Администраторы данных работают с данными с самого начала процесса ее создания. Отвечают за сбор информационных потребностей данной организации, проектирование будущей базы.
Администратор базы данных отвечает за физическую реализацию базы, обеспечение безопасности, сопровождает базу в процессе ее эксплуатации, следит за достоверностью информации в базе и т.д.
Разработчики баз данных - категория лиц, которые работают с ней только в процессе ее разработки по проекту, созданному администратором данных.
Пользователи - это конечные пользователи, ради которых база проектировалась, создавалась и будет работать. Их часто называют клиентами.
СУБД является достаточно сложным видом программного обеспечения, поэтому в составе СУБД можно выделить ряд программных компонентов:
- ядро СУБД, которое отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, транзакциями, журнализацию. Это главная часть СУБД. Ядро обладает собственным интерфейсом, недоступным пользователю напрямую.
- компилятор языка БД (обычно SQL), предназначенный для работы с данными.
- набор утилит.
Лекция 2. Модели данных
Первые СУБД использовали иерархическую модель данных. Типичным представителем СУБД, поддерживаемых данный вид моделей (наиболее известным и распространенным), является Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия появилась в 1968 г. и была создана для поддержки лунного проекта «Аполлон» (управление огромного количества деталей, иерархически связанных между собой).
Структурная часть
Основными информационными единицами являются сегмент, поле дерево. Поле данных - наименьшая неделимая поименованная информационная единица, сегмент (запись) образуется из конкретных значений полей данных, тип записи - набор взаимосвязанных сегментов одного уровня, дерево - набор записей данного типа (таблица).
Иерархическая модель базируется на теории графов и представляет собой древовидный граф. Вершины графа - деревья базы данных, дуги, соединяющие вершины - связь «предок - потомок». Иерархическая модель из-за своего внешнего сходства часто называют деревом или набором деревьев. В вершине иерархии лежит корень дерева, ответвления - листья дерева.
Между типами записи поддерживаются связи.
База данных с такой схемой могла бы выглядеть следующим образом:
В иерархической модели используются два метода доступа к данным: прямой порядок обхода дерева и обратный порядок. Прямой обход осуществляется сверху вниз, начинается с корня и постепенно делается обход всех предков в направлении сверху-вниз, слева-направо. Обратный подход начинается с доступа к самым нижним сегментам с постепенным переходом снизу-вверх, слева-направо.
Кроме того, иерархическая модель обладает следующими свойствами:
1. каждый потомок имеет только одного предка;
2. предок может не иметь потомков.
К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти компьютера и высокие временные показатели выполнения операций над данными. Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными связями.
Примеры иерархических СУБД: Ока, ИНЭС, МИРИС, Data Edge
Сетевая модель
Сети - естественный способ представления реальных отношений между объектами. Сетевая модель также опирается на теорию графов.
Появились в 70-х годах XX века. Типичными представителями являются СУБД Integrated Database Management System (IDMS) компании Cullinet Software, Inc. и Integrated Data Store (IDS) фирмы General Electric.
Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков.
Основными элементами сетевой базы данных являются элемент данных, агрегат данных, запись, набор.
Элемент данных - наименьшая неделимая поименованная информационная единица, доступная пользователю. Элемент данных может иметь свой тип. Агрегат данных - поименованная совокупность элементов данных внутри записи (дата - день, месяц, год).
Запись - поименованная структура, содержащая элементы данных (запись в реляционной таблице).
Тип записей - это совокупность логически связанных экземпляров записей, моделирует некоторый класс объектов реального мира.
Набор - это поименованная двухуровневая иерархическая структура, которая выражает связи между двумя типами записей (один к одному, один ко многим).
На формирование типов связи не накладываются особые ограничения; возможны, например, следующие ситуации:
- Данный тип записи может быть предком для любого числа связей.
- Данный тип записи может быть потомком в любом числе связей.
- Может существовать любое число связей с одним и тем же типом записи предка и одним и тем же типом записи потомка.
- Типы записи X и Y могут быть предком и потомком в одной связи и потомком и предком - в другой.
- Предок и потомок могут быть одного типа записи.
- Между двумя типами записей может быть любое количество наборов (преподаватель может не только преподавать, и быть куратором этой группы).
Простой пример сетевой схемы БД:
Таким образом, сетевая база данных - поименованная совокупность записей различного типа и наборов, содержащих связи между ними.
Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности по созданию и моделированию различных связей между сущностями реального мира (предметной области). Недостатком сетевой модели является высокая сложность и жесткость схемы данных, сложность для понимания и выполнения обработки информации обычным пользователем.
Сложность практического использования иерархических и сетевых СУБД, желание пользователей оперировать более крупными объектами, чем элементы данных заставили искать иные способы представления данных и послужило причиной возникновения новой структуры данных - реляционной (табличной). Работа с таблицами понятна и привычна каждому пользователю. Создателем реляционной модели является математик, сотрудник фирмы IBM Э.Ф. Кодд (1970 г.). Он же ввел два языка манипулирования данными SQL и QBE.
Э.Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц.
Реляционная база данных представляет собой набор таблиц (которые Кодд назвал отношениями), каждая из которых имеет уникальное имя и состоит из строк - записей (кортежей) и столбцов - полей (атрибутов). Каждая запись представляет объект реального мира. Свойства объекта, его характеристики определяются значениями полей. Каждое поле имеет имя, тип и размер данных, хранимых в нем. Имена полей вынесены в шапку таблицы.
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).
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.
Доменом называется множество значений данного типа (например, множество названий населенных пунктов).
Домены весьма важные компоненты реляционной модели. Смысл доменов состоит в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие эти два атрибута (например, для организации транзитного рейса можно дать запрос "Выдать рейсы, в которых время вылета из Москвы в Сочи больше времени прибытия из Архангельска в Москву"). Если же значения двух атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено смысла: стоит ли сравнивать номер рейса со стоимостью билета?
Отношением является таблица, заголовком которой является схема отношения, а строками - кортежи; имена атрибутов именуют столбцы этой таблицы. Отношения используются для представления объектов окружающего мира и представления связей между объектами.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26
