Робота з найпростішими базами даних

Мета роботи: Ознайомитись з типами та характеристиками медичних даних. Засвоїти основні принципи інформаційної обробки даних та принципи і функції систем управління базами даних.

 

Теоретична частина

 

Типи даних та їх характеристики.

В своїй професійній діяльності лікар має справу з різними типами даних:

o цілі числа: деяке дискретне число (напр., число лейкоцитів у зразку крові, які спостерігають під мікроскопом);

o дійсні числа: деяка вимірювана змінна (напр., температура або тиск крові);

o код: умовне позначення деякої змінної (напр., біль);

o текст: розмовна мова (напр., текст історії хвороби або документація подій під час моніторингу)

 

В основі концепції бази даних лежать наступні основні ідеї:

§ ізолювати будь-яку прикладну програму від впливу змін в інших програмах через спільні дані шляхом розмежування логічних записів, що використовуються прикладними програмами, від записів, що фізично запам'ятовуються на магнітних носіях

§ усунути надмірне дублювання даних.

§ централізувати управління даними.

 

Всі дані розміщуються в єдиному сховищі. Користувачі мають можливість звертатися до будь-яких даних, що їх цікавлять. Ті самі дані можуть бути в різних комбінаціях і по-різному представлені відповідно до потреб користувачів (прикладних програм). Це забезпечується за рахунок системи управління базами даних (СУБД). Відмітимо, що проста сукупність файлів не є базою даних. Щоб сукупність файлів утворювала базу даних, файли повинні бути взаємопов'язаними; інтегрованими (за умови мінімальної надмірності); незалежними (від програм, у яких вони використовуються, від процесів, у яких вони підтримуються); мати єдину централізовану програму управління, що забезпечує логічну незалежність програм від даних, які зберігаються у файлах.

Базою даних (БД) називається поіменована сукупність даних, з тією мінімальною надмірністю, що необхідна для взаємопов'язаності даних, яка адекватно відображає стан об'єктів та їхні відношення у предметній області, що розглядається.

Система управління базами даних СУБД називається сукупність мовних і програмних засобів, призначених для створення, управління і сумісного використання БД багатьма користувачами.

Розглянемо основні вимоги до баз даних та систем управління базами даних:

- простота й оперативність доступу до даних, можливість пошуку інформації;

-можливість одночасного ефективного обслуговування великої кількості користувачів.

-забезпечення режиму розмежованого доступу до даних і програм, виключення можливості їхнього несанкціонованого застосування.

-забезпечення необхідної продуктивності розв'язування задач при обмежених витратах ресурсів комп'ютерів.

-забезпечення захисту інформації у БД від збоїв і відмов у роботі технічних засобів та помилок користувачів.

Мета будь-якої інформаційної системи - обробка даних про об'єкти реального світу. У широкому розумінні база даних - це сукупність відомостей про конкретні об'єкти реального світу в якій-небудь предметній області. Створюючи базу даних, користувач прагне упорядкувати інформацію про різні ознаки об'єктів і швидко одержати вибірку даних з довільним сполученням ознак. Зробити це можливо тільки якщо дані структуровані. Структурування - це введення угод про способи подання даних. Неструктурованими називають дані, записані, наприклад, у текстовому файлі. Наведемо приклад неструктурованих даних, що містять відомості про студентів (номер особистої справи, прізвище, ім'я, по батькові та рік народження):

Особиста справа № 16493 Сергєєв Петро Михайлович, дата народження 1 січня 1976 р.; о/с № 16593, Петрова Ганна Володимирівна, дата народження 15 березня 1975 р.; № особистої справи 16693, дата народження 14.04.76, Анохін Андрій Борисович.

Легко переконатися, що складно організувати пошук необхідних даних, які зберігаються в неструктурованому вигляді, а упорядкувати подібну інформацію практично неможливо.

Щоб автоматизувати пошук і систематизувати ці дані, необхідно виробити певні угоди про способи подання даних, наприклад дату народження потрібно записувати однаково для кожного студента, вона повинна мати однакову довжину і визначене місце серед іншої інформації. Ці ж зауваження справедливі і для інших даних (номер особистої справи, прізвище, ім'я, по батькові). Тоді, наведений вище приклад можна представити у вигляді таблиці:

 

Таблиця 3.1.

 

№ особової справи	Прізвище	Ім'я	По батькові	Дата народження
	Нікулін	Петро	Михайлович	01.01.76
	Петренко	Ганна	Володимирівна	15.03.75
	Анохін	Андрій	Борисович	14.04.76

структурованих даних, що

Отже, база даних (БД)- це іменована сукупність відносяться до визначеної предметної області.

 

Класифікація баз даних

За технологією обробки даних бази даних класифікують на:

Централізовану базу даних, що зберігається в пам'яті однієї обчислювальної системи, якщо ця обчислювальна система є компонентом мережі комп'ютерів і можливий розподілений доступ до такої бази. Такий спосіб використання баз даних часто застосовують у локальних мережах ПК.

Розподілену базу даних, що складається з декількох, можливо пересічних або навіть дублюючих один одного частин, які зберігаються в пам'яті різних комп'ютерів обчислювальної мережі. Робота з такою базою здійснюється за допомогою системи керування розподіленою базою даних (СУРБД).

 

Основні типи моделей даних

Ядром будь-якої бази даних є модель даних. Модель даних являє собою безліч структур даних, обмежень цілісності й операцій маніпулювання даними. За допомогою моделі даних можуть бути представлені об'єкти предметної області, взаємозв'язку між ними. Модель даних - це сукупність структур даних і операцій їхньої обробки. Сучасна СУБД грунтується на використанні ієрархічної моделі даних, моделі даних типу мережа, реляційної моделі, комбінації цих моделей або на деякій їхній підмножині.

Розглянемо три основних типи моделей даних: ієрархічну, типу мережа і реляційну.

Ієрархічна модель даних. Ієрархічна структура представляє сукупність елементів, зв'язаних між собою за визначеними правилами. Об'єкти, зв'язані ієрархічними відносинами, утворюють орієнтований граф (перевернене дерево), приклад якого надається на рис.3.1. До основних понять ієрархічної структури відносяться: рівень, елемент (вузол), зв'язок. Ієрархічна модель організовує дані у вигляді деревоподібної структури і є реалізацією логічних зв'язків за типом "ціле-частина". Приклад ієрархічної моделі - довільна адміністративна структура.

 

Рис. 3.1. Приклад ієрархічної моделі

Вузол - це сукупність атрибутів даних, що описують деякий об'єкт. На схемі ієрархічного дерева вузли мають вигляд вершин графа. Кожен вузол на більш низькому рівні зв'язаний тільки з одним вузлом, що знаходиться на більш високому рівні. Ієрархічне дерево має тільки одну вершину (корінь дерева), яка не підлегла ніякій іншій вершині і знаходиться на самому верхньому (першому) рівні. Залежні (підлеглі) вузли знаходяться на другому, третьому й інших рівнях. Кількість дерев у базі даних визначається числом кореневих записів.

До кожного запису бази даних існує тільки один (ієрархічний) шлях від кореневого запису. Наприклад, як видно з малюнка, для запису С4 шлях проходить через записи А і ВЗ. Приклад, наведений у наступній таблиці, ілюструє використання ієрархічної моделі бази даних

 

А- це Інститут (спеціальність, назва інститу, ректор); наприклад, 071900, економічної інформатики, Іванов І.В.)

В_і: Група (номер, староста); наприклад

В1	В2	В3
111 Петровська І.Т	112 Петканич В.В.	113 Нікуліна М. В.

 

С_j: Студент (номер залікової книжки, прізвище, ім'я, по батькові); наприклад

 

С1	С2	С3
Полішук	Черняхівська	Марчук
Андрій	Юлія	Костянтин
Петрович	Миколаївна	Іванович

 

Для розглянутого прикладу правомірна ієрархічна структура, тому що кожен студент вчиться у визначеній (тільки одній) групі, що відноситься до визначеного (тільки одного) інституту.

 

Модель даних типу мережа. У структурі типу мережа при тих же самих основних поняттях (рівень, вузол, зв'язок) кожен елемент може бути зв'язаний з

будь-яким іншим елементом. На рис.3.2 наведена структура типу мережа бази даних у вигляді графа.

Рис. 3.2. Структура типу мережа

Прикладом складної структури типу мережа може служити структура бази даних, що містить відомості про студентів, що беруть участь у науково-дослідних роботах (НДРС). Можлива участь одного студента в декількох НДРС, а також участь декількох студентів у розробці однієї НДРС. Графічне зображення описаної у прикладі структури типа мережа, що складається тільки з двох типів записів, показано на рисунку 3.3. Єдине відношення являє собою складний зв'язок між записами в обох напрямках. Приклад структури даних типу мережа: Робота (шифр, керівник, область знань), Студент (номер залікової книжки,

прізвище, група)

 

Рис.3.3 Складна структура типу мережа.

Реляційна модель даних. Ці моделі характеризуються простотою структури даних, зручною для користувача формою подання у вигляді таблиць. і можливістю використання апарату алгебри відношень і реляційного обчислення для обробки даних.

На мові математики відношення визначається таким чином. Нехай задано множин . Тоді є відношення над цими множинами, якщо є множиною впорядкованих наборів вигляду , де - елемент з , - елемент з , - елемент з . При цьому набори вигляду називаються кортежами, а множини - доменами. Кожен кортеж складається з елементів, що вибираються із своїх доменів. Ці елементи називаються атрибутами, а їхні значення - значеннями атрибутів.

Отже, реляційна модель орієнтована на організацію даних у вигляді двовимірних таблиць, кожна з яких має наступні властивості:

-кожен елемент таблиці - це один елемент даних;

-усі стовпці в таблиці - однорідні, тобто всі елементи в стовпці мають однаковий тип (символьний, числовий тощо);

-кожен стовпець має унікальне ім'я;

-однакові рядки в таблиці відсутні.

У вигляді таблиці можна представити інформацію про студентів, що навчаються у ВНЗ. Наприклад:

№ особистої справи	Прізвище, ім'я, по-батькові	Дата народження	Курс	Група
	Нікулін Петро Михайлович	01.01.76
	Петренко Ганна Володимирівна	15.03.75
	Анохін Андрій Борисович	14.04.76

Такі таблиці мають рядки, які відповідають записам (або кортежам), а стовпці -атрибутам відношень (доменам, полям).

 

Практична частина

1. Запустити табличний процесор Microsoft Excel. На Листі 1 створити таблицю даних наведену нижче.

2. Скопіювати дану таблицю на Лист 2, який назвати Сортування.

3. Відсортувати дані (на листі Сортування) по лікарях (на початку списку повинні бути хворі з більшою кількістю відвідувань, при однаковій кількості, розташувати в алфавітному порядку по фамілії). Для цього табличний курсор встановити в будь-яку комірку списку. Відкрити розділ меню Данные. Вибрати підрозділ Сортировка. Відкриється діалогове вікно Сортировка диапазона, в якому задати параметри сортування.

4. Скопіювати таблицю з Листа1 на новий лист, який назвати Умовне форматування.

5. Скориставшись командою Умовне форматування (Формат/Условное форматирование. У діалоговому вікні Условное форматирование, задати умову, значення та необхідний формат. Вибрати команду А также, якщо потрібно накласти ще якусь умову) виділити:

a. У графі “Вік” комірки, в яких стоять значення більші за 50, оформити, щоб фон був червоним, менше 20 – зеленим;

b. У графі “Кількість відвідувань” комірки, в яких стоять значення більші за 10, оформити, щоб шрифт був жирний, синього кольору;

c. У графі “Вага” комірки, в яких стоять значення менші за 50, оформити, шрифт - білий, фон - чорного кольору.

6. Скопіювати таблицю з Листа1 на новий лист, який назвати Автофільтр.

Наступною важливою операцією при роботі з базами даних є пошук необхідної інформації в базі. Пошук проводять за допомогою пункту Фильтр команди меню Данные. Фільтр - виконує вибір із списку вказаного набору записів. Режим Автофільтрація дозволяє проводити відбір записів, задовільняючих заданому критерію. Для фільтрації необхідне виконати наступні дії:

- перемістити курсор в будь-яке місце списку;

- у підміню команди Фильтр вибрати режим Автофільтр;

- клацнути мишею на одній з кнопок списків стовпців, що з'явилися;

- у списку значень, що з'явився, вибрати потрібне значення або задати умову.

При використанні умови автофільтру можна використовувати символи: * - заміняє будь-яку кількість символів та? – заміняє один невідомий символ

7. Знайти всіх хворих з прызвищем, що починається на літеру «В» (задати автофільтр, клацнути мишкою на списку «Ф» та вибрати умову Условие. У вікні, що з’явиться задати умову виводу).

8. Знайти всіх хворих жіночої статі.

9. Знайти всіх хворих ім’я яких складається з 5 символів і кількість відвідувань яких менша 10.

Прізвище	Ім’я	по батькові	Стать	Вік	Вага	Кількість відвідувань	Адреса	Лікар
Гарбузенко	Андрій	Іванович	М				Володимирська	Вакуленко
Денисенко	Марія	Петрівна	Ж				Грушевського	Верхоплавка
Петренко	Орест	Павлович	М				Загорська	Вакуленко
Шевченко	Андріана	Анатоліївна	Ж				Собранецька	Вакуленко
Росоха	Максим	Валентинович	М				Грушевського	Верхоплавка
Смірнова	Катерина	Василівна	Ж				Минайська	Верхоплавка
Силин	Євген	Вікторович	М				Минайська	Шегута
Вернигора	Панас	Володимирович	М				Корзо	Вакуленко
Котигорошко	Галина	Петрівна	Ж				Володимирська	Верхоплавка
Калинич	Василь	Васильович	М				Капушанська	Шегута
Шовковський	Олександр	Артемович	М				Волошина Корзо	Вакуленко
Ротань	Марина	Іванівна	Ж				Корзо	Верхоплавка
Гусев	Валентин	Юрійович	М				Корятовича	Вакуленко
Рикун	Оксана	Богданівна	Ж				Підгірна	Вакуленко
Воронін	Марія	Миколаївна	Ж				Гагаріна Минайська	Шегута
Бурянин	Ніна	Василівна	Ж				Минайська	Шегута
Вареник	Антон	Петрович	М				Другетів	Вакуленко
Молодик	Ганна	Михайлівна	Ж				Ломоносова	Вакуленко
Андрієнко	Діана	Мирославівна	Ж				Заньковецька	Шегута
Панасенко	Афанасій	Миронович	М				Митна	Верхоплавка

Таблиця 3.2.

 

Практична робота №4