Базы данных: понятие и виды

Введение

Хранение информации - одна из важнейших функций компьютера. Одним из самых распространенных средств такого хранения являются базы данных.

База данных - это совокупность взаимосвязанных данных, организованных по определенным правилам. Строго говоря, базой данных являются специальным образом организованные один либо группа файлов. Для работы с ними используется система управления базой данных. При этом подразумевается, что база данных определена по схеме, не зависящей от программ, которые к ней обращаются. База данных характеризуется ее концепцией - совокупностью требований, обусловленных представлениями пользователей о необходимой им информации.

Базы данных имеют различные размеры - от небольших, портативных баз данных до очень больших, создание и использование которых требует особенно мощных компьютеров, емкой памяти и сложной информационной инфраструктуры. Каждая из отдельно рассматриваемых баз может обслужить одновременно более тысячи пользователей.

Большинство баз имеют табличную структуру. В табличной структуре адрес данных определяется пересечением строк и столбцов. В базах данных столбцы называются полями, а строки - записями. Поля образуют структуру базы данных, а записи составляют информацию, которая в ней содержится.

Данные в базе данных располагают так и для того, чтобы их можно было легко найти и обработать. Существует много методов доступа к данным, находящимся в базах. Особой популярностью пользуется метод, определяемый языком структурированных запросов - SQL . Все большее распространение получают аудиовидеобазы. Они характерны тем, что в них размещаются, хранятся и выдаются текст, звуки, неподвижные и движущиеся изображения.

Многие организации используют электронные базы данных (БД) для поддержки своих рабочих процессов. Часто это системы на одного - двух пользователей, выполненные с использованием dbf - ориентированных средств разработки: Clipper, Dbase, FoxPro, Paradox, Access. Обычно используется ряд таких баз, независимых друг от друга. Если информация, хранимая в таких БД, представляет интерес не только для непосредственных пользователей, то для ее дальнейшего распространения используются бумажные отчеты и справки, созданные базой данных.

Простейшие базы можно создавать, не прибегая к специальным программным средствам. Чтобы файл считался базой данных, информация в нем должна иметь структуру (поля) и быть форматирована так, чтобы содержимое соседних полей легко различалось. Простейшие базы данных можно создавать даже в текстовом редакторе, то есть обычный текстовый файл при определенном форматировании тоже может считаться базой данных.

Существует по крайней мере два формата текстовых баз данных: с заданным разделителем; с фиксированной длиной поля.

Несмотря на примитивность таких баз данных, мощные системы управления базами данных позволяют импортировать подобные файлы и преобразовывать их в «настоящие» базы данных, чтобы сохранить данные, накопившиеся в предприятии.

С появлением локальных сетей, подключением таких сетей к Интернет, созданием внутрикорпоративных, сетей, появляется возможность с любого рабочего места организации получить доступ к информационному ресурсу сети. Однако, при попытке использовать существующие БД возникают проблемы связанные с требованием к однородности рабочих мест (для запуска "родных" интерфейсов), сильнейшим трафиком в сети (доступ идет напрямую к файлам БД), загрузкой файлового сервера и невозможностью удаленной работы (например, командированных сотрудников). Решением проблемы могло бы стать использование унифицированного интерфейса WWW для доступа к ресурсам организации.

Технология World Wide Web, в переводе "Всемирная паутина", получила столь широкое распространение из-за простоты своих пользовательских интерфейсов. Принцип "жми на то, что интересно", лежащий в основе гипертекста, интуитивно понятен. В технологиях WWW все ключевые понятия просматриваемого документа: слова, картинки - имеют возможность "раскрыться" новым документом, развивающим это понятие. Такой способ представления информации называется "гипертекстом", а документы, представленные в таком виде - "гипертекстовыми документами". Для описания этих документов используется специальный язык - язык описания гипертекстовых документов или HTML (англ. вариант HyperText Markup Language).

1. Поля

1.1 Свойства полей. Типы полей

Основными элементами структуры баз данных являются поля. Они обладают определенными свойствами. Именно от этого зависит, какие типы данных можно вносить в поле, а какие нет, а также то, что можно делать с данными, содержащимися в поле. Данные, содержащиеся в поле Цена, можно просуммировать, чтобы определить итоговый результат. Суммировать данные, находящиеся в поле Номер телефона совершенно бессмысленно, даже если номера телефонов записаны цифрами. Очевидно, что эти поля обладают разными свойствами и относятся к разным типам.

Основным свойством любого поля является его длина. Длина поля выражается в символах или в знаках. От длины поля зависит сколько информации может в нем поместиться.

Очевидным уникальным свойством любого поля является его Имя. Одна база данных не может иметь двух полей с одинаковым именем. Кроме имени у поля есть свойство Подпись. Подпись - это та информация, которая отображается в заголовке столбца. Разным полям можно задать одинаковые подписи и это не помешает работе, поскольку поля при этом по-прежнему сохраняют разные имена.

Разные типы полей имеют разное назначение и разные свойства. Основное свойство текстового поля - размер.

Числовое поле служит для ввода числовых данных. Оно тоже имеет размер, но числовые поля бывают разными, например, для ввода целых чисел и для ввода действительных чисел. В последнем случае кроме размера поля задается также размер десятичной части числа.

Поля для ввода дат или времени имеют тип Дата/время.

Для ввода логических данных, имеющих только два значения (Да или Нет; 0 или 1; Истина или Ложь) служит специальный тип - Логическое поле. Длина такого поля всегда равна 1 байту.

Особый тип поля - Денежный. Денежные форматы можно хранить и в числовом поле, но в денежном с ними удобнее работать. В этом случае компьютер изображает числа вместе с денежными единицами, различает рубли и копейки, доллары и центы и т.д.

В современных базах данных можно хранит не только числа и буквы, но и картинки, музыкальные клипы и видеозаписи Поля для таких объектов называется полем объекта OLE. Поле МЕМО позволяет хранить в нем до 65 535 символов. Особенность этого поля состоит в том, что реально эти данные хранятся не в поле, а в другом месте, а в поле хранится только указатель на место хранения текста.

Очень интересно поле Счетчик. На первый взгляд это обычное числовое поле, но оно имеет свойство автоматического наращивания. Если в базе есть такое поле, то при вводе новой записи в него автоматически вводится число, на единицу большее, чем значение того же поля в предыдущей записи. Это поле удобно для нумерации записей.

1.2 Уникальные и ключевые поля

Создание базы данных всегда начинается с разработки структуры ее таблиц. Структура должна быть такой, чтобы при работе с базой требовалось вводить в нее как можно меньше данных. Если ввод каких-то данных приходится повторять неоднократно, базу делают из нескольких связанных таблиц. Структуру каждой таблицы разрабатывают отдельно. Для того, чтобы связи между таблицами работали надежно и по записи из одной таблицы можно было однозначно найти записи в другой таблице, надо предусмотреть уникальные поля.

Уникальное поле - это поле, значения в котором не могут повторяться.

Если ни одно поле таблицы не приемлемо в качестве уникального, его можно создать искусственно. Если, допустим, в нашей базе данных есть таблицы с фамилиями клиентов и номерами их телефонов, в качестве уникального поля можно создать поле Шифр, которое образовано первыми двумя буквами фамилии и последними тремя цифрами номера телефона. Конечно, есть все шансы полагать, что такое поле окажется уникальным, но было бы хорошо, если бы могли как-то заметить совпадение записи в этом поле. Для этого существует ключевое поле. При создании структуры таблицы одно поле (или комбинацию полей) можно назначить ключевым. С ключевыми полями компьютер работает особо. Он проверяет их уникальность и быстрее выполняет сортировку по таким полям. Ключевое поле или первичный ключ - очевидный кандидат для создания связей. Часто в качестве первичного ключа используют поле Счетчик, поскольку ввести в это поле два одинаковых значения невозможно.

2. Реляционные базы данных

Базы данных, имеющие связанные таблицы, называют также реляционными базами данных.

Реляционная модель описывает, какие данные могут храниться в реляционных базах данных, а также способы манипулирования такими данными. В упрощенном виде основная идея реляционной модели состоит в том, что данные должны храниться в таблицах и только в таблицах. Эта, кажущаяся тривиальной, идея оказывается вовсе не простой при рассмотрении вопроса, а что, собственно, представляет собой таблица? В данный момент существуем много различных систем обработки данных, оперирующих понятием "таблица", например, всем известные, электронные таблицы, таблицы текстового редактора Microsoft Word, и т.п. Ячейки электронной таблицы могут хранить разнотипные данные, например, числа, строки текста, формулы, ссылающиеся на другие ячейки. Собственно, на одном листе электронной таблицы можно разместить несколько совершенно независимых таблиц, если под таблицей понимать прямоугольную область, расчерченную на клеточки и заполненную данными. Таблицы текстовых редакторов вообще могут иметь совершенно произвольную структуру

Конечно, и электронные таблицы, и текстовые редакторы позволяют хранить и обрабатывать данные очень гибко, но как быть, если требуется хранить информацию обо всех сотрудниках большого предприятия и периодически выдавать ответы на запросы типа "представить список всех сотрудников, принятых на работу не позднее трех лет назад, имеющих по крайней мере одного ребенка, не имеющих взысканий и с зарплатой не выше 1000 р.". Для получения ответов на подобные запросы и предназначены Системы Управления Базами Данных (СУБД).

Классическая реляционная модель данных требует, чтобы данные хранились в так называемых плоских таблицах. Более точно, пользователи и приложения, обращающиеся к данным, должны работать с данными так, как если бы они размещались в таких таблицах. В упрощенном виде плоская таблица - это таблица, каждая ячейка которой может быть однозначно идентифицирована указанием строки и столбца таблицы. Кроме того, в одном столбце все ячейки должны содержать данные одного простого типа.

2.1 Общая характеристика реляционной модели данных

Основы реляционной модели данных были впервые изложены в статье Е. Кодда в 1970 г. Эта работа послужила стимулом для большого количества статей и книг, в которых реляционная модель получила дальнейшее развитие. Наиболее распространенная трактовка реляционной модели данных принадлежит К. Дейту. Согласно Дейту, реляционная модель состоит из трех частей:

Структурной части.

Целостной части.

Манипуляционной части.

Структурная часть описывает, какие объекты рассматриваются реляционной моделью.

Целостная часть описывает ограничения специального вида, которые должны выполняться для любых отношений в любых реляционных базах данных. Это целостность сущностей и целостность внешних ключей.

Манипуляционная часть описывает два эквивалентных способа манипулирования реляционными данными - реляционную алгебру и реляционное исчисление.

2.2 Типы данных

Любые данные, используемые в программировании, имеют свои типы данных.

Важно! Реляционная модель требует, чтобы типы используемых данных были простыми.

Для уточнения этого утверждения рассмотрим, какие вообще типы данных обычно рассматриваются в программировании. Как правило, типы данных делятся на три группы:

Простые типы данных.

Структурированные типы данных.

Ссылочные типы данных.

Простые, или атомарные, типы данных не обладают внутренней структурой. Данные такого типа называют скалярами. К простым типам данных относятся следующие типы:

Логический.

Строковый.

Численный.

Различные языки программирования могут расширять и уточнять этот список, добавляя такие типы как:

Целый.

Вещественный.

Дата.

Время.

Денежный.

Перечислимый.

Интервальный.

И т.д.…

Конечно, понятие атомарности довольно относительно. Так, строковый тип данных можно рассматривать как одномерный массив символов, а целый тип данных - как набор битов. Важно лишь то, что при переходе на такой низкий уровень теряется семантика (смысл) данных. Если строку, выражающую, например, фамилию сотрудника, разложить в массив символов, то при этом теряется смысл такой строки как единого целого.

Структурированные типы данных предназначены для задания сложных структур данных. Структурированные типы данных конструируются из составляющих элементов, называемых компонентами, которые, в свою очередь, могут обладать структурой. В качестве структурированных типов данных можно привести следующие типы данных:

Массивы

Записи (Структуры)

Общим для структурированных типов данных является то, что они имеют внутреннюю структуру, используемую на том же уровне абстракции, что и сами типы данных.

Например, при работе с массивами или записями можно манипулировать массивом или записью и как с единым целым (создавать, удалять, копировать целые массивы или записи), так и поэлементно. Для структурированных типов данных есть специальные функции - конструкторы типов, позволяющие создавать массивы или записи из элементов более простых типов.

Работая же с простыми типами данных, например с числовыми, мы манипулируем ими как неделимыми целыми объектами. Чтобы "увидеть", что числовой тип данных на самом деле сложен (является набором битов), нужно перейти на более низкий уровень абстракции. На уровне программного кода это будет выглядеть как ассемблерные вставки в код на языке высокого уровня или использование специальных побитных операций.

Ссылочный тип данных (указатели) предназначен для обеспечения возможности указания на другие данные. Указатели характерны для языков процедурного типа, в которых есть понятие области памяти для хранения данных. Ссылочный тип данных предназначен для обработки сложных изменяющихся структур, например деревьев, графов, рекурсивных структур.

Собственно, для реляционной модели данных тип используемых данных не важен. Требование, чтобы тип данных был простым, нужно понимать так, что в реляционных операциях не должна учитываться внутренняя структура данных. Конечно, должны быть описаны действия, которые можно производить с данными как с единым целым, например, данные числового типа можно складывать, для строк возможна операция конкатенации и т.д.

С этой точки зрения, если рассматривать массив, например, как единое целое и не использовать поэлементных операций, то массив можно считать простым типом данных. Более того, можно создать свой, сколь угодно сложный тип данных, описать возможные действия с этим типом данных, и, если в операциях не требуется знание внутренней структуры данных, то такой тип данных также будет простым с точки зрения реляционной теории.

Именно так в некоторых пост-реляционных СУБД реализована работа со сколь угодно сложными типами данных, создаваемых пользователями.

3. Домены

5. Программа «Информационная база»

Предлагаемая программа будет полезна для использования в небольшой компании, имеющей деловые отношения с достаточно большим количеством клиентов - как юридических, так и физических лиц. Учитывая, что, как правило, в таких компаниях, непосредственно с клиентом чаще всего общается секретарь, такая программа будет полезна именно для него. Программа выполняет роль своеобразной «записной книжки» - она хранит все данные о клиентах, заключенных с клиентами договорах, позволяя регулярно обновлять или, при необходимости, распечатывать эти данные.

Основной таблицей в базе данных является таблица «Клиенты». Эта таблица хранит информацию о контрагентах, с которыми с которыми имеются деловые отношения. В частности это:

Фамилия, Имя, Отчество физического лица или Наименование предприятия,

Фамилия и Имя руководителя,

Адрес.

Номер - это числовое поле, хранящее порядковый номер клиента в таблице. Все номера уникальны, по этой причине именно это поле выбрано в качестве ключевого поля.

Таблица «Телефоны» содержит все известные контактные телефоны клиентов, а также, фамилии и должности людей, которых можно найти по каждому из указанных телефонов.

Таблица «Договора» - это информация, обо всех договорах, заключенных с клиентами. Обязательными реквизитами любого договора является номер договора и дата его заключения, эти параметры проставляются автоматически.

Может быть занесена также сумма договора, а также дополнительная информация о договоре: в этом поле можно описать различного рода индивидуальную информацию: о скидках или надбавках, задержке отгрузки или оплаты, условия поставки и тому подобное. С данной таблицей связана информация обо всех предоставленных услугах или товарах (таблица Продажа).

Код товара выбирается из справочника.

5.1 Работаем с программой «Информационная база»

В начале работы рекомендуется заполнить справочник «Прайс-лист». На панели управления располагаются три основные кнопки: добавить запись, изменить запись, удалить запись. Эти же кнопки будут использоваться и при дальнейшей работе, поэтому освоение данной программы не займет много времени даже у начинающего пользователя. Итак, для того, чтобы пополнить прайс-лист, нажимаем кнопку «Добавить запись» и заносим новую позицию прайс-листа и стоимость за единицу. При изменении стоимости воспользуемся кнопкой «Изменить запись», ненужную, ошибочную или устаревшую запись удаляем нажатием кнопки «Удалить запись». Добавление и редактирование записей происходит непосредственно в таблице.

Созданный таким образом прайс-лист будет служить основой для работы с последующими таблицами, а получив «твердый» экземпляр прайс-листа компании (кнопка «Печать») мы можем выдать его клиенту на руки. При необходимости можно отправить прайс-лист и факсом, для этого следует открыть в основном меню пункт «Файл»- «Настройка принтера» и сделать соответствующий выбор.

Далее начинаем работу непосредственно с клиентом. Регистрируем нового клиента в таблице «Клиенты» - заносим фамилию, имя, отчество клиента - физического лица или полное наименование фирмы (во втором случае заполняем поле «ФИО руководителя»), адрес клиента. Для юридических лиц удобно будет одновременно заполнить табличку «Телефоны», это особенно актуально, если со стороны клиента будут пользоваться услугами фирмы несколько человек. В случае работы с физическим лицом можно в этой табличке указать несколько телефонов - рабочий, домашний, сотовый или номер пейджера. Удалить или изменить запись очень просто с помощью соответствующих кнопок. Если вносить

изменения в запись не нужно, воспользуемся кнопкой «Просмотр».

Таким образом формируется перечень всех клиентов фирмы. В дальнейшем, когда их количество станет достаточно большим, нам пригодятся и функции поиска - с помощью кнопки «Поиск» мы сможем быстро найти данные клиента, даже если вдруг мы неточно помним его наименование или знаем только фамилию руководителя.

Список всех клиентов можно отпечатать при помощи кнопки «Печать». Как показывает практика, многие руководители зачастую требуют представить им подобный список буквально сейчас же - он бывает необходим для подготовки предстоящей деловой встречи, в ходе телефонного разговора, да и просто должен быть каждый день под рукой.

После регистрации клиента переходим к заполнению таблицы «Договора». Программа автоматически проставляет дату договора и его номер, впрочем, в случае необходимости, эти данные могут быть откорректированы вручную.

С помощью кнопки на правой панели добавляем запись - при нажатии кнопки «Добавить» программа обращается к прайс-листу и нам остается только сделать выбор необходимых позиций товара и указать его количество. Сумма по строкам и общий итог просчитывается автоматически, и договор записывается в базу. Нам остается только распечатать наш «квиток» с перечнем услуг и их стоимостью и передать его в бухгалтерию для оформления всех необходимых бумаг.

В случае работы с юридическим лицом имеет смысл отмечать выставленные бухгалтерией счета и счета-фактуры, так как сегодня эти документы могут представляться самыми различными путями - курьером, почтой, факсом, электронной почтой - и зачастую теряются или, наоборот, дублируются. Это часто вносит неприятные моменты выяснения отношений между клиентом и исполнителем, поэтому у хорошего секретаря должна быть информация о выставленных счетах и счетах-фактурах.

Следует отметить, что работать с таблицей «Договора» можно вызвав ее непосредственно из главного меню, пункт «Таблица»-«Договора». В данной таблице содержится перечень всех договоров, но, при желании, мы можем увидеть только договора, заключенные с конкретным клиентом. Для этого выбираем закладку «Договора по клиенту» и интересующего нас клиента путем двойного щелчка мыши по нужной нам записи в перечне клиентов или отметив нужную запись и нажав на панели кнопку «Выбрать запись».

В основной таблице «Все договора» можно также найти «потерянный» договор по номеру, для этого достаточно просто ввести с клавиатуры интересующий нас номер. Для того, чтобы вернуться к исходной ситуации, то есть перечню всех договоров, уберите введенный номер клавишей «Backspace».

Заключение

Базы данных, как были, так и останутся в компьютерном мире навсегда, но теперь они представляют собой не статичные, неподвижные, неперемещаемые хранилища информации, управляемые централизованно на сервере баз данных, а живые, динамически обновляющиеся и развивающиеся во времени объекты со множеством наследуемых типов данных, свойств, методов, которые могут дистанционно вызываться и транспортироваться.

Базы данных играют особую роль в современном мире. Все, с чем мы постоянно сталкиваемся в жизни, скорее всего, зарегистрировано в той или иной базе. Умение работать с базами данных сегодня является одним из важнейших навыков в работе с компьютером, а специалисты в этой области никогда не останутся без работы.

Литература

Дунаев С. Доступ к базам данных и техника работ в сети. Москва, Диалог-МИФИ, 1999.

Специальная информатика. Универсальный курс Москва, АСТ-Пресс, 1998.

Норе Д. Базы данных. Москва, АСТ-Пресс,1999.