Принципы построения банков данных
В основе построения БнД лежат определенные научные принципы, позволяющие создавать высококачественные системы.
Из множества используемых принципов можно выделить наиболее существенные:
Принцип интеграции данных.
Принцип централизации управления ими.
Общедоступно и управляемо, всё лежит в одном месте, простой доступ к БД с любого ПК
Оба принципа отражают суть банка данных: интеграция является основой организации БД, централизация управления – основой организации и функционирования системы управления базами данных (СУБД).
Суть принципа интеграции данных состоит в объединении отдельных, взаимно несвязанных данных в единое целое, в роли которого выступает база данных, результате чего пользователю и его прикладным программам все данные представляются единым информационным массивом. Интеграцию данных необходимо рассматривать на двух уровнях – логическом и физическом. На логическом уровне множество структур данных отображается в единую структуру данных, на физическом уровне автономные файлы объединяются в базу данных.
Принцип централизации управления состоит в передаче всех функций управления данными единому комплексу управляющих программ – СУБД. Все операции, связанные с доступом к БД, выполняются не прикладными программами, а централизованно – ядром СУБД - на основании информации, получаемой из этих программ.
Остальные принципы в той или иной степени связаны с принципами интеграции и централизации.
Принцип целостности данных отражает требование адекватности хранимой в БД информации состоянию предметной области: в любой момент времени данные должны в точности соответствовать свойствам и характеристикам объектов. Нарушение целостности возникает вследствие искажения или даже разрушения всех или части данных, а также как результат записи в базу данных неверной информации. Поддержание целостности достигается контролем входной информации, периодической проверкой хранимых в БД данных, применением специальной системы восстановления данных и т.д.
Под независимостью данных понимают независимость прикладных программ от хранимых данных, при которой любые изменения в организации данных не требуют коррекции этих программ. Одним из путей достижения независимости является введение дополнительных уровней абстрагирования данных (принцип многоуровневости) . Вместо двух традиционных уровней, предусмотренных базовым программным обеспечением и стандартными языками программирования, - логического и физического – в архитектуре БнД используется принцип трехуровневой организации данных: логический уровень делится на два – внешний (уровень пользователя) и концептуальный ( общий системный уровень данных).
Неизбыточность - это состояние данных, когда каждое из них присутствует в базе данных в единственном экземпляре. Избыточность может иметь место как на логическом уровне, когда в структуре данных повторяются одни и те же типы данных, так и на физическом уровне, когда данные хранятся в двух или более экземплярах. Принцип интеграции позволяет свести избыточность к минимуму.
Приведем пример избыточности данных.
Имеются три автономных файла:
СОТРУДНИК содержит данные фамилия, г.р., должность, адрес;
КАДРЫ содержит данные фамилия, г.р., должность, адрес, стаж;
ФИНАНСЫ содержит данные фамилия, должность, оклад.
Приведем пример неизбыточности данных.
БД СОТРУДНИК содержит данные фамилия, г.р., должность, адрес, стаж, оклад.
Под непротиворечивостью понимается смысловое соответствие между данными; это состояние БД, при котором хранимые в ней данные не противоречат друг другу. Различают два аспекта непротиворечивости: смысловое соответствие разнотипных данных и идентичность (равенство) дублирующих данных.
Принцип связности данных заключается в том, что данные в БД взаимосвязаны, и связи отражают отношения между объектами предметной области. Множество связей и множество типов данных образуют логическую структуру данных. Наличие связей между записями в БД позволяет уменьшить избыточность, упростить и ускорить поиск данных.
В качестве примера можно указать связи КАФЕДРА-ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ-ДИСЦИПЛИНА, ГРУППА – СТУДЕНТ для предметной области ФАКУЛЬТЕТ:
Рис.1. Модель данных как отражение принципа связности