Бази даних

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. База даних

База даних (БД) - це сукупність взаємозв'язаних даних, що зберігаються разом. Основними та невід'ємними властивостями БД є такі:

- для даних допускається така мінімальна надлишковість, яка сприяє їх оптимальному використанню в одному чи кількох застосуваннях.

- незалежність даних від програм.

- для пошуку та модифікації даних використовуються спільні механізми.

- як правило, у складі БД існують засоби для підтримки її цілісності та захисту від неавторизованого доступу

В комп'ютері, наприклад, можна зберігати прізвища та адреси друзів, або клієнтів. Можливо, ви зберігаєте усі свої листи, і вони згруповані по адресатам, а можливо, у вас є набір файлів з фінансовими даними: отриманими, або виставленими рахунками, витратами по чековій книжці, або балансам.

Один із типів баз даних - це документи, набрані за допомогою текстових редакторів та згруповані по темах. Інший тип - файли електронних таблиць, об'єднані в групи по характеру використання.

Але що робити коли, виконувана задача стає надто великою? Як зібрати інформацію про всіх клієнтів та їх замовленнях, якщо дані розкидані по окремих текстових файлах та електронних таблицях? Як зберегти зв'язки між файлами при введені нової інформації? Як переконатися, знадобитися одразу кільком користувачам, але при цьому не можна допустити, щоб дві людини одночасно змінювали одні і ті ж дані? Коли з» являються подібні проблеми, вам потрібна система управління базами даних.

Система управління базами даних надає вам повний контроль над процесом визначення даних, їх обробкою та використанням СУБД також істотно полегшує обробку великих об'ємів інформації, які зберігаються в багаточисленних таблицях. Різноманітні засоби СУБД забезпечують виконання трьох основних функцій: визначення даних, обробка даних та оперування даними.

2. Ієрархічна база даних

Часто об'єкти перебувають у відношеннях, що називають ієрархічними: відношення «частина - ціле» (наприклад, адміністративна область складається з районів, сільських і міських рад, населених пунктів та ін.); видове відношення (наприклад, будинки бувають житлові, виробничі та ін.); відношення підпорядкованості (наприклад, губернатор - мер міста).Об'єкти, що перебувають в ієрархічних відношеннях, утворюють дерево «орієнтований граф», у якого є тільки одна вершина, не підлегла жодній іншій вершині (цю вершину називають коренем дерева); будь-яка інша вершина графа підлегла лише одній іншій вершині

Концептуальна схема ієрархічної бази даних являє собою сукупність типів записів, пов'язаних типами зв'язків в одне чи кілька дерев. Усі типи зв'язків цієї моделі належать до виду «один до декількох» і зображуються у вигляді стрілок.

Таким чином, взаємозв'язки між об'єктами нагадують взаємозв'язки в генеалогічному дереві, за єдиним винятком: для кожного породженого (підлеглого) типу об'єкта може бути тільки один вхідний (головний) тип об'єкта. Тобто ієрархічна модель даних допускає тільки два типи зв'язків між об'єктами: «один до одного» і «один до декількох». Ієрархічні бази даних є навігаційними, тобто доступ можливий тільки за допомогою заздалегідь визначених зв'язків.

При моделюванні подій, як правило, необхідні зв'язки типу «багато до декількох». Як одне з можливих рішень зняття цього обмеження можна запропонувати дублювання об'єктів. Однак дублювання об'єктів створює можливості неузгодженості даних.

Достоїнство ієрархічної бази даних полягає в тому, що її навігаційна природа забезпечує швидкий доступ при проходженні вздовж заздалегідь визначених зв'язків. Однак негнучкість моделі даних і, зокрема, неможливість наявності в об'єкта декількох батьків, а також відсутність прямого доступу до даних роблять її непридатною в умовах частого виконання запитів, не запланованих заздалегідь. Ще одним недоліком ієрархічної моделі даних є те, що інформаційний пошук з нижніх рівнів ієрархії не можна спрямувати по вище розміщених вузлах.

3. Мережева база даних

Мережева база даних (англ. network model database) - це сукупність об'єктів різного рівня, де кожен об'єкт може бути зв'язаний з іншими. Використовується для даних про родовід від двох предків. Мережева модель даних схожа на ієрархічну. Вона має ті самі основні складові (вузол, рівень, зв'язок), однак характер їх відносин принципово інший. У мережевій моделі прийнятий вільний зв'язок між елементами різних рівнів. Мережна модель розширює ієрархічну модель, дозволяючи групувати зв'язки між записами в множини. З логічної точки зору зв'язок - це не сам запис. Зв'язки лише виражають відносини між записами. Як й в ієрархічній моделі, зв'язки ведуть від батьківського запису до дочірнього, але цього разу підтримується множинне спадкування.

Відповідно специфікації CODASYL, мережна модель підтримує DDL (Data Definition Language - мову визначення даних) і DML (Data Manipulation Language - мова обробки даних). Це спеціальні мови, призначені для визначення структури бази даних і складання запитів. Незважаючи на їхню наявність, програміст як і раніше повинен знати структуру бази даних.

У мережній моделі допускаються відносини «багато хто до багатьох», а записи не залежать друг від друга. При видаленні запису віддаляються й всі її зв'язки, але не самі зв'язані записи.

У мережній моделі потрібно, щоб зв'язки встановлювалися між існуючими записами щоб уникнути дублювання й перекручування цілісності. Дані можна ізолювати у відповідних таблицях і зв'язати із записами в інших таблицях.

Програмістові не потрібно піклуватися про те, як зорганізується фізичне зберігання даних на диску. Це послабляє залежність додатків і даних. Але в мережній моделі потрібно, щоб програміст пам'ятав структуру даних при формуванні запитів.

Оптимальну структуру бази даних складно сформувати, а готову структуру важко міняти. Якщо вид таблиці перетерплює зміни, всі відносини з іншими таблицями повинні бути встановлені заново, щоб не порушилася цілісність даних. Складність подібного завдання приводить до того, що програмісти найчастіше скасовують деякі обмеження цілісності заради спрощення додатків.

4. Реляційна база даних

Реляційна база даних це база даних, побудована на основі реляційної моделі, тобто БД, що має табличний спосіб вистави даних, а на зовнішньому рівні, що задається набором однорідних таблиць. Кожний об'єкт записується рядком у таблиці. Рядок називається записом. Запис складається з полів різного типу. Реляційна база даних створюється й потім управляється за допомогою спеціальних засобів - реляційних систем керування базами даних (РСУБД). Реляційна база даних може містити велику кількість взаємозв'язаних таблиць. Зв'язку встановлюється між двома загальними полями (стовпцями) двох таблиць. Зв'язуванні поля можуть мати різні імена, але повинні мати однакового типа даних за винятком випадку, коли поле первинного ключа є полем типа Лічильник. Поле лічильника зв'язується з числовим полем, якщо значення властивості Розмір поля (FieldSize) обоє полів збігаються. Наприклад, якщо властивість обоє полів має значення Довге ціле. Навіть у тому випадку, коли зв'язуються поля типа «Числовою», їх властивості Розмір поля (FieldSize) повинні мати однакові значення. Задавши зв'язки між таблицями, можна створити запити, форми і звіти для відображення відомостей, представлених в декількох таблицях. Між двома таблицями можуть існувати наступні зв'язки:

один до одного - при такому типові зв'язку одного запису в першій таблиці відповідає лише одна запис в іншій таблиці. В цьому випадку слід перевірити можливість розміщення всіх записів в одній таблиці. Проте у ряді випадків можна використовувати декілька простіших таблиць. Відповідність записів встановлюється по полю, яке є первинним ключем в першій таблиці, і полю, званим зовнішнім ключем іншої таблиці;

один до багатьом - в цьому випадку запис однієї таблиці може мати декілька погоджених з нею записів в іншій таблиці. При цьому кожен запис в другій таблиці узгоджується лише з одним записом в першій таблиці. Наприклад, кожен покупець може купити декілька товарів, але кожен проданий товар має лише одного покупця. Поле, що містить первинний ключ нової таблиці, зв'язується із зовнішнім ключем старою. Значення в полі із зовнішнім ключем можуть повторюватися;

багато до одного - будь-якому запису таблиці, зв'язок з якою ми розглядаємо, можуть відповідати декілька записів нової таблиці, але не навпаки. Фактично це відношення один до багатьом, що розглядається, в зворотному порядку. В цьому випадку ключове поле нової таблиці є зовнішнім ключем;

багато до багатьом - кожному запису з однієї таблиці може відповідати будь-яка кількість записів в іншій таблиці і навпаки. Наприклад, кожна людина може дзвонити з декількох телефонів. З іншого боку деякими телефонами можуть користуватися декілька чоловік. В цьому випадку поля, по яких встановлюється зв'язок, є зовнішніми ключами. Вони можуть містити значення, що повторюються.

5. Об'єктна база даних

Об'єктна база даних являє собою сукупність взаємозв'язаних об'єктів, які відповідають певній схемі.

Об'єкт являє собою концептуальну модель реального світу, в яку вбудовані представлення даних (атрибути) і їх поведінка (методи). Кожен об'єкт має унікальний ідентифікатор OID (Object Identifier, ідентифікатор об'єкта), який не залежить від його атрибутів. Атрибути входять в склад об'єкта і кожен атрибут може посилатися на інший об'єкт. Стан об'єкта визначається набором значень, які об'єкт має в даний момент часу. Методи реалізують поведінку об'єкта. Методи викликають за допомогою повідомлень. Реалізація методів і представлення даних інкапсульовані, тобто приховані від зовнішніх джерел.

Схожі об'єкти групуються в класи. Клас являє собою колекцію об'єктів зі спільною структурою і поведінкою. Кожен об'єкт являє собою екземпляр класа або екземпляр об'єкта. Класи організовуються в ієрархію класів. Об'єкт наслідує атрибути і методи всіх своїх суперкласів.

Об'єктна модель даних характеризується рядом властивостей.

1. Основними компонентами є об'єкти і літерали. Об'єкт - це екземпляр сутності. Він має унікальний ідентифікатор. Літерал - конкретне значення. Він не має ідентифікатора.

2. Об'єкт має властивості, в тому числі атрибути і зв'язки з іншими об'єктами. Множина поточних значень всіх властивостей об'єкта визначає його стан.

3. Об'єкти і літерали мають типи. Кожен тип має власний домен. Типи можуть володіти поведінкою. Всі об'єкти одного типу володіють однаковою поведінкою і мають домени, що притаманні цьому типу.

4. Дії, які може виконувати об'єкт називаються операціями.

5. База даних зберігає об'єкти і заснована на схемі даних, що визначається мовою визначення даних. БД містить екземпляри типів, що визначаються схемою.

база ієрархічний мережевий реляційний

6. Об'єктно-орієнтовані база даних

Проектування об'єктно-орієнтованих баз даних (ООБД) має багато спільних рис з проектуванням реляційних БД і в цілому можна застосовувати методологію концептуального і логічного моделювання, яка застосовується для створення традиційних БД. Відмінності полягають у такому.

Процес проектування реляційних БД в основному направлений на ідентифікацію елементів даних, а не на визначення операцій з даними. Значна частина обмежень на дані і перетворення даних зазвичай розглядається на більш пізніх етапах проектування БД і реалізується на програмному коді застосувань. Операції не є частиною моделі БД.

При проектуванні ООБД визначаються як дані, так і процедури їх обробки. На етапі реалізації обов'язково повинні використовуватися об'єктно-орієнтовані мови. При проектуванні ООБД дані і процедури вважаються єдиною сутністю і об'єкти розглядаються як окремі модулі.

Нормалізація зберігає своє значення і дозволяє зменшити збитковість даних. Для ідентифікації кожного об'єкта використовується унікальний ідентифікатор об'єкта. Кожен атрибут об'єкта залежить від ідентифікатора. Також для ідентифікації атрибутів об'єкта може вводитись первинний ключ. Схема БД містить опис структури даних об'єкта, обмеження, а також правила поведінки об'єкта.

В об'єктно-орієнтованих моделях є зв'язки двох типів:

- посилання між класами;

- наслідування в ієрархії класів.

Реляційні моделі використовують зв'язки на основі значень. Це означає, що зв'язки між сутностями встановлюються через спільні значення в одному або декількох атрибутах різних сутностей. На відміну від цього в об'єктно - орієнтованих моделях даних використовується підхід заснований на ідентифікаторах (OID), тому зв'язки не залежать від стану об'єкта.

До переваг об'єктно-орієнтованих баз даних можна віднести такі:

- можливість включення детальної семантичної інформації в БД;

- можливість розширення базових типів даних, підтримка складних вкладених структур, визначення довільних структур (мультимедіа і т.ін.);

- можливість багаторазового використання класів, прискорення розробки застосувань за рахунок наслідування.

До недоліків об'єктно-орієнтованих баз даних належить:

- відсутність достатньо проробленої теоретичної бази у об'єктної моделі;

- складність структури;

- навігаційне управління даними, складність додавання атрибутів і методів;

- відсутність стандартної мови запитів.

7. Об'єктно-реляційна база даних

Об'єктно-реляційна БД - база даних, в якій підтримується як реляційне, так і об'єктне представлення. В основі цих баз лежить розширення реляційної моделі. До характеристик цієї моделі можна віднести:

- визначення користувачем абстрактних типів даних;

- підтримку наслідування;

- можливість створювати більш складні у порівнянні з реляційною БД моделі;

- застосування унікальних ідентифікаторів, що генеруються системою.

Об'єктно-реляційні БД мають такі особливості:

- підтримують структурні типи атрибутів (множини. мультимножини і т.ін.), тобто компонент кортежу одного відношення здатний, в свою чергу, зберігати інше відношення;

- дозволяють визначати спеціальні операції, які виконуються над даним деякого типу, який оголошений користувачем;

- кортежі виконують функції об'єктів, тому у багатьох випадках вони мають унікальні ідентифікатори, які дозволяють відрізняти один кортеж від іншого при рівних значеннях у всіх компонентах; - дозволяється використовувати посилання на кортежі відношення.

Список літератури

1. Грофф Дж., Вайнберг П. Енциклопедія SQL. - СПб., 2003. - 896 с.

2. Дейт К.Дж. Введення в системи баз даних. - К.: Діалектика, 1998. - 784 с.

3. Карпова Т.С. Бази даних: моделі, розробка, реалізація. - СПб., 2001. - 304 с.

4. Кренке Д. Теорія і практика побудови баз даних. - СПб., 2003. - 800 с.

Размещено на Allbest.ru