Базы данных (лекция № 1)

1.

Базы данных
Семестр 3. Лекция №1.

2.

доцент кафедры
ИТАС ПНИПУ
Петренко Александр
Анатольевич

3.

ЛИТЕРАТУРА
1. Хомоненко А. Д., Цыганков В. М., Мальцев М. Г.
Базы данных: Учебник для высших учебных
заведений / Под ред. npоф. А. Д. Хомоненко. —
6-е изд., доп. - СПб.: КОРОНА-Век, 2009. - 736 с.
2. Дейт, К. Дж. Введение в системы баз данных, 8е издание.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом
"Вильямc", 2005. — 1328 с.: ил. — Парал. тит.
англ.

4. Плоские файлы

Плоский файл - это именованный набор данных на внешнем
носителе.
Недостатки использования плоских файлов:
•Для ОС плоский файл - всего лишь последовательность
байт. Поэтому все предположения о структуре записей
файла делает прикладная программа.
•Как следствие - невозможность заблокировать на
чтение/модификацию отдельную запись файла средствами
ОС, т.к. само понятие записи отсутствует как таковое.
•Для поиска нужной записи по условию на значение полей
придется считывать все записи последовательно с начала
файла до тех пор, пока либо поиск увенчается успехом, либо
будет достигнут конец файла.

5.

Основные понятия
Информационная
система
(ИС)
–
система,
осуществляющая хранение и обработку информации.
Автоматизированная информационная система
(АИС) – комплекс программных и технических средств и
информационных массивов, предназначенных для сбора,
хранения, поиска и выдачи информации потребителям по их
запросам.
Банк
данных
(БнД)
–
автоматизированная
информационная система централизованного хранения и
коллективного использования данных.
Банк данных (БнД) в общем случае состоит из
следующих компонентов: базы (нескольких баз) данных,
системы управления базами данных, словаря данных,
администратора,
вычислительной
системы
и
обслуживающего персонала
Система баз данных – система, состоящая из Базы
данных, СУБД и Пользователей.

6.

7.

База данных
База данных (БД) – именованная совокупность данных,
отражающая состояние объектов и их отношений и
рассматриваемой предметной области. База данных представляет
собой файловое хранилище информации, состоящее из собственно
Данных и программно-аппаратного носителя.
Предметная область – отображение между допустимыми
константами формальной системы, с одной стороны, и объектами
«реального мира», с другой стороны. Каждая отдельная константа
соответствует одному и только одному объекту в предметной
области.
Модель данных – абстрактная машина доступа к данным,
представляющая
собой
структурированную
совокупность
логического определения данных и операций над ними. Данные
характеризуются элементами данных и правилами связывания. Для
каждого элемента существует способ различения (уникальный
идентификатор). Элементы данных подразделяются на:
– объект, сущность – обособленный блок информации;
– атрибут – характеристика объекта, атомарная величина
определённого типа, принадлежащая объекту.

8.

Предметная область БД – часть реального мира, информация о которой должна
храниться в БД, передаваться и обрабатываться при выполнении бизнес-операций,
автоматизируемых бизнес-процессов в проектируемой системе.
Анализ предметной области – это основа для определения структуры БД (делаются
выводы о том, информация о каких объектах должна быть представлена в БД, какими
свойствами они обладают и какие связи между ними существуют).
Строится модель предметной области – её формализованное описание.
В теории проектирования баз данных и информационных систем в целом предметную
область принято рассматривать в виде трёх представлений:
представление о предметной области (объектах реального мира, их свойствах,
существующих между ними связях и выполняемых операциях) в том виде, как она
реально существует;
представление о предметной области, как её воспринимает проектировщик базы
данных (data base designer);
представление о предметной области, как она может быть описана с помощью
символов.
Другими словами, при проектировании БД разработчики имеют дело
с реальностью,
с описанием (представлением) реальности,
с данными, которые отражают это представление.

9. Эксплуатация БД и приложения

SQL-запрос
Результат
Приложение
…
Результат
Пользователи
SQL-запрос
Приложение
Пользователи
СУБД
Схема БД
(метаданные – «данные о данных» – модель
данных в БД)
БД
(данные о системе)
9
Мета-модель
Модель состояния

10.

Наименования отношения и атрибутов этого отношения называют схемой
отношения.
Схема отношения представляется в виде имени отношения, за которым идут список
атрибутов заключенных в круглые скобки.
Пример: Кинофильмы (Наименование, Год, Продолжительность, Жанр)
Наименование
Операция Ы
Бриллиантовая рука
Морозко
Год
1979
1982
1963
Продолжительность
86
93
76
Жанр
Комедия
Комедия
Сказка
Атрибуты схемы отношения образуют множество, а не упорядоченный список.
Одно из требований, выдвигаемых реляционной моделью гласит, что каждый
элемент данных должен быть атомарным, т.е. относиться к какому либо атомарному
типу.
В качестве значений нельзя использовать такие структуры данных как массивы,
списки, множества и другие составные типы которые допускают разбиение на более
мелкие элементы.

11.

В качестве значений нельзя использовать такие структуры данных как массивы,
списки, множества и другие составные типы которые допускают разбиение на более
мелкие элементы.
С каждым атрибутом ассоциирован определенный домен (domain), т.е. некоторый
базовый тип.
Значения атрибутов должны принадлежать соответствующим доменам,
определяемым каждым из атрибутов отношения.
Наиболее правильной интуитивной трактовкой понятия домена является понимание
домена как допустимого потенциального множества значений данного типа.
Строки отношения, отличные от той, которая представляет наименования атрибутов,
называют кортежами (tuples).
Отношение - это множество кортежей (не упорядоченный список), соответствующих
одной схеме отношения. Кортежи отношения, будучи переставлены местами, не
влияют на содержимое этого отношения.
Процессы, вызывающие изменение схемы отношений принято называть эволюцией
схемы базы данных.
Конкретное множество кортежей называют экземпляром (instance) отношения.

12.

Модели данных
Модель плоского файла (flat file)
• Иерархическая (hierarhic)
• Сетевая (network)
• Реляционная (relation – отношение)
• СУРБД
(RDMS – Relational Database
Management System)
• Объектно-реляционная, Гибридная
• Объектно-ориентированная (object-oriented)

13.

Пользователи СБД
Пользователи базы данных - это категория
пользователей в интересах которых и
создается база данных:
•прикладные и системные программисты;
•администраторы БД;
• конечные пользователи.

14.

Пользователи СБД
Конечные пользователи базы данных (ОСНОВНАЯ КАТЕГОРИЯ) работают с базой данных непосредственно через приложение; имеют
строго ограниченный набор привилегий манипулирования данными.
Этот набор может определяться при создании интерфейса конечного
пользователя и не изменяться. Политику безопасности в данном случае
определяет администратор безопасности или администратор базы
данных (если это одно и то же должностное лицо);
Прикладные и системные программисты - отвечают за создание
программ, использующих базу данных; в смысле защиты данных
программист может быть как пользователем, имеющим привилегии
создания объектов данных и манипулирования ими, так и
пользователем, имеющим привилегии только по модификации
данными;

15.

Пользователи системы базы данных
Администратор банка данных (АБД) – это человек,
обеспечивающий необходимую техническую поддержку для
реализации принятых решений. АБД отвечает за общее
управление системой на техническом уровне.
Функции АБД состоят в следующем:
• Создание концептуальной схемы содержимого БД;
• Определение внутренней схемы или физическое
проектирование БД;
• Взаимодействие с пользователем (оказание им помощи в
подготовке, устранение возникающих проблем в процессе
эксплуатации БД);
• Определение требований защиты и обеспечения
целостности данных;
• Определение процедур резервного копирования и
восстановления;
• Управление производительностью и реагирование на
изменяющиеся требования.

16.

Система управления базами данных
(СУБД)
СУБД (система управления базами данных), DBMS
(DataBase Management System) – программный комплекс,
соединяющий Базу данных и задачи, связанные с её
использованием. СУБД предоставляет сервис произвольной
выборки данных, восстановления данных после сбоев,
параллельную работу над данными, универсальный язык
манипулирования данными.

17.

Функции СУБД
• управление данными во внешней памяти;
• управление буферами оперативной памяти;
• управление транзакциями;
• журнализация и восстановление БД после
сбоев;
• поддержка языков БД.

18. Классификации СУБД

По модели данных
•Иерархические
•Сетевые
•Реляционные
•Объектно-ориентированные
•Объектно-реляционные
По степени распределенности
•Локальные
•Распределённые
По способу доступа к БД
•Файл-серверные
•Клиент-серверные
•Встраиваемые

19.

Спасибо за вниманиёу!