Учебный вопрос №7. Реляционная модель (структура) данных.

В конце 60-х годов появились работы, в которых обсуждались возможности применения различных табличных моделей данных, т.е. возможности использования привычных и естественных способов представления данных.

Наиболее значительной из них была статья сотрудника фирмы IBM д-ра Э.Кодда (Codd E.F., A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. CACM 13:6, June 1970), где, вероятно, впервые был применен термин "реляционная модель дан­ных".

Будучи математиком по образованию Э.Кодд предложил использовать для обра­ботки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декарто­во произведение). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупно­сти двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение - relation-

Отношения включают атрибуты и кортежи, составляющие соответственно столбцы и строки: таблицы. Количество атрибутов в отношении соответствует количе­ству содержащихся в нем элементов данных, количество кортежей - числу экземпляров (реализаций) записей. Порядок следования атрибутов и кортежей может быть произ­вольным. Значения атрибутов определяются из доменов. Наличие доменов обеспечива­ет связи между разными отношениями.

Для начала покажем смысл этих понятий на примере отношения СОТРУДНИ­КИ, содержащего информацию о сотрудниках некоторой организации.

Наименьшая единица данных реляционной модели - это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой - как три различных значения.

Отношение - таблица реляционной модели данных. Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа.

Атрибут - в реляционных моделях баз данных - столбец отношения (таблицы), содер­жащий реализации записей одного типа данных.

Кортеж - В реляционных моделях баз данных - строка отношения (таблицы), содер­жащая реализацию записей взаимосвязанных значений атрибутов.

Сущность - То же, что тип объекта: обобщенное наименование множества од­нотипных объектов, называемых экземплярами.

Каждый экземпляр обладает набором свойств (атрибутов), отличающих его от всех остальных. Примеры сущности: автомобиль, самолет, врач и т. д. Примеры экзем­пляров: автомобиль ВАЗ-2106, самолет ТУ-104, врач. Петров Иван Федорович и т. д.

Учебный вопрос №8. Тип данных

Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью адекватно поня­тию типа данных в языках программирования. Обычно в современных реляционных БД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализиро­ванных числовых данных (таких как "деньги"), а также специальных "темпоральных" данных (дата, время, временной, интервал).

Ключ или возможный ключ - это минимальный набор атрибутов, по значениям кото­рых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означа­ет, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущ­ность по оставшимся. Каждая сущность обладает хотя бы одним возможным ключом. Один из них принимается за первичный ключ. При выборе первичного ключа следует отдавать предпочтение несоставным ключам или ключам, составленным из минималь­ного числа атрибутов- Нецелесообразно также использовать ключи с длинными тексто­выми значениями (предпочтительнее использовать целочисленные атрибуты). Не до­пускается, чтобы первичный ключ стержневой сущности (любой атрибут, участвую­щий в первичном ключе) принимал неопределенное значение. Иначе возникнет проти­воречивая ситуация: появится не обладающий, индивидуальностью, и, следовательно не существующий экземпляр стержневой сущности. По тем же причинам необходимо обеспечить уникальность первичного ключа.

Потенциально в реляционной модели может быть организовано очень большое количество связей между данными, значительная часть которых является избыточными (неиспользуемыми). Поэтому разработаны формы (варианты) нормализации отноше­ний: первая (1НФ), вторая (2НФ), третья (ЗНФ) и четвертая (4НФ).

Краткое изложение темы:

1. База данных — организованная совокупность блоков информационных элементов, представленных, на машиночитаемых носителях предназначенных и при­годных для решения различных задач с ис­пользованием средств вычислительной техники.

СУБД — программа, с помощью которой реализуется централи­зованное управление данными, хранимыми в базе, а также доступ к ним, поддержка их в актуальном режиме.

Характеристиками СУБД являются:

производительность;

обеспечение целостности данных на уровне баз данных;

обеспечение безопасности данных;

возможность работы в многопользовательских средах;

возможность импорта и экспорта данных;

возможность составления запросов;

наличие инструментальных средств разработки прикладных программ.

Безопасность данных достигается: шифрованием прикладных программ; шифрованием данных; защитой данных паролем; ограничением доступа к базе данных.

Обеспечение целостности данных подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посред­ством импорта или с помощью специальной программы).

Система управления базами данных управляет данными во внеш­ней памяти. Обеспечивает надежное хранение данных и поддержку соответствующих языков базы данных. Важной функцией СУБД является функция управления буферами оперативной памяти.

Известны три типа баз данных:

иерархическая;

сетевая;

реляционная.

Основное различие между ними состоит в характере описания взаимосвязей и взаимодействия между объектами и атрибутами базы данных.

Иерархическая модель предполагает использование для описа­ния базы данных древовидных структур, состоящих из опреде­ленного числа уровней. "Дерево" представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимаются спи­сок, совокупность, набор атрибутов, элементов, описывающих объекты.

Сетевая модель описывает элементарные данные и отношения между ними в виде ориентированной сети. Это такие отношения между объектами, когда каждый порожденный элемент имеет более одного исходного и может быть связан с любым другим элементом структуры.

Реляционная модель имеет в своей основе понятие "отношения" и ее данные формируются в виде таблиц. Отношение — это двумерная таблица, имеющая свое название, в которой минимальным объектом действий, сохраняющим ее структуру, является строка таблицы (кортеж), состоящая из ячеек таблицы — полей. Каждый столбец таблицы соответствует только одному компоненту этого отношения. С логической точки зрения реляционная база данных представляется множеством двумерных таблиц различного предметного наполнения.

Вопросы для самопроверки:

Что такое база данных?

Что такое СУБД?

Основные характеристики СУБД?

Как достигается безопасность данных в базе данных?

Назовите типы баз данных.

Тема №4. Разработка входных форм для ввода данных, методика проведения расчетов и анализа введенных данных, построение и вывод отчетных документов

Учебный вопрос №1. Установка и первые шаги Microsoft Office Access 2003

В процессе этого занятия вы узнаете:

• как установить Microsoft Office Access 2003;

• как начать работу и открыть существующую базу данных;

• какие средства предоставляет Access пользователю для работы с базами данных;

• из чего состоит база данных Access;

• как быстро получить необходимую справку по работе с Access;

• как правильно завершить работу с Access.

Для выполнения упражнений данного занятия вам потребуются:

• компакт-диск Microsoft Office System 2003, содержащий Access;

• компьютер с операционной системой Windows 2000 SP 3, Windows XP или Windows Server 2003.

Установка

Если программа Microsoft Office Access 2003 уже установлена на вашем компьютере, можете пропустить этот раздел. Если же нет, вставьте компакт-диск в дисковод и начните установку приложения. На диске должна присутствовать программа автозагрузки, которая запустит сначала специальную программу Windows Installer, а затем мастер, который поможет выполнить установку. Сначала мастер предложит несколько видов установки (рис. 1.1). Если на компьютере уже установлена какая-то версия Microsoft Office, рекомендуется выполнить обновление этой версии на основе уже имеющихся конфигураций. При этом предыдущая версия будет удалена.

Если Microsoft Office на компьютере отсутствует, можно выбрать один из четырех других вариантов установки. Если вы выберете один из первых трех видов (полная, минимальная и обычная установки) мастер сам установит необходимые компоненты в выбранной конфигурации. Если вы хотите посмотреть, какие компоненты будут установлены, и повлиять на этот процесс, проведите выборочную установку. По умолчанию мастер предлагает поместить все компоненты Office в папку C:\Program Files\ Microsoft Office, однако, можно выбрать и другое расположение (см. рис. 1.1).

Выбрав желаемый вид установки и папку, в которую будут установлены приложения Office, нажмите кнопку Далее (Next).

На следующем шаге мастер предлагает указать, какие из приложений MicrosoftOffice 2003 нужно установить (рис. 1.2). Обратите внимание на флажок Расширенная настройка приложений (Extended Application Setup). Только когда этот флажок установлен, можно будет выбирать устанавливаемые компоненты для каждого из приложений. Установите флажок и нажмите кнопку Далее (Next).

Выбор вида установки Microsoft Office 2003

Выбор приложений Microsoft Office 2003

В следующем диалоговом окне вы увидите иерархическую структуру приложений и средств Microsoft Access и их компонентов (рис. 1.З.). Это окно позволяет сделать выборочную установку компонентов приложений на локальный компьютер пользователя или сетевой диск.

Кроме того, можно задать установку компонента при первом обращении к нему из приложения, то есть по требованию.

Запуск Access и открытие учебной базы данных

Для запуска Access будем использовать стандартный способ — с помощью главного меню, вызываемого нажатием кнопки Пуск (Start) на Панели задач.

Существуют и другие способы запуска программы; некоторыми из них мы воспользуемся позже.

Итак, чтобы запустить Access, необходимо:

1. Нажать кнопку Пуск (Start) на Панели задач в нижней части рабочего стола.

2. Щелкнуть в главном меню на пункте Все программы (Programs) или (в старых операционных системах) Программы (Programs).

3. Выбрать программу Microsoft Office 2003/Microsoft Office Access 2003.

После этого появляется главное окно Access 2003 (рис. 1.5),

Область задач в правой части окна используется для часто выполняемых действий, при запуске программы это область Приступая к работе (Getting Started). Она содержит задачи, которые обычно используются сразу после запуска Access: открыть файл, создать новый файл, найти файл. Всего различных областей задач — семь. Их легко просмотреть, если вы пощелкаете кнопками со стрелками, которые находятся в верхней части области задач.

Если область задач не появляется, значит, этот режим отключен. Чтобы его включить, выполните команду Вид > Область задач (View * Task Pane). Кроме того, можно настроить программу Access таким образом, что она по умолчанию при запуске будет либо всегда показывать эту область, либо, наоборот, не показывать. Для этого выполните команду Сервис - Параметры (Tools >Options) и в диалоговом окне Параметры (Options) на вкладке Вид (View) установите или сбросьте флажок Отображать область задач при запуске (Startup Task Pane).

Нажмите на строчке Открыть (Open). Появится стандартное диалоговое окно Windows для открытия файла.

В этом окне для поиска нужного файла можно использовать ярлыки, находящиеся на панели адресов (слева), а также раскрывающийся список Папки (Look in), в котором можно выбрать нужную папку. В списке Тип файлов (Files of type) в нижней части окна выбирается тип файла. По умолчанию в этом поле выбран тип Файлы базы данных Access (Microsoft Office Access) с перечнем возможных расширений этих файлов. Обычно файлы базы данных Access имеют расширение *.mdb. Когда нужный файл .mdb появится в поле окна, выделите этот файл и нажмите кнопку Открыть (Open).

При выборе на панели адресов папки Журнал (My Recent Documents) показывается список ярлыков папок и файлов, которые недавно использовались. Ярлык Мое сетевое окружение (My Network Places) обеспечивает доступ к файлам, которые располагаются на всех доступных сетевых ресурсах.

Найдите файл Борей.mdb (Northwind.mdb), учебную базу данных, которая поставляется вместе с Office Access. Эта база данных содержит сведения о деятельности торговой компании Northwind (Борей), занимающейся распространением продуктов по всему миру. При стандартной установке Access этот файл устанавливается в папке C:\Program Files\Microsoft Office\Office\Samples. Если же вы устанавливали Access в другое место, то файл учебной базы данных устанавливается во вложенную папку Office\Samples папки, выбранной при установке. Найдя этот файл, нажмите кнопку Открыть (Open) или просто дважды щелкните на нем.

Прежде чем откроется окно базы данных, вы можете получить сообщение системы безопасности Microsoft Office о том, что небезопасные выражения в приложении Access не будут заблокированы. Это сообщение появляется в том случае, если на компьютере не стоит пакет обновления Microsoft Jet 4.0 Service

Окно базы данных Access 2003

Pack 8 или более поздней версии. Если в данный момент вы не будете скачивать из интернета требуемый пакет обновлений, нажмите кнопку Да. Система безопасности еще раз предупредит вас о возможных небезопасных действиях приложения, и только если вы подтвердите, что все равно хотите посмотреть выбранный файл, наконец, появится заставка приложения. Нажмите кнопку ОК. В следующем окне, которое называется главной кнопочной формой и служит для доступа к основным функциям приложения, нажмите кнопку Окно базы данных (Display Database Window). Теперь вы видите на экране главное окно Microsoft Office Access 2003 и окно Борей: база данных (Northwind: Database) (рис. 1.7).

В заголовке второго окна указывается, что база данных имеет формат Access 2000. Несмотря на то, что уже в Access 2002 был новый формат файла, учебная база данных до сих пор имеет формат Access 2000, и при создании новой базы данных по умолчанию тоже создается база данных в формате Access 2000. Правда, Access 2003, так же как и Access 2002, нормально работает с этим форматом и не требует его преобразования в более новый формат.

Если вы любопытны и, прежде чем нажать кнопку Открыть (Open), нажали стрелку справа от нее, вы обнаружите список, который говорит о том, что открыть базу данных можно в нескольких режимах.

• Открыть (Open) — этот режим обеспечивает коллективный доступ к выбранной базе данных нескольких пользователей, причем каждый из них сможет не только просматривать данные, но и изменять их.

• Открыть для чтения (Open Read-Only) — это тоже режим коллективного доступа, но обеспечивающий только просмотр объектов базы данных.

• Монопольно (Open Exclusive) — в этом режиме вы будете единственным пользователем базы данных, одновременно с вами никакой другой пользователь не сможет ее открыть.

• Монопольно для чтения (Open Exclusive Read-Only) — вы открываете базу данных

только для просмотра и одновременно запрещаете всем другим пользователям открывать этот файл.

По умолчанию база данных открывается в режиме коллективного доступа и может быть одновременно открыта с нескольких компьютеров.