім того, мова SQL дає можливість використовувати такі операції:
арифметичні оброблення (включаючи функції перетворення даних),оброблення текстових рядків і виконання операцій порівняння;
упорядкування рядків або полів (стовпчиків) під час виведення таблиць;
створення представлень (віртуальних таблиць);
запам'ятовування результату запиту з однієї або декількох таблиць в іншій таблиці (реляційна операція присвоєння);
агрегування даних: групування даних і застосування до цих груп таких операцій, як середнє, сума, максимум, мінімум, кількість елементів тощо.
Перший міжнародний стандарт мови SQL було прийнято 1989 р. -SQL/89, який розроблено сумісно ANSI й ISO. У кінці 1992 р. прийнято новий міжнародний стандарт мови SQL - SQL/92, яку часто називають SQL2. Найближчим часом з'явиться SQL3, який буде суттєво розширено щодо об'єктно-зорієнтованого підходу до роботи з даними і використання засобів мультимедіа.
Мову SQL застосовують для виконання запитів до СУБД; виконання операцій зі створення реляційних структур; збереження даних та їх оброблення. Виконання запитів здійснюють або стандартні (файлові) СУБД, для яких БД - це сукупність файлів у каталогах операційної системи (наприклад, СКБД FoxPro, PARADOX), або сервери БД, для яких уся БД розміщується на дисковому просторі, що з точки зору операційної системи є одним файлом (сервери INTERBASE, MS SQL SERVER, INFORMIX, ORACLE).