Post on 15-Aug-2020
Введение в теорию
баз данных
Лекция 1
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 2
План лекции
Основные понятия
Организация данных в БД
Виды моделей данных
Архитектура БД
Классификация БД
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 3
Основные понятия
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 4
Основные понятия
Чаще всего под БД понимается
поименованная совокупность
структурированных данных,
относящихся к некоторой предметной
области
Однако в этом случае, БД весьма
трудно отличить от обычной картотеки
или архива документов
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 5
Основные понятия
Свойства, которые отличают БД от простой
совокупности данных:
БД хранится и обрабатывается
в вычислительной системе
данные в БД хорошо структурированы,
т.е. выделены основные элементы,
их типы и связи между элементами,
а также ограничения на допустимые операции
обеспечение поиска и обработки данных
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 6
Основные понятия
Основные элементы реляционной БД:
Поле – элементарная единица организации данных Для описания поля используют характеристики:
имя, тип, длина, точность и т.д.
Соответствует столбцу в таблице
Запись – совокупность логически связанных полей Соответствует строке в таблице
Собственно таблица (отношение)
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 7
Система баз данных
Система баз данных (СБД) – это компьютеризированная система структурированных данных, основная цель которой хранение информации и предоставление ее по требованию
Элементы СБД: Данные
Аппаратное обеспечение
Программное обеспечение (ПО)
Пользователи
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 8
Система баз данных
Конечные
пользователи Прикладные
программы
База данных
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 9
Система баз данных
Однопользовательская система (Single-user system) – это система, в которой в одно и тоже время к БД может получить доступ только один пользователь
Многопользовательская система (Multi-user system) – это система, в которой одновременно к БД могут получить доступ несколько пользователей Основная задача – позволить нескольким
пользователям работать с БД как с однопользовательской
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 10
Система баз данных
Данные в БД можно охарактеризовать как
интегрированные и общие
Интегрированные – данные можно
представить как объединение нескольких
отдельных файлов, полностью или частично
неперекрывающихся
Общие – отдельные области данных можно
использовать нескольким различным
пользователям
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 11
Система баз данных
Аппаратное обеспечение СБД:
накопители для хранения информации
вместе с устройствами ввода/вывода
процессор вместе с основной памятью,
которая используется для поддержки
работы ПО системы
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 12
Система баз данных
Прикладные программы
Основная часть ПО – это система управления
базами данных – СУБД (DBMS – DataBase
Management System – диспетчер БД)
Основная функция СУБД – предоставление
пользователю возможности работать с БД не
вникая в детали на уровне аппаратуры
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 13
Система баз данных
Группы пользователей СБД:
прикладные программисты
конечные (рядовые) пользователи
администраторы БД
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 14
Организация данных в БД
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 15
Организация данных в БД
Виды данных:
собственно данные
входные данные
выходные данные
объекты
связи
свойства
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 16
Организация данных в БД
В БД собственно данные обычно
называют постоянными, хотя они не
являются таковыми в общепринятом
понимании
Так их назвали в сравнении
с изменчивыми данными – транзитными
(промежуточные результаты, входные,
выходные данные)
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 17
Организация данных в БД
Входные данные – это информация,
передаваемая системе с терминала
или рабочей станции
Выходные данные – это сообщения
и результаты, выдаваемые системой
на экран, печать или иное устройство
вывода
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 18
Организация данных в БД
Объекты – в реляционных БД объектами
являются таблицы (отношения)
Связи отображают зависимости между
объектами
Схема, на которой представлены
объекты и их связи называется
Схема объект-отношение или
Диаграмма объект-отношение
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 19
Организация данных в БД
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 20
Организация данных в БД
Свойства:
все объекты и связи имеют
определенные свойства
свойства объектов выражаются полями
таблицы
свойства связей выражаются в их
характеристиках при формировании
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 21
Виды моделей данных
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 22
Виды моделей данных
Модель данных – это совокупность
структуры данных и операций
их обработки
Виды моделей данных:
иерархическая
сетевая
реляционная
система индексов
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 23
Виды моделей данных
Иерархическая модель данных
Представляет собой совокупность
элементов, связанных по строго
определенным правилам
Объекты, связанные иерархическими
отношениями, образуют
ориентированный граф
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 24
Виды моделей данных
Свойства иерархической модели: каждый узел связан только с одним вышестоящим
узлом, кроме вершины
иерархическая модель данных имеет только одну вершину, узел не подчинен более никаким узлам
от каждого узла существует единственный путь к вершине
связь не может быть установлена между объектами, находящимися через уровень
связь между узлами первого уровня не определяется
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 25
Виды моделей данных
Директор
Руководитель
отдела продаж Руководитель
PR-отдела
Руководитель
отдела
обслуживания
Сотрудник Сотрудник Сотрудник Сотрудник Сотрудник
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 26
Виды моделей данных
Преимущества:
простота
минимальный расход памяти
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 27
Виды моделей данных
Недостатки:
Отсутствие универсальности
Не всякую информацию можно выразить
в иерархической модели данных
Исключительно навигационный принцип
доступа к данным
Доступ к данным только через корневой
элемент
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 28
Виды моделей данных
Сетевая модель данных
Элементами этой модели являются:
уровень, узел, связь
Отличия в том, что элемент одного
уровня может быть связан с любым
числом элементов соседнего уровня
Не существует подчиненности уровней
друг другу
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 29
Виды моделей данных
Свойства сетевой модели:
Связь не может быть установлена
между объектами, находящимися через
уровень
Связь между узлами первого уровня не
определяется
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 30
Виды моделей данных
Сотрудник 1 Сотрудник 2 Сотрудник 3 Сотрудник 4
Проект 1 Проект 2 Проект 3
Заказчик 2 Заказчик 3 Заказчик 4
4
Заказчик 1
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 31
Виды моделей данных
Преимущества:
универсальность
возможность доступа к данным через
значения нескольких отношений
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 32
Виды моделей данных
Недостатки:
сложность
обилие понятий, вариантов их
взаимосвязей и способов реализации
допустимость только навигационного
принципа доступа к данным
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 33
Виды моделей данных
Реляционная модель данных
(табличная)
Это способ представления данных
в виде таблиц
Элементы: поле (столбец), запись
(строка) и таблица (отношение)
Используется в реляционных системах
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 34
Виды моделей данных
Реляционная система – это система,
основанная на следующих принципах:
данные пользователя представлены
только в виде таблиц
пользователю предоставляются
операторы, генерирующие новые
таблицы из старых (для выборки данных)
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 35
Виды моделей данных
Преимущества:
простота в такой модели всего одна информационная
конструкция, формализующая табличное представление
теоретическое обоснование существуют четкие методы формализации данных
в таблицах
независимость данных при изменении БД необходимы бывают лишь
минимальные изменения прикладных программ
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 36
Виды моделей данных
Недостатки:
низкая скорость при выполнении
операций соединения
большой расход памяти
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 37
Виды моделей данных
Система инвертированных списков
– система индексов
Систему инвертированных списков можно
рассматривать как частный случай сетевой
модели данных, которая имеет два уровня
Основные элементы: основной файл,
инвертированный список (файл), список
связей
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 38
Виды моделей данных
Инвертированные списки являются
основой для создания информационно-
поисковых систем
В информационно-поисковых системах
ключевые атрибуты соответствуют
ключевым словам, определяющим
тематику поиска
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 39
Архитектура БД
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 40
Архитектура БД
Существует архитектура БД,
предложенная исследовательской
группой ANSI/SPARC (Study Group on
Data Management Systems) и
называется она архитектурой
ANSI/SPARC
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 41
Архитектура БД
Уровни в архитектуре СУБД:
внутренний уровень (физический)
внешний уровень (пользовательский)
концептуальный уровень (логический)
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 42
Архитектура БД
Концептуальное
представление
Внешнее
представление 1
Внешнее
представление 2 Внешний уровень
Концептуальный
уровень
Внутренний
уровень
Пользователь 1 Пользователь 2 Пользователь 3
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 43
Классификация БД
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 44
Классификация БД
Классификация БД по технологии обработки:
централизованные
хранятся в памяти одной вычислительной системы
распределенные
состоят из нескольких возможно пересекающихся частей, хранящихся в различных узлах вычислительной сети
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 45
Классификация БД
Классификация БД по способу доступа к
данным:
с локальным доступом
к такой БД имеется доступ пользователя
одной ЭВМ
с удаленным (сетевым) доступом
БД доступна для всех пользователей сети
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 46
Классификация БД
Классификация БД по архитектуре:
файл-сервер
одна машина в сети выделяется в качестве
сервера файлов; на ней хранится
централизованная БД
клиент-сервер
выделяется сервер БД, который кроме
хранения осуществляет обработку данных
Базы данных на основе Microsoft SQL
Server 2008. Лекция 1 47
Классификация БД
Классификация БД по содержимому
географические
исторические
научные
мультимедийные
…