Структура таблицы базы данных

Строки (записи, кортежи) соответствуют экземпляру объекта, событию или явлению.

Столбцы (поля) соответствуют атрибутам (признакам, характеристикам или параметрам объекта, события или явления).

Реляционная модель появилась из-за стремления сделать БД как можно более гибкой.

В данном определении информационными объектами будем называть классы объектов, сведения о которых хранятся в таблицах базы данных. Как правило, в таблице базы данных содержатся сведения об объектах одного класса.

Классом называют множество объектов, характеризующихся одинаковым набором признаков.

Логический тип описания базы данных отражает логические связи между таблицами.

Физический тип описания реляционной базы данных характеризуют способы обработки и хранения информации. Физическая модель таблицы базы данных предполагает описание свойств каждого поля таблицы. Для описания свойств полей необходимо составить проект таблицы по следующей форме:

№пп	Имя поля	Подпись поля	Тип данных	Количество символов	Точность	Ключ (да)

 

Каждая запись содержит информацию об отдельном экземпляре объектов, составляющих систему (предметную область): одной книге в библиотеке, одном сотруднике предприятия и т.п. А каждое поле — это определенная характеристика (свойство, атрибут) объекта: название книги, автор книги; фамилия сотруд­ника, год рождения и т. п. Поля таблицы должны иметь имена, от­личные друг от друга. В таблице на должно быть совпадающих записей.

Таким образом, разработка физической модели проекта таблицы базы данных сводится к описанию характеристик каждого поля

Одним из важных понятий, необходимых для построения оптимальной структуры реляционных баз данных, является понятие первичного ключа, или ключевого поля.

Первичным ключом считается поле, значения которого однозначно определяют значения всех остальных полей в таблице. Например, поле ≪ Номер паспорта ≫, или ≪ Идентификационный номер налогоплательщика (ИНН) ≫, однозначно определяет характеристики любого физического лица (при составлении соответствующих таблиц баз данных для отделов кадров или бухгалтерии предприятия).

Термины реляционных баз данных

Термины БД	Реляционные СУБД (FoxPro, Microsoft Access)	SQL Server 7.0
Отношение (Relation)	Таблица (Table)	Таблица (Table)
Атрибут (Attribute)	Поле (Field)	Колонка (Column)
Кортеж (Tuple)	Запись (Record)	Строка (Row)

Ключом таблицы может быть не одно, а несколько полей. В этом случае множество полей может быть возможным ключом таблицы только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия: уникальность и минимальность. Каждое поле, не входящее в состав первичного ключа, называется не ключевым полем таблицы. Уникальность ключа означает, что в любой момент времени таблица базы данных не может содержать никакие две различные записи, имеющие одинаковые значения ключевых полей. Выполнение условия уникальности является обязательным. Условие минимальности ключевых полей означает, что только сочетание значений выбранных полей отвечает требованиям уникальности записей таблицы базы данных. Это означает также, что ни одно из входящих в ключ полей не может быть исключено из него без нарушения уникальности.

При формировании ключа таблицы базы данных, состоящего из нескольких полей, необходимо руководствоваться следующими положениями:

· не следует включать в состав ключа поля таблицы, значения которых сами по себе однозначно идентифицируют записи в таблице.

      Например, не стоит создавать ключ, содержащий одновременно поля ≪номер     паспорта≫ и ≪идентификационный номер налогоплательщика ≫, поскольку каждый из этих атрибутов может однозначно идентифицировать записи в таблице;

· нельзя включать в состав ключа неуникальное поле, т.е. поле, значения которого могут повторяться в таблице.. Иначе говоря, значение основного ключа не должно повторяться в разных записях. Например, в библиотечной БД таким ключом может быть выбран инвентарный номер книги, который не может совпадать у разных книг.

Для строчного представления структуры таблицы применяется следующая форма:

ИМЯ_ТАБЛИЦЫ (ИМЯ ПОЛЯ 1, ИМЯ _ ПОЛЯ _ 2,…, ИМЯ _ ПОЛЯ _ N)

Подчеркиваются поля, составляющие основной ключ.

В теории реляционных БД таблица называется отношением. По-английски relation - отношение. Отсюда происходит название «реляционные базы данных». Поэтому ИМЯ_ТАБЛИЦЫ — это имя отношения.

Примеры отношений:

БИБЛИОТЕКА (ИНВ_НОМЕР, АВТОР, НАЗВАНИЕ, ГОД _ ИЗД, ИЗДАТЕЛЬСТВО).

Больница (палата. номер места, пациент, дата _ поступления, диагноз, первичный)

Каждое поле таблицы имеет определенный тип. С типом свя­заны два свойства поля: множество значений, которые оно может принимать, и множество операций, которые над ним можно выполнять. Существуют четыре основных типа для полей БД: символьный, числовой, логический и дата, Для полей таблиц «Библио­тека» и «Больница» могут быть установлены следующие типы.

Символьный тип: АВТОР, НАЗВАНИЕ. ИЗДАТЕЛЬСТВО, ПА­ЦИЕНТ, ДИАГНОЗ.

Числовой тип: ИНВ_НОМЕР, ГОД_ИЗД, ПАЛАТА. НОМЕР_ МЕСТА.

Дата: ДАТА_ПОСТУП.

Логический: ПЕРВИЧНЫЙ.

В последнем случае поле ПЕРВИЧНЫЙ обозначает факт того, что больной поступил в больницу с данным диагнозом впервые или повторно. Те записи, где значение этого поля равно True (ИС­ТИНА), относятся к первичным больным, значение False (ЛОЖЬ) отмечает повторного больного. Таким образом, поле логического типа может принимать только одно значения.

В таблице «БОЛЬНИЦА» используется составной ключ — состоя­щий из двух полей: ПАЛАТА и НОМЕР_МЕСТА_ Только их сочета­ние не повторяется в разных записях (ведь фамилии пациентов могут совпадать).

Система управления базами данных. Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется системой управления базами данных.

Основой создания на любом предприятии СУБД лежит утверждение о том, что информация, однажды возникшая на каком-либо этапе производственного процесса, сохраняется и становится доступной всем участникам этого или других этапов в соответствии с имеющимися у них правами пользования этой информацией.

Выделяются следующие функции систем управления базами данных:

1. Управление данными во внешней памяти

2. Управление данными в оперативной памяти

3. Управление транзакциями

4. Журнализация, резервное копирование и восстановление

5. Поддержка языков БД

Управление данными во внешней памяти. СУБД должна предоставлять пользователям следующие возможности:

- сохранять, извлекать и обновлять данные в базе данных – это самая фундаментальная функция СУБД

- контролировать доступ к данным – это возможность обеспечить только санкционированный доступ к БД, используя защиту паролем, поддержку уровней доступа к БД и к отдельным ее элементам и т.д.

- обеспечивать параллельную работу нескольких пользователей – это специальный механизм в СУБД, который гарантирует корректное обновление данных многими пользователями при одновременном доступе

- поддержка целостности данных – это набор специальных инструментальных средств контроля для того, чтобы данные и их изменения соответствовали заданным правилам, проверка целостности и возможность восстановления в случае необходимости. Целостность БД – это свойство БД, означающее, что в ней содержится полная, непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация.

Управление данными в оперативной памяти. Размер БД, с которой работает СУБД достаточно велик. Поэтому для увеличения скорости обработки информации в системе применяют буферизацию данных в оперативной памяти. Буферы – это области оперативной памяти, предназначенные для ускорения обмена между внешней и оперативной памятью. В буферах временно хранятся фрагменты БД, данные из которых из которых предполагается использовать при обращении к СУБД или планируется записать в БД после обработки.

Управление транзакциями. Транзакция – это последовательность операций с данными, когда либо выполняются все операции, либо ни одна из них. Если транзакция выполняется успешно, СУБД фиксирует изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти. Если все изменения в рамках транзакции отменяются, ни одно из них никак не отражается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД.         

Пример. Необходимо перевести деньги с одного счёта на другой. Значит надо один счёт уменьшить, другой увеличить. Нужно либо совершить все действия, либо не выполнить ни одного. Предположим после уменьшения первого счёта произошёл сбой. Вторая команда не выполнилась, результат операции окажется неверным. Поэтому система в этом случае должна вернуться в состояние до начала цепочки операций.

Журнализация. При работе ЭВМ возможны сбои и повреждения машинных носителей данных. При этом могут быть нарушены данные. Одним из основных требований к СУБД является надежность хранения данных во внешней памяти. Это означает, что СУБД должна иметь возможность восстановить последнее согласованное состояние БД после любого сбоя. Журнализация заключается в последовательной записи во внешнюю память всех изменений, выполняемых в БД. Ведение журнала поддерживается с особой тщательностью, иногда создаются и поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических носителях

Резервное копирование БД Это процесс создания копии данных на носителе, предназначенном для восстановления данных в случае их повреждения или разрушения.

Восстановление БД Это функция СУБД, которая в случае логических и физических сбоев приводит БД в актуальное состояние. Во всех подобных случаях СУБД должна представить механизм восстановления БД и возврата к её непротиворечивому состоянию.

Поддержка языков БД. Для работы с БД используются специальные языки, называемые языками баз данных. Стандартный язык в настоящее время – язык SQL.

В современных СУБД можно выделить ядро, которое отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию.

Сервисные программы предоставляют пользователям дополнительные возможности и услуги, зависящие от описываемой предметной области и потребностей конкретного пользователя.

Процессор языка БД компилирует операторы языка БД в некоторую выполняемую программу, представляемую в машинных кодах.

В отдельные утилиты БД обычно выделяют процедуры: загрузка и выгрузка БД, сбор статистики, глобальная проверка целостности БД и др.

 

Компоненты СУБД

Проект СУБД должен содержать, как минимум, следующие основные компоненты:

• таблицы;

• запросы;

• формы;

• отчеты;

• управляющие программы.

Таблиц ы. Таблицы базы данных могут иметь различное назначение (например, таблицы постоянной информации, таблицы переменной информации).

Таблицы постоянной информации (условно постоянной) должны содержать данные, не меняющиеся в течение длительного времени (например, списки сотрудников организации, названия технологических операций, применяемых при изготовлении продукции, и т.п.).

Таблицы переменной информации — это таблицы, информация об объектах в которых постоянно дополняется или изменяется пользователем.

Запросы. Запросы базы данных представляют собой некоторый набор команд, предназначенных для поиска и обработки информации в таблицах по заданным пользователем условиям (значениям нолей).

Современные СУБД позволяют формировать запросы:

• на выборку;

• обновление;

• добавление;

• удаление;

• создание таблиц.

Запрос на выборку предназначен для поиска (выбора) информации в конкретной таблице (таблицах) базы данных.

Запросы на обновление предназначены для автоматического обновления данных в отдельных ячейках таблицы.

Запросы на добавление или удаление предназначены для автоматического добавления записей в таблицы или удаления записей и таблиц БД.

Запросы на создание таблиц предназначены для создания новых таблиц на основе уже имеющихся в БД.

Формы. Формы при разработке информационных систем предназначены для организации ≪дружественного≫ интерфейса между пользователем и компьютером. По назначению формы можно разделить на следующие группы:

• формы для ввода данных в таблицы;

• формы для ввода условий выполнения запросов;

• формы для автоматического управления работой системы (кнопочные формы, формы —меню и др.)

Отчеты. Отчеты — это виды документов для вывода результатов обработки информации. Как правило, отчеты могут соответствовать формам отчетности, принятым на предприятии. Это могут быть формы бухгалтерской отчетности или формы технологической документации и др.

Отчеты разрабатываются на основе информации, содержащейся в таблицах БД или формирующейся в результате выполнения запросов.

Управляющие программы. Управляющие программы предназначены для автоматизации работы с компонентами базы данных.

Они пишутся с помощью макрокоманд (макросов) или на языке программирования, например VBA.