Реферат з інформатики

Системи управління базами даних (СУБД)

У діловій сфері часто приходиться працювати з даними з різних джерел, кожне з який пов'язане з певним видом діяльності. Для координації всіх цих даних необхідні певні знання й організаційні навички.

Електронною базою даних (БД) називається послідовність даних заданої структури, записана на магнітний диск комп'ютера.

Системи управління базами даних (СУБД) є набором програмних засобів, необхідних для створення, використання і підтримки баз даних.

База даних – це набір даних з наступними властивостями:

• дані логічно пов'язані між собою і несуть відповідну інформацію;

• структура баз даних звичайно відповідає тому специфічному набору даних, які вона містить;

• бази даних відображають тільки окремі аспекти реального світу, що дає змогу визначити їх як "мікросвіт".

Система управління базами даних (СУБД) поєднує відомості з різних джерел в одній реляційній базі даних. Створювані форми, запити і звіти дозволяють швидко й ефективно обновляти дані, отримувати відповіді на питання, здійснювати пошук потрібних даних, аналізувати дані, друкувати звіти, діаграми і поштові наклейки.

Системи управління даними першого покоління

СУБД першого покоління характерні тим, що кожна група користувачів розробляла своє власне програмне забезпечення по управлінню даними. Наслідками такої сепаратизації стало надмірне дублювання програмних кодів і даних.

Системи управління даними другого покоління

Файли взаємопов'язаних даних об'єднуються в бази даних. СУБД створюються для таких досвідчених користувачів, як програмісти.

Системи управління даними третього покоління

Можливості СУБД розширились. Створені розвинуті інтерфейси, що забезпечують інтерактивний доступ звичайним користувачам.

Переваги СУБД :

• Скорочення надлишку даних;

• Без баз даних неможливо уникнути зберігання надлишкових даних;

• При наявності центрального контролю баз даних деякі надлишкові дані можна усунути;

• Надлишкові дані не можуть бути повністю усунені, оскільки велику роль в СУБД відіграють питання часу і достовірності.

У світі існує безліч СУБД. Незважаючи на те, що вони можуть по-різному працювати з різними об'єктами і надають користувачу різні функції й засоби, більшість СУБД спираються на єдиний устояний комплекс основних понять. Це дає нам можливість розглянути одну систему й узагальнити її поняття, прийоми й методи на весь клас СУБД. В якості такого навчального об'єкта розглянемо СУБД Microsoft Access, що входить до пакета Microsoft Office.

Найпоширенішими СУБД є Visual FoxPro та Microsoft Access.

СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ БАЗАМИ ДАНИХ VISUAL FOXPRO (VFP)

Загальна характеристика СУБД VFP

СУБД VFP — це реляційна база даних. Кожна таблиця збері­гається в окремому файлі з розширенням dbf. Усі інші об'єкти — форми (form), запити (query), звіти (report), програми (program), меню (menu), уявлення (view) теж зберігаються в окремих файлах з відповідними типами.

Типи даних. Дані поділяються на змінні бази даних (поля), змінні пам'яті (використовуються для проміжного зберігання да­них) та масиви змінних пам'яті. Ім'я змінної може мати довжину до 10 символів, містити літери від А до Z, всі цифри та знак під­креслювання (—). У таблиці 1 перелічені типи даних, які можуть

приймати змінні.

Таблиця 1

Тип даних	Характеристика
Character	Може містити всі символи клавіатури, максимальна дов­жина — 254
Currency	Грошовий тип, може приймати значення від -900Е8 до +900Е8, містить 4 дробові розряди •
Float	Може містити цифри, десяткову крапку. Максимальна довжина поля — 20 символів
Numeric	Може містити цифри, десяткову крапку. Максимальна довжина поля — 20 символів (ціла частина + дробова частина + 1, якщо є десяткова крапка)
Date	Містить дату в такому вигляді: місяць/число/рік, наприк­лад, 10/31/01
Date Time	Містить дату та час, наприклад, 10/31/01 11:59 РМ
Double	Може містити числові дані, але обчислення виконуються з більшою точністю, ніж з даними типу Numeric
Logical	Логічний тип даних. Може приймати два значення Т (True) та F (False)
Memo	Дозволяє зберігати текст необмеженого розміру. Дані у цьому випадку зберігаються в іншому файлі
General	Може містити OLE-об'єкти, компоненти Windows, об'єкти, що створені в інших додатках
Character (binary)	Може містити будь-які 8-бітні значення та символ null (0)
Memo (binary)	Дозволяє зберігати відскановані зображення, оцифровану музику тощо.

СИСТЕМА УПРАВЛШНЯ БАЗАМИ ДАНИХ MICROSOFT ACCESS

Система управління базами даних Microsoft Access входить до складу пакета Microsoft Office. Вона дозволяє розв’язувати широке коло завдань користувачів без програмування і доступна для широкого кола непрофесійних користувачів персональних комп’ютерів.

Система управління базами даних (СУБД) Access розроблена для експлуатації у комп’ютерних мережах у середовищі Windows.

Одна з основних переваг СУБД Ассеss полягає у тому, що вона має прості та зручні засоби обробки кількох таблиць у одній базі даних. Таблиця є основним об’єктом бази даних. У одній базі даних зберігається кілька таблиць та засоби зв’язування таблиць.

У системі Acсess є різні способи управління даними, а саме:

• система меню;

• панелі інструментів;

• контекстивне меню;

• укажчик миші;

• комбінації клавіш.

СУБД Access має значну кількість спеціальних програм – “майстрів”. Є майстер таблиць, майстер кнопок, майстер форм та ін. Майстри здійснюють діалог з користувачем, у процесі якого визначаються дані, необхідні для розв’язування відповідної задачі. Для зручності роботи кожен майстер має певні етапи (кроки). Будь-який етап можна пропустити або звернутись до попередніх.

Формою видачі даних на екран користувач може управляти. Важливо правильно конструювати форми, оскільки саме з ними працює користувач при введенні і редагуванні записів бази даних. Крім того, форми можна використовувати для збирання та виведення інформації.

Етапи створення бази даних у середовищі Microsoft Access:

• визначення мети створення бази даних;

• визначення таблиць, які повинна містити база даних;

• визначення структури таблиць (полів та їх типів);

• призначення ключів таблиць та створення потрібних індексів;

• визначення зв'язків між таблицями;

• завантаження даних;

• створення інших об'єктів бази даних: запитів, форм, звітів, макросів та модулів;

• аналіз ефективності бази даних за допомогою майстра таблиць (меню СЕРВИС>АНАЛИЗ>ТАБЛИЦА) та аналізатора швид­кодії (меню СЕРВИС>АНАЛИЗ>БЬІСТРОДЕЙСТВИЕ).

Розглянемо призначення об'єктів Access.

Таблиця призначена для збереження даних у вигляді записів (рядків) і полів (стовпців). Таблиці складають основу бази даних. Саме в них зберігається інформація, організована певним чином.

Запит - дозволяє отримати потрібні дані з однієї чи декількох таблиць, розрахувати значення деяких даних за формулами.

Форма - об'єкт, призначений, як для введення, так і для ви-ведення даних у зручному для користувача вигляді. У формі можна розмістити елементи керування, які застосовуються для введення, зображення і зміни даних у полях таблиць.

Звіт - об'єкт, призначений для друку даних.

Макроси - засоби для автоматизації роботи з формами, звітами та ін.

Модулі - програмні модулі мовою Visual Basic.

Створення бази даних завжди починається з розробки структури її таблиць. Структура повинна бути такою, щоб при роботі з базою в неї було потрібно вводити якнайменше даних. Якщо введення якихось даних доводиться повторювати неодноразово, базу роблять з декількох зв'язаних таблиць. Структуру кожної таблиці розробляють окремо. Для того щоб зв'язки між таблицями працювали надійно, і за записом з однієї таблиці можна було однозначно знайти запис в іншій таблиці, треба передбачити в таблиці унікальні поля. Унікальне поле - це поле, значення в якому не можуть повторюватися. Якщо дані в полі повторюються і необхідно видавати повідомлення про це, то для таких даних використовують ключове поле.

Проектування бази даних

Перед тим як створювати таблиці, форми та інші об'єкти, потрібно задати структуру бази даних. Добра структура бази даних є основою для створення адекватної вимогам, ефекти­вної бази даних. Сам процес проектування бази даних являє со­бою складний процес проектування відображення опису предме­тної області у схему внутрішньої моделі даних. Перебіг цього процесу є послідовністю більш простих процесів проектування менш складних відображень. Ця послідовність у процесі проек­тування весь час уточнюється, вдосконалюється таким чином, щоб були визначені об'єкти, їх властивості та зв'язки, які будуть потрібні майбутнім користувачам системи.

Пропонуємо майбутнім користувачам систем управління ба­зами даних два підходи, два варіанти проектування баз даних. Перший варіант широко відомий, бо він запропонований фірмою Microsoft. Другий варіант відображає практичний досвід проек­тування, і за основу взято варіант, надрукований у «ComputerWorld — Moscow» за 1996 рік.

Варіант 1. Етапи проектування бази даних

Нижче наведені основні етапи проектування бази даних:

1. Визначення мети створення бази даних.

2. Визначення таблиць, що їх повинна містити база даних.

3. Визначення необхідних у таблиці полів.

4. Завдання індивідуального значення кожному полю.

5. Визначення зв'язків між таблицями.

6. Відновлення структури бази даних.

7. Додавання даних і створення запитів, форм, звітів та інших
   об'єктів бази даних.

8. Використання засобів аналізу в СУБД.

Розглянемо ці етапи дещо детальніше.

1. Визначення мети створення бази даних. На першому ета­пі проектування бази даних необхідно визначити мету створення бази даних, основні її функції та інформацію, яку вона повинна містити. Тобто потрібно визначити основні теми таблиць бази даних та інформацію, що міститимуть поля таблиць.

База даних має відповідати вимогам тих, хто безпосередньо з нею працюватиме. Для цього потрібно визначити теми, які по­винна покривати база даних, звіти, які вона має видавати, про­аналізувати форми, що у даний момент використовуються для запису даних, порівняти створювану базу даних із добре спроек­тованою, подібною їй базою.

2. Визначення таблиць, які повинні містити база даних.

Одним із найскладніших етапів у процесі проектування бази да­них є розробка таблиць, тому що результати, які повинна видава­ти база даних (звіти, вихідні форми тощо), не завжди дають по­вне уявлення про структуру таблиці. У разі проектування таблиць зовсім не обов'язково використовувати СУБД. Спочатку краще розробити структуру на папері. Отже, у разі проектування таб­лиць слід керуватися такими основними принципами:

• інформація в таблиці не повинна дублюватися. Не повинно бути повторень і між таблицями. Коли певна інформація зберіга­ється лише в одній таблиці, то і змінювати її доведеться лише в одному місці. Це робить роботу ефективнішою, а також виклю­чає можливість розбіжності інформації в різних таблицях. На­приклад, в одній таблиці мають міститися адреси й телефони клі­єнтів;

кожна таблиця повинна містити інформацію лише на одну тему. Дані на кожну тему опрацьовуються набагато легше, якщо вони утримуються в незалежних одна від іншої таблицях. Наприклад, адреси та замовлення клієнтів зберігаються в різних табли­цях, щоб у разі вилучення замовлення інформація про клієнта за­лишилася в базі даних.

3. Визначення необхідних у таблиці полів. Кожна таблиця містить інформацію на окрему тему, а кожне поле в таблиці міс­тить окремі дані по темі таблиці. Наприклад, у таблиці з даними про клієнта можуть бути поля з назвою компанії, адресою, міс­том, країною і номером телефону. Під час розробки полів для кожної таблиці необхідно пам'ятати:

• кожне поле має бути пов'язане з темою таблиці;

• не рекомендується включати до таблиці дані, що є резуль­татом виразу;

• у таблиці має бути вся необхідна інформація;

• інформацію варто розбивати на найменші логічні одиниці (наприклад, поля «Ім'я» і «Прізвище», а не загальне поле «Ім'я»).

4. Задання індивідуального значення кожному полю. З тим, щоб СУБД могла зв'язати дані з різних таблиць, наприклад дані про клієнта і його замовлення, кожна таблиця повинна містити поле чи набір полів, що задаватимуть індивідуальне значення кожного запису в таблиці. Таке поле чи набір полів називають

основним ключем.

5. Визначення зв'язків між таблицями. Після розподілу да­них по таблицях і визначення ключових полів необхідно вибрати схему для зв'язку даних у різних таблицях. Для цього потрібно визначити зв'язки між таблицями. Бажано вивчати зв'язки між таблицями в уже існуючій базі даних. Для перегляду зв'язків у вибраній базі даних відкриваємо її і вибираємо відповідні команди.

6. Відновлення структури бази даних.

Після проектування таблиць, полів і зв'язків необхідно ще раз переглянути структуру бази даних і виявити можливі недоліки. Бажано це зробити на даному етапі, поки таблиці не заповнені даними. Для перевірки необхідно створити кілька таблиць, ви­значити зв'язки між ними та ввести кілька записів у кожну таб­лицю, потім подивитися, чи відповідає база даних поставленим вимогам. Рекомендується також створити чернеткові вихідні фо­рми та звіти й перевірити, чи видають вони необхідну інформа­цію. Крім того, необхідно виключити з таблиць усі можливі по­вторення даних.

7. Додавання даних і створення інших об'єктів бази даних. Якщо структури таблиць відповідають поставленим вимогам, то можна вводити всі дані. Потім можна створювати будь-які запи­ти, форми, звіти, макроси та модулі.

8. Використання засобів аналізу в СУБД. Наприклад, у СУБД Microsoft Access є два інструменти для вдосконалення структури баз даних. Майстер аналізу таблиць досліджує таб­лицю, в разі потреби пропонує нову її структуру та зв'язки, а та­кож переробляє її. Аналізатор швидкодії досліджує всю базу даних, дає рекомендації з її поліпшення, а також реалізує їх.

Варіант 2. Розробка проекту бази даних

1. Розробка логічної моделі даних. Логічні моделі ви­користовуються розробниками баз даних для формального пред­ставлення інформаційних потреб виробництва, економіки, бізне­су тощо. Найрозповсюдженішою формою відображення цієї мо­делі слугують ER-діаграми. Основними поняттями ER-моделі є сутність, зв'язок та атрибут. Кожна з частин такої діаграми по­відомляє дещо про структуру даних або про те, як ці дані спів­відносяться з іншими.

Як правило, розробка логічної моделі являє собою ітераційний процес, що складається з фаз аналізу, проектування та оцінюван­ня. При цьому на кожній ітерації додаються нові правила. Добрі засоби проектування баз даних мають бути гнучкими, а організа­ція роботи з ними — ефективною. ER-діаграми повинні допов­нюватися детальнішою інформацією про бізнес, правила та об­меження посилання на цілісність, а також давати змогу керувати наочним поданням деталей моделі.

Під час створення логічної моделі потрібно насамперед прове­сти важливу роботу з замовником. Найбільший обсяг робіт з ба­зами даних пов'язаний із запитами. Тож потрібно якнайдокладніше дізнатися від замовника про можливі запити до бази даних. Досвід проектування свідчить про те, що замовники часто не уявляють, які можливості даватиме їм база даних, до вирішення яких нових задач вони зможуть долучитися. Через це під час про­ектування потрібно якнайраніше показати замовникам їхні мож­ливі горизонти, щоб так само якнайраніше довелося б вносити зміни до логічної моделі.

2. Підготовка звіту про логічну модель. Для відстежування процесу проектування логічної моделі використовуються звіти.

3. Вони корисні також для узгодження вимог із замовниками. У зві­тах, як правило, перераховуються сутності, їх атрибути, правила та обмеження, що вміщують до бази даних. Добрі засоби підго­товки звітів містять різні види інформації про логічну модель, сприяють гнучкому розміщенню та форматуванню, а також по­данню звіту у файл або його експорту в інші додатки. При узго­дженні вимог із замовниками варто результат оформляти окре­мим протоколом.

3. Перетворення логічної моделі у фізичну. У процесі роз­робки фізичної моделі сутності, атрибути та зв'язки складають фізичну модель, відображаються у таблиці та стовпчиках. До ра­ніш заданих властивостей стовпчиків (типів даних, протяжностей і невизначених значень) додаються нові — первинні та зовнішні ключі, індекси, перевірочні обмеження та правила підтримки по­силкової цілісності. Щоб правильно і добре виконати цей етап проектування, засоби моделювання даних повинні працювати з кількома популярними СУБД SQL-типу, графічно відображати фізичні характеристики, дозволяти призначати та модифікувати триггери¹ за замовчування, створювати власні триггери, денормалізувати фізичну модель, не торкаючись при цьому логічної.

4. Підготовка звіту про фізичну модель. Як правило, для то­го, щоб переглянути якусь таблицю або всі таблиці одночасно, разом з деталями (стовпчики, їх характеристики, індекси, зовні­шні ключі та триггери) застосовують звіт про фізичну модель. Добрі засоби підготовки таких звітів прості в користуванні, ма­ють гнучкий інтерфейс для задання елементів, що включають­ся до звіту, організації звіту та його формування. Вони повин­ні надавати детальну інформацію про реалізацію обмежень, пра­вил посилкової цілісності, включаючи призначення та зміст триг-герів.

Генерація схеми бази даних. Схема описує реалізацію бази даних з урахуванням специфіки конкретної СУБД. Схема може створюватися або мовою визначення даних (файли DDL), або при прямому зверненні до СУБД. Програмні продукти, які добре під­тримують генерацію схеми, дають засоби контролю за генерую­чими елементами схеми, що дає змогу зробити цей процес ітера­тивним. Варто шукати інструменти, які підключаються до нашої цільової СУБД і дають можливість переключатися між різними СУБД, мінімізуючи при цьому ручне редагування.

6. Супроводження розроблюваної моделі даних. Більшість баз даних протягом свого життєвого циклу еволюціонує. Для того, щоб спростити цей процес, рекомендується синхронно змінювати модель та базу даних. Варто звертати увагу на засоби синхроніза­ції, утиліти керування версіями та захисту. За допомогою найзруч­ніших у роботі інструментів можна переносити зміни в обидва бо­ки: з моделі в схему, і навпаки. Якщо раніше замовник після здачі СУБД в експлуатацію відмовлявся від супроводження, то тепер, як правило, проектувальники супроводжують експлуатацію СУБД. Це накладає на них додаткову відповідальність за якість проекту­вання, бо всі негаразди доводиться ліквідовувати їм самим.

7. Звернене проектування, що виходить з існуючої бази да­них. Відтворення схеми існуючої бази даних служить кільком ці­лям. Воно дає змогу побудувати модель цієї бази даних, перенес­ти існуючу базу даних з однієї СУБД на іншу, а також досить просто модифікувати схему бази даних, що функціонує. Ключо­ вими параметрами для виконання такого завдання є точність та гнучкість. Ми повинні мати можливість задати елементи схеми, з якими працюватиме програма, й очікується, що внаслідок гене­рації схеми бази даних за відновленою моделлю має з'явитися тотожна копія початкової схеми.

Як бачимо, другий варіант окреслює загальніший підхід до проектування баз даних та враховує відносини з замовником про­екту.