Основные понятия и определения теории баз данных

Ранее вместо распространенных в настоящее время СУБД использовались традиционны файловые системы. Файловые системы – набор программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, например создание отчетов. Каждая программа определяет свои собственные данные и управляет ими.

Файловые системы были первой попыткой компьютеризировать известные всем ручные картотеки. Данные хранятся в отдельных файлах.

Файловые системы были разработаны в ответ на потребность в получении более эффективных способов доступа к данным. Однако, вместо организации централизованного хранилища всех данных предприятия, был использован децентрализованный подход, при котором сотрудники каждого отдела работают со своими собственными данными и хранят их в своем отделе.

Ограничения, присущие файловым системам:

· разделение и изоляция данных — данные изолированы в отдельных файлах, и доступ к ним весьма затруднен.

· дублирование данных – децентрализованная работа с данными в каждом отделе независимо от других отделов, что приводит к затрате дополнительных ресурсов и к нарушению целостности данных.

· зависимость от данных – способ хранения записей в файлах жестко зафиксирован в коде программы приложения, изменить существующую структуру данных достаточно сложно.

· несовместимость файлов – формат определяется кодом приложения.

· фиксированные запросы – нельзя создавать произвольные запросы, так как их форматы фиксированы кодом приложения – надо увеличивать количество приложений и файлов для реализации новых запросов.

Существование фактов приводит к наличию связей между отдельными объектами предметной области.

Связи являются такой же частью данных предприятия как основные сущности. Поэтому связи должны быть представлены в базе данных наравне с основными сущностями предметной области.

Указанные недостатки, присущие файловым системам – это следствие двух факторов:

· определение данных содержится внутри приложений, а не хранится отдельно и независимо от них.

· помимо приложений не предусмотрено никаких других инструментов доступа к данным и их обработки.

Базы данных и СУБД реализуют новый подход к работе с данными.

База данных — это совместно используемый набор логически связанных данных (и описание этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей предприятия.

База данных – это единое, большое хранилище данных, которое однократно определяется, а затем используется одновременно многими пользователями. Вместо разрозненных файлов здесь все данные собраны вместе с минимальной долей избыточности. База данных хранит не только сами данные, но и их описания – в словаре данных. Описания называются метаданными. Именно наличие самоописания данных в базе данных обеспечивает в ней независимость между программами и данными.

Подход, основанный на применении баз данных, обеспечивает отделение определения данных от приложений. Пользователи объекта видят только его внешнее определение и не заботятся о том, как он представлен внутренне и как функционирует это представление. Такое абстрагирование данных обеспечивает одно из преимуществ такого подхода — можно изменить внутреннее определение объекта без каких либо последствий для его пользователей, при условии, что внешнее определение объекта остается неизменным. Аналогичным образом, в подходе с использованием баз данных, структура данных отделена от приложений и хранится в базе данных.

Также следует объяснить следующий термин из определения базы данных, а именно понятие «логически связанные данные». При анализе информационных потребностей организации следует выделить сущности, атрибуты и связи. Сущностью (entity) называется отдельный тип объекта организации (человек, место или вещь, понятие или событие), который надо представить в базе данных. Атрибутом (attribute) называется свойство, которое описывает некоторую характеристику описываемого объекта. Связь (relationship) – это то, что объединяет несколько сущностей. Например, на рис.1 приведена так называемая диаграмма «сущность – связь», или ER-диаграмма, для некоторой части проекта «Отдел кадров». Она состоит из следующих компонентов:

· двух сущностей (которые обозначены прямоугольниками): Служащий и Отдел;

· одной связи (которая обозначена ромбиком): Работает.

Подобная база данных представляет сущности, атрибуты и логические связи между объектами. Иначе говоря, база данных содержит логически связанные данные.

Рис.1. ER — диаграмма

СУБД – это программное обеспечение, которое взаимодействует с прикладными программами пользователя и базой данных и обладает следующими возможностями:

· позволяет определять базу данных с помощью языка определения данных (DDL – Data Definition Language).

· позволяет вставлять, обновлять, удалять и извлекать информацию из базы данных с помощью языка управления данными (DML – Data Manipulation Language). Язык DML иногда называют языком запросов. Наиболее распространенным является язык структурированных запросов (Structured Query Language – SQL или «сиквел»).

· предоставляет контролируемый доступ к базе данных, обеспечивающий:

— отсутствие несанкционированного доступа к базе данных;

— поддержку целостности данных;

— параллельную работу приложений, контролируя процессы совместного доступа к базе данных;

— восстановление базы данных до предыдущего непротиворечивого состояния, нарушенного в результате сбоя;

— доступ к каталогу, содержащему описание хранимой в базе данных информации (к метаданным).