asyan.org
добавить свой файл
1


Лекція №4

Тема: Основні поняття реляційної БД
План

  1. Функції СУБД.

  2. Основи проектування баз даних.

  3. Основні поняття реляційної системи баз даних.


Функції СУБД.

Функція 1. (Визначення даних). СУБД допускає визначення даних (зовнішні схеми, концептуальну схему, внутрішню схему, а також всі зв'язані відображення) в початковій формі і перетворює ці визначення у форму відповідних об'єктів.

Функція 2. (Обробка даних). СУБД здійснює обробку запитів користувача на вибірку, зміну або видалення існуючих даних або на додавання нових даних в базу даних.

^ Визначення 1. Планованим запитом назвемо запит, необхідність якого передбачена на етапі проектування БД.

Відзначимо, що АБД повинен розробляти фізичний проект БД так, щоб гарантувати достатню швидкодію для таких запитів.

^ Визначення 2. Непланованим запитом назвемо спеціальний запит, необхідність якого не була передбачена на етапі проектування БД.

Плановані запити характерні для операційних додатків, а неплановані - для додатків підтримки рішень. Плановані запити звичайно здійснюються з написаних наперед додатків, а неплановані за визначенням виробляються інтерактивно.

Функція 3. (Безпека і цілісність даних). СУБД контролює призначені для користувача запити і присікає спроби порушення правил безпеки і цілісності, визначені АБД.

Функція 4. (Відновлення і дублювання). СУБД або інший зв'язний з нею програмний компонент, званий адміністратором транзакцій, здійснює необхідний контроль над відновленням даних і дублюванням.

Функція 5. (Словник даних). СУБД забезпечує функцію словника даних.

Сам словник даних розглядається як системна база даних. Він містить відомості про дані (тобто метадані), що є визначеннями всіх об'єктів системи. Зокрема, початкова і об'єктні форми різних схем (зовнішніх, концептуальної і ін.) і відображень зберігаються в словнику.

Функція 6. (Продуктивність). СУБД виконує всі вказані функції з максимально можливою ефективністю.

Таким чином, призначенням СУБД є надання призначеного для користувача інтерфейсу з базою даних. Призначений для користувача інтерфейс може бути визначений як межа в системі, нижче за яку все невидимо для користувача. Отже, за визначенням призначений для користувача інтерфейс знаходиться на зовнішньому рівні.

^ Основи проектування баз даних

При виконанні функцій 1-5 СУБД використовує різні описи даних. Ці описи, що є складовою частиною проекту БД реалізуються в результаті наступної послідовності кроків:

Крок 1. Аналізується наочна область, і виявляються вимоги до неї окремих користувачів (співробітників організації, для яких створюється база даних).

Проектування доручається АБД. Їм може бути як спеціально виділений співробітник організації, так і майбутній користувач бази даних, достатньо добре знайомий з обробкою даних на ЕОМ.

Крок 2. Здійснюється об'єднання приватних уявлень про вміст бази даних, одержаних на кроці 1, з уявленнями про дані АБД, які можуть потрібно в майбутніх додатках. АБД створює узагальнений неформальний опис створюваної бази даних.

Визначення 3. Опис вмісту БД, виконане з використанням природної мови, математичних формул, таблиць, графіків і інших засобів, зрозумілих всім людям, працюючих над проектуванням бази даних, називають інфологичеськой моделлю даних (іноді семантичною моделлю, моделлю "об'єкт-відношення").

Крок 3. Розробка компьютеро - орієнтованих моделей, на основі інфологичеськой моделі.

З їх допомогою СУБД дає можливість програмам і користувачам здійснювати доступ до даних, що зберігаються, лише по їх іменах, не піклуючись про фізичне розташування цих даних.

Трирівневе представлення даних забезпечує незалежність даних, що зберігаються, від використовуючих їх програм. АБД може при необхідності переписати дані, що зберігаються, на інші носії інформації і / або реорганізувати їх фізичну структуру, змінивши лише внутрішню модель даних. АБД може підключити до системи будь-яке число нових користувачів (нових додатків), доповнивши, якщо треба, концептуальну модель. Вказані зміни внутрішньої і концептуальної моделей не будуть помічені існуючими користувачами системи (виявляться "прозорими" для них), так само як не будуть помічені і нові користувачі. Отже, незалежність даних забезпечує можливість розвитку системи баз даних без руйнування існуючих додатків.

^ Основні поняття реляційної системи баз даних

Табличні концептуальні моделі даних почали застосовувати в кінці 60-х років після появи статті співробітника фірми IBM доктора Е.Кодда, де вперше був застосований термін реляційна модель даних. Е.Кодд запропонував використовувати для обробки даних апарат теорії множин. Він показав, що будь-яке представлення даних зводиться до сукупності двовимірних таблиць особливого вигляду, відомого в математиці як відношення (relation).

Визначення 4. Реляційна система баз даних - це така система, в якій виконуються як мінімум дві умови:

Умова 1. Дані сприймаються користувачем як таблиці.

Умова 2. У розпорядженні користувача є операторів, які генерують нові таблиці з існуючих і серед яких, принаймні, є оператори SELECT (вибірка), PROJECT(проекція) і JOIN(з'єднання).

Визначення 5. Операція SELECT призначена для витягання певних рядків з таблиці.

Визначення 6. Операція PROJECT призначена для витягання певних стовпців з таблиці.

Визначення 7. Операція JOIN призначена для з'єднання двох таблиць на основі загальних значень в загальних стовпцях.

Результатом кожної з операцій є таблиця. Це реляційна властивість замкнутості. Результатом операції є об'єкт того ж вигляду, що і об'єкт, над яким вироблялася операція. Отже, над результатом операції можна знов виконати яку-небудь іншу операцію.

Операндами і результатами є не окремі рядки, а цілі таблиці, які містять безліч рядків. Можливість обробки множини – головна відмітна характеристика реляційних систем.

Зауваження 1. База даних представлена у вигляді сукупності таблиць. Таблиці в реляційній системі є логічними, а не фізичними структурами. На фізичному рівні система може використовувати будь-яку або всі вживані структури пам'яті – послідовні файли, індексація, ланцюжки покажчиків, і т.д.

Зауваження 2. Весь інформаційний вміст бази даних представляється одноманітно, а саме: явним завданням значень даних. Немає ніяких покажчиків, що пов'язують одну таблицю з іншою. У нереляційних системах така інформація представлена якимсь покажчиком, який користувач бачить явно.

Зауваження 3. Всі значення даних атомарні (або скалярні). Це означає, що на перетині стовпця і рядка в кожній таблиці завжди знаходиться тільки одне значення.

Визначення 8. Реляційна модель є способом розгляду даних, тобто розпорядження для представлення даних (за допомогою таблиць) і роботи з таким уявленням (за допомогою операторів, таких як JOIN).

Іншими словами, реляційна модель пов'язана з трьома аспектами даних: структурою, цілісністю і обробкою даних (або об'єктами, цілісністю і операторами).


Відповідність 1. Відношення, відповідає тому, що ми дотепер називали таблицею.

Відповідність 2. Кортеж відповідає рядку таблиці.

Відповідність 3. Атрибут відповідає стовпцю таблиці.

Кількість кортежів називається кардинальним числом, а кількість атрибутів – ступенем відношення.

^ Визначення 9. Первинний ключ - це унікальний ідентифікатор для таблиці, тобто стовпець (або така комбінація стовпців), для якого (якої) у будь-який момент часу не існує двох рядків, що містять однакове значення в цьому стовпці (комбінації стовпців).
^

Визначення 10. Домен - це загальна сукупність значень, з якої беруться значення для певних атрибутів відношення.



Література:

Системы баз данных: Экон. Прил.: Учеб. Пособие / Андриенко В.Н., Берсуцкий Я.Г., Скобелев В.Г.,: Донецкий гос. Университет. – Донецк: ДонГУ, 1999. [4], 50-53

Контрольні запитання:

  1. Що розуміється під функцією СУБД - безпека і цілісність даних?

  2. Що розуміється під функцією СУБД – обробка даних?

  3. Що розуміється під функцією СУБД - відновлення і дублювання?

  4. Дайте поняття планового та непланового запиту.

  5. Реляційна система баз даних - це така система, в якій виконуються як мінімум дві умови…