Основные объекты субд access. Характеристика реляционных субд. Ограничения и правила
Логическая модель данных, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в реляционных базах данных.
- Структурный аспект (составляющая) - данные в базе данных представляют собой набор отношений.
- Аспект (составляющая) целостности - отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.
- Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) - РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).
Кроме того, в состав реляционной модели данных обычно включают теорию нормализации.
Реляционная модель данных является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теория множеств и формальная логика.
Термин «реляционный» означает, что теория основана на математическом понятии отношение (relation). В качестве неформального синонима термину «отношение» часто встречается слово таблица. Необходимо помнить, что «таблица» есть понятие нестрогое и неформальное и часто означает не «отношение» как абстрактное понятие, а визуальное представление отношения на бумаге или экране.
Для лучшего понимания РМД следует отметить три важных обстоятельства:
- модель является логической, т.е. отношения являются логическими (абстрактными), а не физическими (хранимыми) структурами;
- для реляционных баз данных верен информационный принцип: все информационное наполнение базы данных представлено одним и только одним способом, а именно - явным заданием значений атрибутов в кортежах отношений; в частности, нет никаких указателей (адресов), связывающих одно значение с другим;
- наличие реляционной алгебры позволяет реализовать декларативное программирование и декларативное описаний ограничений целостности, в дополнение к навигационному (процедурному) программированию и процедурной проверке условий.
Принципы реляционной модели были сформулированы в 1969-1970 годах Э. Ф. Коддом (E. F. Codd). Идеи Кодда были впервые подробно изложены в статье «A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks», ставшей классической.
Строгое изложение теории реляционных баз данных (реляционной модели данных) в современном понимании можно найти в книге К. Дж. Дейта. «C. J. Date. An Introduction to Database Systems» («Дейт, К. Дж. Введение в системы баз данных»).
Альтернативами реляционной модели являются иерархическая модель и сетевая модель. Некоторые системы, использующие эти старые архитектуры по-прежнему используется до сих пор. Кроме того, можно упомянуть об объектной модели данных, на которой строятся так называемые объектные СУБД, хотя однозначного и общепринятого определения такой модели нет.
Достоинства реляционной модели
- Простота и доступность понимания конечным пользователем - единственной информационной конструкцией является таблица.
- При проектировании реляционной БД применяются строгие правила, базирующие на математическом аппарате.
- Полная независимость данных. При изменении структуры реляционной изменения, которые требуют произвести в прикладных программах, минимальны.
- Для построения запросов и написания прикладных программ нет необходимости знания конкретной организации БД во внешней памяти.
Недостатки реляционной модели
- Относительно низкая скорость доступа и большой объем внешней памяти.
- Трудность понимания структуры данных из-за появления большого кол-ва таблиц в результате логического проектирования.
- Далеко не всегда предметную область можно представить в виде совокупности таблиц.
Функции СУБД.
Функции СУБД бывают высокого и низкого уровня.
Функции высокого уровня:
1. Определение данных – с помощью этой функции определяется какая информация будет храниться в БД (тип, свойства данных и как они между собой будут связаны).
2. Обработка данных. Информация может обрабатываться разными способами: выборка, фильтрация, сортировка, объединение одной информации с другой, вычисление итоговых значений.
3. Управление данными . С помощью этой функции указывается, кому разрешено знакомиться с данными, корректировать их или добавлять новую информацию, а также определять правила коллективного доступа.
Функции низкого уровня:
1. Управление данными во внешней памяти;
2. Управление буферами оперативной памяти;
3. Управление транзакциями;
4. Введение журнала изменений в БД;
5. Обеспечение целостности и безопасности БД.
Транзакцией называется неделимая последовательность операций, которая отслеживается СУБД от начала и до завершения, и в которой при невыполнении одной операции отменяется вся последовательность.
Журнал СУБД – особая БД или часть основной БД, недоступная пользователю и используемая для записи информации обо всех изменениях базы данных.
Введение журнала СУБД предназначено для обеспечения надёжности хранения в базе данных при наличии аппаратных сбоев и отказов, а так же ошибок в программном обеспечении.
Целостность базы данных – это свойство БД, означающее, что в ней содержится полная, непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация.
Классификация СУБД.
СУБД можно классифицировать:
1. По видам программ:
a. Серверы БД (например, MS SQL Server, InterBase (Borland)) – предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ и реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые клиентскими программами с помощью операторов SQL (т.е. программы, которые отвечают на запросы);
b. Клиенты БД – программы, которые запрашивают данные. В качестве клиентских программ могут использоваться ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты;
c. Полнофункциональные БД (MS Access, MS Fox Pro) – программа, имеющая развитый интерфейс, позволяющий создавать и модифицировать таблицы, вводить данные, создавать и форматировать запросы, разрабатывать отчёты и выводить их на печать.
2. По модели данных СУБД (как и БД):
a. Иерархические – основаны на древовидной структуре хранения информации и напоминают файловую систему компьютера; основной недостаток - невозможность реализовать отношение многие - ко – многим;
b. Сетевые – которые пришли на смену иерархическим и просуществовали недолго т. к. основной недостаток – сложность разработки серьёзных приложений. Основное отличие сетевой от иерархической в том, что в иерархической структура «запись – потомок» имеет только одного предка, а в сетевой потомок может иметь любое количество предков;
c. Реляционные – данные которых размещены в таблицах, между которыми существуют определённые связи;
d. Объектно – ориентированные – в них данные хранятся в виде объектов и основное преимущество при работе с ними в том, что к ним можно применить объектно – ориентированный подход;
e. Гибридные, т. е. объектно – реляционные – совмещают в себе возможности реляционных и объектно – ориентированных баз данных. Примером такой базы данных является Oracle (ранее она была реляционной).
3. В зависимости от расположения отдельных частей СУБД различают:
a. локальные – все части которой располагаются на одном компьютере;
b. сетевые.
К сетевым относятся:
- с организацией файл – сервер ;
При такой организации все данные находятся на одном компьютере, который называется файл – сервер, и который подключён к сети. При отыскании нужной информации передаётся весь файл, содержащий в том числе и много избыточной информации. И лишь при создании локальной копии отыскивается нужная запись.
- с организацией клиент – сервер;
Сервер БД принимает запрос от клиента, отыскивает в данных нужную запись и передаёт её клиенту. Запрос к серверу формируется на языке структурированных запросов SQL, поэтому серверы БД называют SQL – серверами.
- распределённые СУБД содержат несколько десятков и сотен серверов, размещённых на значительной территории.
Основные положения реляционной модели БД.
Реляционной базой данных называется такая база данных, в которой все данные организованы в виде таблиц, а все операции над этими данными сводятся к операциям над таблицами.
Особенности реляционных баз данных:
1. Данные хранятся в таблицах, состоящих из столбцов и строк;
2. На пересечении каждого столбца и строки находится одно значение;
3. У каждого столбца - поля есть своё имя, которое служит его названием - атрибут, и все значения в одном столбце, имеют один тип;
4. Столбцы располагаются в определённом порядке, который задаётся при создании таблицы, в отличие от строк, которые располагаются в произвольном порядке. В таблице может не быть ни одной строчки, но обязательно должен быть хотя бы один столбец.
Терминология реляционной базы данных:
| Элемент реляционной БД | Форма представления |
| 1. База данных | Набор таблиц |
| 2. Схема базы данных | Набор заголовков таблиц |
| 3. Отношение | Таблица |
| 4. Схема отношения | Строка заголовков столбцов таблицы |
| 5. Сущность | Описание свойств объекта |
| 6. Атрибут | Заголовок столбца |
| 7. Домен | Множество допустимых значений атрибута |
| 8. Первичный ключ | Уникальный идентификатор, однозначно определяющий каждую запись в таблице |
| 9. Тип данных | Тип значений элементов в таблице |
| 10. Кортеж | Строка (запись) |
| 11. Кардинальность | Количество строк в таблице |
| 12. Степень отношения | Количество полей |
| 13. Тело отношения | Множество кортежей отношения |
При проектировании реляционной БД данные размещают в нескольких таблицах. Между таблицами устанавливают связи с помощью ключей. При связывании таблиц выделяют основную и дополнительную (подчинённую) таблицу.
Существуют следующие виды связей между таблицами:
1. Связь вида 1:1 (один к одному) означает, что каждой записи в основной таблице соответствует одна запись в дополнительной таблице и, наоборот, каждой записи в дополнительной таблице соответствует одна запись в основной таблице.
2. Связь вида 1:М (один ко многим) означает, что каждой записи в основной таблице соответствует несколько записей в дополнительной таблице и, наоборот, каждой записи в дополнительной таблице соответствует только одна запись в основной таблице.
3. Связь вида М:1 (многим к одному) означает, что одной или нескольким записям в основной таблице соответствует только одна запись в дополнительной таблице.
4. Связь вида М:М (многим ко многим) – это, когда нескольким записям основной таблицы соответствует несколько записей дополнительной и наоборот.
5. Основные компоненты MS Access.
Основными компонентами (объектами) MS Access являются:
1. Таблицы;
3. Формы;
4. Отчёты;
5. Макросы:
Модули.
Таблица – это объект, предназначенный для хранения данных в виде записей (строк) и полей (столбцов). Каждое поле содержит отдельную часть записи, а каждая таблица используется для хранения сведений по одному конкретному вопросу.
Запрос – вопрос о данных, хранящихся в таблицах, или инструкция на отбор записей, подлежащих изменению.
Форма – это объект, в котором можно разместить элементы управления, предназначенные для ввода, изображения и изменения данных в полях таблицах.
Отчёт – это объект, который позволяет представить определённую пользователем информацию в определённом виде, просматривать и распечатывать её.
Макрос – одна или несколько макрокоманд, которые можно использовать для автоматизации конкретной задачи. Макрокоманда – основной строительный блок макроса; самостоятельная инструкция, которая может быть объединена с другими макрокомандами, чтобы автоматизировать выполнение задачи.
Модуль – набор описаний, инструкций и процедур, сохранённых под одним именем. В MS Access имеется три вида модулей:модуль формы, отчёта и общий модуль. Модули формы и отчётов содержат локальную программу для форм и отчётов.
6. Таблицы в MS Access.
В MS Access существуют следующие методы создания таблиц:
1. Режим таблицы;
2. Конструктор;
3. Мастер таблиц;
4. Импорт таблиц;
5. Связь с таблицами.
В режиме таблицы данные вводятся в пустую таблицу. Для ввода данных предоставляется таблица с 30 полями. После её сохранения MS Access сам решает, какой тип данных присвоить каждому полю.
Конструктор предоставляет возможность самостоятельно создавать поля, выбирать типы данных для полей, размеры полей и устанавливать свойства полей.
Для определения поля в режиме Конструктор задаются:
1. Имя поля , которое в каждой таблице должно иметь уникальное имя, являющееся комбинацией букв, цифр, пробелов и специальных символов, за исключением «.!” “ ». Максимальная длина имени 64 символа.
2. Тип данных определяет вид и диапазон допустимых значений, а также объём памяти, выделенный для этого поля.
Типы данных MS Access
| Тип данных | Описание |
| Текстовый | Текст и числа, например, имена и адреса, номера телефонов, почтовые индексы (до 255 символов). |
| Поле Memo | Длинный текст и числа, например комментарии и пояснения (до 64000 символов). |
| Числовой | Общий тип данных для числовых данных, допускающих проведение математических расчётов, за исключением денежных расчётов. |
| Дата / время | Значения даты и времени. Пользователь может выбирать стандартные формы или создавать специальный формат. |
| Денежный | Денежные значения. Для денежных расчётов не рекомендуется использовать числовые типы данных, т.к. они могут округляться при расчётах. Значения типа «денежный» всегда выводятся с указанным числом десятичных знаков после запятой. |
| Счётчик | Автоматически выставляющиеся последовательные номера. Нумерация начинается с 1. Поле счётчика удобно для создания ключа. Это поле является совместимым с полем числового типа, для которого в свойстве Размер указано значение «Длинное целое». |
| Логический | Значения «Да / Нет», «Истинно / Ложь», «Вкл / Выкл», одно из двух возможных значений. |
| Поле объекта OLE | Объекты, созданные в других программах, поддерживающие протокол OLE. |
3. Наиболее важные свойства полей:
- Размер поля задаёт максимальный размер данных, сохраняемых в поле.
- Формат поля является форматом отображения заданного типа данных и задаёт правила представления данных при выводе их на экран или печать.
- Подпись поля задаёт текст, который выводится в таблицах, формах, отчётах.
- Условие на значение позволяет осуществлять контроль ввода, задаёт ограничения на вводимые значения, при нарушении условий запрещает ввод и выводит текст, заданный свойством Сообщение об ошибке;
- Сообщение об ошибке задаёт текст сообщения, выводимый на экран при нарушении ограничений, заданных Условием на значение.
Тип элемента управления – свойство, которое задаётся на закладке Подстановка в окне конструктора таблиц. Это свойство определяет, будет ли отображаться поле в таблице и в какой форме – в виде поля или поля со списком.
Уникальный (первичный) ключ таблицы может быть простым или составным, включающим несколько полей.
Для определения ключа выделяются поля, составляющие ключ, и на панели инструментов нажимается кнопка ключевое поле или выполняется команда Правка / ключевое поле .
©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16
Структура реляционной БД.
Типы БД.
Основные возможности СУБД.
Понятие базы данных, СУБД.
План
ТЕРМИНЫ : база данных, система управления базами данных (СУБД),
реляционная БД, запись БД, поле БД, ключевое поле БД, таблица БД, запрос БД, форма БД, отчёт БД, макрос БД, модуль БД.
Одной из основных сфер использования компьютера в современном информационном обществе является хранение и обработка больших объёмов информации.
База данных (БД )- это систематизированное хранилище информации определённой предметной области, к которому могут иметь доступ различные пользователи для решения своих задач.
Далее на примере одной из самых распространенных систем управления базами данных - Microsoft Access входит в состав популярного пакета Microsoft Office - мы познакомимся с основными типами данных, способами создания баз данных и с приемами работы с базами данных.
База данных - организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти ЭВМ и постоянного применения. Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.
Если различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных.
Система управления базой данных (СУБД ) – это программное обеспечение, позволяющее создавать БД, обновлять хранимую в ней информацию и обеспечивающее удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска.
В настоящее время наибольше распространение получили СУБД Microsoft Access, FoxPro , dBase . СУБД делятся по способу организации баз данных на сетевые, иерархические и реляционные СУБД.
Основные возможности СУБД:
ü Обновление, пополнение и расширение БД.
ü Высокая надёжность хранения информации.
ü Вывод полной и достоверной информации на запросы.
ü Средства защиты информации в БД.
БД бывают фактографическими и документальными .
В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определённом формате. В БД библиотеки хранятся библиографические сведения о каждой книге: год издания, автор, название и пр. В БД отдела кадров учреждения хранятся анкетные данные сотрудников: ф., и, о, год и место рождения и пр. БД законодательных актов в области уголовного права, к примеру, будет включать в себя тексты законов; БД современной музыки – тесты и ноты песен, справочную информацию о композиторах, поэтах, исполнителях, звуковые записи и видеоклипы. Следовательно, документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, звуковую, мультимедийную.
Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.
Если различные части одной БД хранятся на множестве компьютеров, объединённых между собой сетью, то такая БД называется распределённой базой данных .
Известны три основных типа организации данных в БД и связей между ними:
· иерархический (в виде дерева),
· сетевой,
· реляционной .
В иерархической БД существует упорядоченность элементов в записи, один элемент считается главным, остальные – подчинёнными. Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться трудоёмким из-за необходимости последовательно проходить несколько иерархических уровней.
Пример : иерархическую БД образует каталог файлов, хранимый на диске.
Такой же БД является родовое генеалогическое древо.
Сетевая БД отличается большей гибкостью, в ней существует возможность устанавливать дополнительно к вертикальным связям горизонтальные связи.
Реляционными БД (от англ. relation – «отношение») называются БД, содержащие информацию в виде прямоугольных таблиц. Согласно этому подходу, такая таблица называется отношением. Каждая строка таблицы содержит информацию об одном отдельном объекте описываемой в БД предметной области, а каждый столбец – определённые характеристики (свойства, атрибуты) этих объектов. Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу . В реляционной БД используются четыре основных типов полей:
· Числовой,
· Символьный (слова, тексты, коды и т.д.),
· Дата (календарные даты в форме «день/месяц/год»),
· Логический (принимает два значения: «да» - «нет» или «истина» - «ложь»).
Окно базы данных содержит следующие элементы:
ü Кнопки : «СОЗДАТЬ» , «ОТКРЫТЬ» , «КОНСТРУКТОР» и т. д. Кнопки открывают объект в определенном окне или режиме.
ü Кнопки объектов . (Корешки выбора объектов, ярлычки.) «Таблица» , «Форма» и т. д. Кнопки объектов выводят список объектов, которые могут быть открыты или закрыты.
ü Список объектов. Выводит список объектов, выбираемых пользователем. В нашем варианте список пока пуст.
Основные объекты баз данных:
· Таблица – это объект, предназначенный для хранения данных в виде записей (строк) и полей (столбцов). Обычно каждая таблица используется для хранения сведений по одному конкретному вопросу.
· Форма – это объект Microsoft Access, предназначенный, в основном, для ввода данных. В форме можно разместить элементы управления, применяемые для ввода, изображения и изменения данных в полях таблицы.
· Запрос – объект, позволяющий получить нужные данные из одной или нескольких таблиц.
· Отчет – объект базы данных Microsoft Access, предназначенный для печати данных.
· Макросы – автоматизируют стандартные действия.
· Модули – автоматизируют сложные операции, которые нельзя описать макросами.
Основные сведения о БД. Понятия: БД, Предметная область, Структурирование данных, Системы управления БД.
База Данных (БД) - структурированный организованный набор данных, описывающих характеристики каких-либо физических или виртуальных систем.
«Базой данных» часто упрощённо или ошибочно называют Системы Управления Базами Данных (СУБД). Нужно различать набор данных (собственно БД) и программное обеспечение, предназначенное для организации и ведения базы данных (СУБД).
Основным назначением информационных систем является оперативное обеспечение пользователя информацией о внешнем мире путем реализации вопросно-ответного отношения. Вопросно-ответные отношения, получая интерпретацию во внешнем мире (мире вне информационной системы), позволяют выделить для информационной системы определенный его фрагмент - предметную область, - который будет воплощен в автоматизированной информационной системе. Информация о внешнем мире представляется в информационной системе (ИС) в форме данных. Это ограничивает возможности смысловой интерпретации информации и конкретизирует семантику ее представления в ИС. Совокупность этих выделенных для ИС данных, связей между ними и операций над ними образует информационную и функциональную модели предметной области, описывающие ее состояние с определенной точностью.
Структурирование данных – соглашение о способе представления данных.
Системы управления БД - специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.
Основные функции СУБД:
· управление данными во внешней памяти (на дисках);
· управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
· журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
· поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).
Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:
ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,
процессор языка базы данных , обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,
подсистему поддержки времени исполнения , которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД
а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.
Классификация СУБД
По модели данных
По типу управляемой базы данных СУБД разделяются на:
· Сетевые
· Иерархические
· Реляционные
· Объектно-реляционные
· Объектно-ориентированные
По архитектуре организации хранения данных
· локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)
· распределенные СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах)
2. Классификация БД по способу доступа к данным .
По способу доступа к БД
Файл-серверные
В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком - высокая загрузка локальной сети.
На данный момент файл-серверные СУБД считаются устаревшими.
Примеры: Microsoft Access, Borland Paradox.
Клиент-серверные
Такие СУБД состоят из клиентской части (которая входит в состав прикладной программы) и сервера (см. Клиент-сервер). Клиент-серверные СУБД, в отличие от файл-серверных, обеспечивают разграничение доступа между пользователями и мало загружают сеть и клиентские машины. Сервер является внешней по отношению к клиенту программой, и по надобности его можно заменить другим. Недостаток клиент-серверных СУБД в самом факте существования сервера (что плохо для локальных программ - в них удобнее встраиваемые СУБД) и больших вычислительных ресурсах, потребляемых сервером.
Примеры: Firebird, Interbase, MS SQL Server, Sybase, Oracle, PostgreSQL, MySQL.
Встраиваемые
Встраиваемая СУБД - библиотека, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине. Доступ к данным может происходить через SQL либо через особые функции СУБД. Встраиваемые СУБД быстрее обычных клиент-серверных и не требуют установки сервера, поэтому востребованы в локальном ПО, которое имеет дело с большими объёмами данных (например, геоинформационные системы).
Важнейшая цель проектирования информационной модели - выработка непротиворечивой структурированной интерпретации реально существующей информации изучаемой предметной области и взаимодействия между ее структурными компонентами.
Понятие концептуальной модели данных связано с методологией семантического моделирования данных, т.е. с представлением данных в контексте их взаимосвязей с другими данными. Основными объектами концептуальной модели являются сущности и связи.
Сущность - некоторый обособленный объект или событие моделируемой системы, имеющий определенный набор свойств - атрибутов. Отдельный элемент этого множества называется "экземпляром сущности". Сущность может обладать одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый образец сущности, и может обладать любым количеством связей с другими сущностями.
Правила для атрибутов сущности:
· Каждый атрибут должен иметь уникальное имя.
· Сущность может обладать любым количеством атрибутов.
· Сущность может обладать любым количеством наследуемых атрибутов, но наследуемый атрибут должен быть частью первичного ключа сущности-родителя.
· Для каждого экземпляра сущности должно существовать значение каждого его атрибута (правило необращения в нуль - Not Null).
· Ни один из экземпляров сущности не может обладать более чем одним значением для ее атрибута.
При построении БД:
1. определяем ЦЕЛЬ
2. определяем функции
Внешний уровень – то, что надо представить в структурированном виде;
Концептуальное проектирование – информационные объекты выстраиваются и связываются друг с другом + внешний уровень
3. преобразовываем концептуальную модель в модель БД.
Связи между объектами:
1:1, 1:ко многим, многие ко многим.
Модели данных
· Сетевые
· Иерархические
· Реляционные
· Объектно-реляционные
· Объектно-ориентированные \
Сетевые: к основным понятиям сетевой модели базы данных относятся: уровень, элемент (узел), связь.
Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. В сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.
Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.
Несмотря на то, что эта модель решает некоторые проблемы, связанные с иерархической моделью, выполнение простых запросов остается достаточно сложным процессом.
Также, поскольку логика процедуры выборки данных зависит от физической организации этих данных, то эта модель не является полностью независимой от приложения. Другими словами если необходимо изменить структуру данных, то нужно изменить и приложение.
Иерархическая: состоит из объектов с указателями от родительских объектов к потомкам, соединяя вместе связанную информацию.
Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй - объекты второго уровня и т. д.
Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможно, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.
Реляционная: Понятие реляционный (англ. relation - отношение) связано с разработками известного английского специалиста в области систем баз данных Эдгара Кодда (Edgar Codd).
Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.
Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:
· каждый элемент таблицы - один элемент данных
· все столбцы в таблице однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.)
· каждый столбец имеет уникальное имя
· одинаковые строки в таблице отсутствуют
· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным
Базовыми понятиями реляционных СУБД являются: 1) атрибут 2) отношения 3) кортеж
Реляционная модель БД
Реляционная модель данных - это множество взаимосвязанных двумерных таблиц. Каждая таблица содержит сведения об однородных объектах базы данных и обладает следующими свойствами:
Каждый элемент таблицы представляет собой один элемент данных;
Элементы одного столбца однородны;
Каждый столбец имеет уникальное имя;
Таблица не содержит двух и более одинаковых строк;
Порядок следования строк и столбцов произвольный.
Такие таблицы называются реляционными. Данные могут извлекаться одновременно из нескольких таблиц. Это оказывается возможным, если установить между таблицами связи. Таблицы связываются между собой для того, чтобы, в конечном счете, уменьшить объем БД. Связь каждой пары таблиц обеспечивается при наличии в них одинаковых столбцов.
Строка реляционной таблицы - называется записью, а столбцы называются полями. Запись представляет собой один экземпляр информационного объекта. Поле отражает какое-то свойство этого объекта. Каждое поле характеризуется: именем; типом; размером.
Для однозначного определения каждой записи может использоваться ключ. Ключ может состоять из одного или нескольких полей записи. Если ключ состоит из нескольких полей, он называется составным . Ключ должен быть уникальным и однозначно определять запись. По значению ключа можно отыскать единственную запись. Ключи служат также для упорядочивания информации в БД.
Над реляционными таблицами возможны следующие операции:
Объединение таблиц с одинаковой структурой. Результат – общая таблица: сначала первая, затем вторая (конкатенация).
Пересечение таблиц с одинаковой структурой. Результат – выбираются те записи, которые находятся в обеих таблицах.
Вычитание таблиц с одинаковой структурой. Результат – выбираются те записи, которых нет в вычитаемом.
Выборка (горизонтальное подмножество). Результат – выбираются записи, отвечающие определенным условиям.
Проекция (вертикальное подмножество). Результат – отношение, содержащее часть полей из исходных таблиц.
Декартово произведение двух таблиц. Записи результирующей таблицы получаются путем объединения каждой записи первой таблицы с каждой записью другой таблицы.
Таблицы реляционной БД должны отвечать требованиям нормализации отношений.
Логические функции
IIF(условие, значение_если_истина, значение_если_ложь). Запросы могут производить обобщенное групповое значение полей точно также как и значение одного пол. Это делает с помощью агрегатных функций. Агрегатные функции производят одиночное значение для всей группы таблицы. Имеется список этих функций: поля.
Запросы QBE на выборку.
Запросы на выборку не изменяют содержимое базы данных, служат только для отображения данных, отвечающих заданным условиям. Запросы на выборку могут быть следующих видов:
Простой запрос на выборку;
Запрос с параметром;
Запрос с итогами;
Запрос перекрестный;
Запрос с вычисляемым полем.
Простой запрос на выборку предназначен для извлечения данных из одной или нескольких таблиц и отображения их в режиме таблицы.
Бланк простого запроса содержит шесть строк:
Имя поля;
Имя таблицы;
Сортировка;
Вывод на экран (указывает, будет ли поле присутствовать в динамическом наборе данных);
Условие отбора (содержит первое условие, ограничивающее набор данных);
Или (содержит другие условия ограничения данных).
Разработка простого запроса выполняется в несколько этапов:
Выбор таблицы;
Выбор полей (добавление полей в запрос);
Установление критериев отбора;
Задание порядка расположения записей (сортировка).
Перекрестный запрос вычисляет сумму, среднее значение, число элементов и значения других статистических функций, группируя данные и выводя их в компактном виде, напоминающем сводную электронную таблицу.
Перекрестный запрос создается с помощью соответствующего мастера или в конструкторе запросов. В бланке запроса указывается, значения каких полей будут использоваться в вычислениях или в качестве заголовков строк и столбцов.
Перекрестный запрос – это специальный тип группового запроса. Строка Групповая операция обязательно должна быть включена. В запросе обязательно должны быть установлены как минимум три параметра – поле заголовка строк, поле заголовка столбцов и поле для выбора значений. Поля, используемые в качестве строк и столбцов, должны содержать функцию Группировка в строке Групповая операция. Для создания запроса необходимо выполнить следующие действия:
Создать новый запрос для таблицы (таблиц), включив в макет нужные поля;
Выполнить команду ЗАПРОС/Перекрестный;
В строке Перекрестная таблица указать, какое поле используется в качестве заголовков строк, какое – в качестве заголовков столбцов и какое - для выполнения вычислений в соответствии с выбранной групповой операцией;
В строке Групповая операция поля значений необходимо выбрать итоговую функцию.
Запрос с параметром - это запрос, при выполнении которого в диалоговом окне пользователю выдается приглашение ввести данные, например условие для возвращения записей или значение, которое должно содержаться в поле. Можно создать запрос, в результате которого выводится приглашение на ввод нескольких данных, например, двух дат. В результате будут возвращены все записи, находящиеся между указанными двумя датами.
Запросы с параметрами удобно использовать в качестве основы для создания форм и отчетов. Например, на основе запроса с параметрами можно создать месячный отчет о доходах. При выводе данного отчета, на экране появится приглашение ввести месяц, доходы которого интересуют пользователя. После ввода месяца на экране будет представлен требуемый отчет.
Чтобы создать запрос с параметром, необходимо в строку Условия отбора для заданного поля ввести текст приглашения для ввода данного, заключив его в прямоугольные скобки. Можно задать параметры для нескольких полей или для одного поля определить несколько параметров для отбора, используя запись условия в несколько строк совместно с логической операцией «ИЛИ».
Запросы QBE - действия.
Выполнение запроса - действия приводит к изменению содержимого базы данных. При выполнении таких запросов следует быть осторожным, так как необдуманное применение этих запросов может привести к необратимой утрате информации в базе данных. Поэтому Access автоматически помечает в окне базы данных запросы - действия символом «!» .
При создании запроса Access по умолчанию создает запрос на выборку. При необходимости с помощью команд конструктора запросов можно указать другой тип запроса.
Существует 4 типа запросов на изменение:
- запрос на добавление;
- запрос на обновление;
- запрос на удаление;
- запрос на создание таблицы.
Запрос на добавление позволяет добавлять записи в указанную таблицу, не только текущей базы данных, но и любой другой базы данных. Структура записи таблицы-запроса необязательно должна совпадать со структурой таблицы, в которую будут добавляться записи. Например, в записи запроса может быть меньше полей, если на поля принимающей таблице не наложено требование обязательности их заполнения. Допускается несоответствие типов полей, если возможно преобразование типа данных одного поля в тип данных другого поля.
Для создания запроса необходимо выполнить следующие действия:
Создать запрос на выборку и отладить его (добавить таблицы, значения полей которых будут использоваться для добавления записей);
Отменить свойство Вывод на экран для полей запроса;
Выполнить команду ЗАПРОС/Добавление – для преобразования в запрос на добавление. При этом в бланке запроса появляется строка Добавление. Далее необходимо включить в бланк запроса поля, данные которых будут добавляться в принимающую таблицу. Можно ввести также условия отбора записей для добавления.
Указать имя таблицы, куда будут добавляться записи;
Выполнить команду ЗАПРОС/Запуск.
Если принимающая таблица содержит ключевое поле, то и добавляемые записи должны иметь такое же ключевое поле (по условиям целостности БД).
Технология создания других типов запросов - действий аналогична.
Запрос на обновление позволяет изменить группу записей, отобранную на основе критериев отбора. В запросе на обновление можно указать одно или несколько полей, сделав нужные установки в строке Обновление. Для обновляемого поля в строку Обновление надо ввести значение или выражение, определяющее новое значение. После выполнения открывается диалоговое окно с сообщением о числе обновленных записей.
Запрос на удаление позволяет удалять записи из одной или нескольких таблиц одновременно. Запрос на удаление удаляет записи таблицы, удовлетворяющие критериям отбора, целиком, поэтому если требуется удалить значения отдельных полей записи, следует создать запрос на обновление. В процессе выполнения этого запроса Access отображает данные, которые будут удалены. Для того, чтобы иметь возможность просматривать все поля удаляемых записей, следует перетащить мышью из первой строки списка полей таблицы, записи которой требуется удалить, символ "*" в первую строку бланка запроса, в первый свободный столбец. При этом в этом столбце в строке Поле появится имя таблицы, а в строке с именем Удаление - значение Из.
Запрос на создание таблицы осуществляет создание новой таблицы на основе динамического набора данных. В новой таблице сохраняются имена, типы данных и размеры полей, какими они были в базовых таблицах запроса. Другие свойства полей не наследуются.
Типы форм
В Access можно создать формы следующих типов:
Форма в столбец или полноэкранная форма;
Ленточная форма;
Табличная форма;
Форма главная / подчиненная;
Сводная таблица;
Форма - диаграмма.
Форма в столбец представляет собой совокупность определенным образом расположенных полей ввода с соответствующими им метками и элементами управления. Форма позволяет отобразить на экране полей только одной записи.
Ленточная форма служит для отображения полей нескольких записей. Поля не обязательно располагаются в виде таблицы, однако для одного поля отводится столбец, а метки поля располагаются как заголовки столбцов.
Табличная форма отображает данные в режиме таблицы.
Форма главная/подчиненная представляет собой совокупность формы в столбец и табличной. Ее имеет смысл создавать при работе со связанными таблицами, в которых установлена связь типа «один-ко-многим».
Форма Сводная таблица выполняется мастером создания сводных таблиц Excel на основе таблиц и запросов Access (мастер сводных таблиц является объектом, внедренным в Access, чтобы использовать его в Access необходимо установить Excel). Сводная таблица представляет собой перекрестную таблицу данных, в которой итоговые данные располагаются на пересечении строк и столбцов с текущими значениями параметров.
Форма с диаграммой. В Access в форму можно вставить диаграмму, созданную Microsoft Graph. Graph является внедряемым OLE приложением и может быть запущен из Access. С внедренной диаграммой можно работать так же, как и с любым объектом OLE.
Конструирование форм
При создании новой формы появляется диалоговое окно Новая форма, в котором следует выбрать:
Способ создания формы;
Источник данных (из списка).
Access предлагает следующие способы создания формы:
1. С применением Автоформы. Автоформа позволяет создавать формы трех стандартных типов: в столбец, ленточную, табличную. При этом в форму вставляются все поля источника данных.
2. С помощью мастера форм. В процессе диалога с пользователем мастер создает форму одного из трех стандартных типов. При этом в форму вставляются выбранные пользователем поля из источника данных.
3. С помощью конструктора форм. Форма конструируется пользователем в окне конструктора форм.
Удобной при создании новой формы является следующая технология: форма создается использованием автоформы или мастером форм, а затем дорабатывается в режиме конструктора.
Источником данных формы являются одна или несколько связанных таблиц и/или запросов.
Структура формы
Форма состоит из пяти основных разделов:
1. Заголовок формы. Содержимое области заголовка формы выводится в верхней части окна формы.
2. Верхний колонтитул. Содержимое области верхнего колонтитула выводится после заголовка в верхней части экрана на каждой странице формы (если форма многостраничная). Обычно в области верхнего колонтитула размещают шапку таблицы (заголовки столбцов).
3. Область данных. Область данных содержит поля, в которых отображаются данные.
4. Нижний колонтитул. Содержимое области нижнего колонтитула (дата, № страницы и т.д.) отображаются на каждой экранной странице в нижней части формы.
5. Примечание формы. Содержимое этой области выводится внизу последней экранной страницы формы.
Форма может содержать все разделы или только некоторые из них.
Свойства формы
Как любой объект Access, форма имеет свойства. Значения этих свойств определяют внешний вид формы. Окно "Свойства" формы можно вызвать, например, щелкнув правой клавишей мыши по черному квадрату на пересечении линеек и из контекстного меню выбрать команду СВОЙСТВА.
Окно свойств выделенного объекта содержит следующие вкладки:
Макет – свойства, задающие макет формы;
Данные – свойства, определяющие источник данных, тип данных, формат и т.д.;
События – перечень событий, связанных с объектом;
Все – перечень всех свойств.
Основные свойства формы:
Подпись (это свойство расположено на вкладке МАКЕТ) – задает название формы, которое выводится в строку заголовка в окне формы.
Режим по умолчанию – определяет режим открытия формы (простая форма, ленточная, таблица).
Допустимые режимы – свойство указывает, можно ли переходить из режима таблицы в режим формы и обратно с помощью команд меню ВИД. Свойство может принимать следующие значения:
все – можно;
таблица – нельзя, возможен только просмотр в режиме таблицы;
форма – нельзя, возможен только просмотр в режиме формы.
Разрешить изменение определяет, можно ли через форму изменять данные, т.е. задает статус "Только для чтения".
Разрешить удаление определяет, может ли пользователь удалять данные через форму.
Разрешить добавление определяет, может ли пользователь добавлять записи через форму.
Ввод данных определяет режим открытия формы. Может принимать значения "Да" (форма открывается только для добавления новых записей) и "Нет" (в форму выводятся существующие записи).
Блокировка записей определяет способы блокировки записи и их реализацию при попытке двух пользователей изменить одну и ту же запись.
Следующие свойства определяют, будут ли выводиться ниже перечисленные элементы в окно формы:
Полосы прокрутки;
Кнопка оконного меню;
Кнопка размеров окна;
Кнопка закрытия окна;
Тип границы окна;
Кнопка контекстной справки.
Поле номера записи определяет, будут и выводиться в окно формы кнопки перехода по записям.
Элементы управления формой
Элементом управления называют любой объект формы или отчета, который служит для вывода данных на экран, оформления или выполнения макрокоманд. Элементы управления могут быть связанными, вычисляемыми или свободными.
Связанный (присоединенный) элемент управления присоединен к полю базовой таблицы или запроса. При вводе значения в связанный элемент управления поле таблицы текущей записи автоматически обновляется. Поле таблицы является источником данных связанного элемента управления.
Вычисляемый элемент управления создается на основе выражений. В выражениях могут использоваться данные полей таблицы или запроса, данные другого элемента управления формы или отчета и функции.
Свободные элементы управления предназначены для вывода на экран данных, линий, прямоугольников и рисунков. Свободные элементы управления называют также переменными или переменными памяти.
Все элементы управления могут быть добавлены в форму или отчет с помощью панели инструментов элементов управления, которая появляется при работе с формой или отчетом.
Основными элементами управления являются:
Надпись – элемент, предназначенный для отображения текста. Надпись может состоять из одной или нескольких строк. Является свободным элементом. Различают надписи свободные и присоединенные к другому элементу (подписи).
Свободная надпись используется для задания заголовков, комментариев. Создается кнопкой "Надпись" панели инструментов.
Подпись создается одновременно с созданием того элемента, к которому она присоединена. Подпись используется совместно с полями, флажками, переключателями, списками.
Поля – это элементы, предназначенные для отображения данных или для ввода данных. Поля могут быть присоединенными или свободными. Содержимое свободных полей нигде не сохраняется.
Поле является основным элементом управления при работе с базами данных, поскольку позволяет отображать и редактировать данные таблиц баз данных.
Добавление свободного поля в форму выполняется кнопкой "Поле" панели элементов. Добавление присоединенного поля (связанного с полем таблицы) осуществляется в режиме конструктора следующим образом:
На панели "Конструктор форм" выбирается кнопка "Список полей";
В отображаемом списке полей базовой таблицы выбирается нужное поле и перетаскивается в область данных формы. Перетаскивать можно одно или выделенную группу полей.
В форму можно вводить вычисляемые поля. Вычисляемое поле является свободным полем. Для его создания необходимо выбрать кнопку Поле на панели элементов и вставить в нужное место формы, а затем ввести выражение прямо в элемент Пол" или в качестве значения свойства Данные. В вычисляемом поле выражение должно начинаться со знака «=». Выражения можно набирать вручную или формировать построителем выражений.
Элементы управления Выключатели, Переключатели, Флажки. Принцип работы этих элементов управления совершенно одинаков, они отличаются только внешним видом.
Элементы используются для отображения данных логического типа и возвращают значение (-1) в присоединенное к ним поле таблицы, если кнопка в положении, соответствующем истине, и 0 – в противном случае.
Для отображения заданного состояния можно ввести его значение по умолчанию. если это значение не задано, то элемент будет находиться в состоянии Null, что соответствует значению Ложь.
Группа – элемент управления, предназначенный для размещения нескольких выключателей, переключателей или флажков. Элементы внутри группы функционируют согласовано. Максимальное число элементов – 4, причем одновременно может быть выбран один элемент. Группа возвращает число, которое соответствует номеру выбранного элемента.
Управляющие элементы Флажок и Выключатель могут использоваться не только в группе, но и индивидуально.
Флажок может быть связан с логическим полем базовой таблицы или запроса. Если флажок связан с логическим полем базовой таблицы, то состояние Установлен/Снят соответствует значениям поля.
Флажок может быть свободным элементом. В этом случае он используется в специальных диалоговых окнах для приема данных, вводимых пользователем.
Аналогичным образом может использоваться и элемент управления Выключатель.
Списки (Список и Поле со списком) – это элементы управления, позволяющие выбрать нужное значение из нескольких (списка). Список представляет собой совокупность строк с данными. Строки могут содержать один или несколько столбцов с заголовками.
Элемент управления Список может быть присоединенным (связанным) или свободным. Присоединенный список выбранное значение передает полю базовой таблицы / запроса. Свободный список возвращает значение, используемое в другом элементе, или для поиска записи в базовой таблице / запросе.
Списки создаются с помощью мастера. Большинство свойств управляющего элемента Список формируются автоматически во время работы мастера. Затем их можно изменить.
Основные свойства списков:
1. Тип источника данных: таблица / запрос; список значений; список полей; функция VBA.
2. Источник данных – указывает фактический источник данных: для таблицы / запроса – имя таблицы / запроса; для списка значений – значения элементов списка через «;» (например, Пол – м;ж).
3. Присоединенный столбец – поле базовой таблицы, к которому присоединен список.
4. Число столбцов – количество столбцов в списке. Если источником данных является список значений, то элементы распределяются из списка по строкам и столбцам.
5. Ширина столбца – задается числовым значением через «;». Можно скрыть присоединенный столбец списка, если он содержит несколько столбцов. Для этого нужно установить ширину столбца равной 0. Значение не отображается при выводе списка, однако при выборе строки, значение из присоединенного столбца попадает в поле базовой таблицы.
6. Число строк – определяет максимальное число строк, отображаемое в поле со списком.
Кнопки – элемент управления, используемый для выполнения какого-либо действия. Для выполнения действия свойство кнопки Нажатие кнопки нужно связать с каким-либо макросом либо с процедурой обработки событий.
Кнопка создается мастером. Мастер позволят создать кнопки 30 разных типов и связывает их с процедурами обработки событий. Свойство Подпись определяет текст на кнопке. Свойство Рисунок определяет рисунок на кнопке.
Разрыв страниц, Набор вкладок - позволяют создавать многостраничные формы. Наиболее удобно использование элемента Набор вкладок. С его помощью создается форма, страницы которой объединяются в один элемент управления. Переключение между страницами выполняется выбором вкладки.
При добавлении элемента управления Набор вкладок в форму, в нем создаются две вкладки. На вкладке можно добавлять любые элементы управления, кроме Набора вкладок. Перемещать на вкладку другие элементы управления из других частей или страниц формы нельзя, их можно только копировать.
Можно изменять размеры элемента Набор вкладок, порядок следования и названия вкладок.
Элемент управления Разрыв страницы используется для указания горизонтальных разрывов между элементами управления в форме. Для перехода по страницам используются клавиши PgUp и PgDn. Вставленный в форму элемент Разрыв страницы помечается небольшой точечной линией на левой границе формы.
При создании многостраничной формы целесообразно добавлять в форму колонтитулы.
Подчиненные формы предназначены для отображения одной формы внутри другой. Первичная форма называется главной. Подчиненная форма – та, которая располагается внутри главной.
Подчиненная форма наиболее удобна для вывода таблиц или запросов, связанных отношением «один-ко-многим». При этом главная форма может быть выведена только как простая форма, а подчиненная форма обычно отображается в табличном виде. Главная форма может содержать любое количество подчиненных форм, если каждая подчиненная форма умещается в главную. Допускается возможность создания подчиненной формы двух уровней вложенности
Создать подчиненную форму можно:
Добавив элемент Подчиненная форма в форму;
Перетащив форму из окна базы данных в другую открытую форму;
Мастером подчиненных форм.
Структура отчета
Основные разделы отчета:
Заголовок отчета – печатается в начале отчета на титульной странице, содержит название отчета;
Верхний колонтитул – печатается вверху каждой страницы; как правило, содержит заголовки столбцов;
Заголовок группы – печатается перед обработкой первой записи группы, в качестве заголовка может содержать поле, по которому выполняется группировка;
Область данных – печатается каждая запись из источника данных;
Примечание группы – печатается после обработки последней записи группы; может содержать итоговые данные по записям, входящим в группу;
Нижний колонтитул – печатается внизу каждой страницы, может содержать, например, дату печати отчета, номер страницы отчета;
Примечание отчета – печатается в конце отчета после обработки всех записей, может содержать итоговые данные по всем записям.
Конструирование отчета
Отчет можно создавать с помощью мастера или в режиме конструктора. Можно использовать и оба способа. Мастера позволяют укорить процесс создания отчета, затем его можно доработать в режиме конструктора. Мастера отчетов позволяют создать отчеты трех видов: отчет в столбец (простой), групповой / итоговый и постовые наклейки.
Технология создания простого отчета в столбец:
1). Находясь на вкладке ОТЧЕТЫ нажать кнопку СОЗДАТЬ.
2). В окне Новый отчет:
Выбрать инструмент Автоотчет в столбец;
Выбрать источник данных в виде таблицы или запроса;
Нажать ОК.
Технология создания многоколончатого отчета:
1). Создать простой отчет в столбец.
2). Выбрать в меню ФАЙЛ команду Параметры страницы. В диалоговом окне Параметры страницы выбрать вкладку Столбцы и задать:
В группе Параметры сетки число столбцов, которые должны выводиться на каждой странице (поле Число столбцов), ширину межстрочного интервала (поле Интервал), расстояние между столбцами (поле Столбцов);
В группе Размер столбца ширину столбца (поле Ширина) и высоту строки (поле Высота);
Реляционные СУБД обладают рядом особенностей, влияющих на организацию внешней памяти. К наиболее важным особенностям можно отнести следующие.
Наличие двух уровней системы:
уровня непосредственного управления данными во внешней памяти (а также обычно управления буферами оперативной памяти, управления транзакциями и журнализацией изменений БД),
языкового уровня (например уровня, реализующего язык SQL).
При такой организации подсистема нижнего уровня должна поддерживать во внешней памяти набор базовых структур, конкретная интерпретация которых входит в число функций подсистемы верхнего уровня.
Поддержка отношений-каталогов (справочников). Информация, связанная с именованием объектов базы данных и их конкретными свойствами (например, структура ключа индекса), поддерживается подсистемой языкового уровня. С точки зрения структур внешней памяти, отношение-каталог ничем не отличается от обычного отношения базы данных.
Регулярность структур данных . Поскольку основным объектом реляционной модели данных является плоская (в 1НФ) таблица, главный набор объектов внешней памяти может иметь очень простую регулярную структуру. При этом необходимо обеспечить возможность эффективного выполнения операторов языкового уровня как над одним отношением (простые операции селекции и проекции), так и над несколькими отношениями (наиболее распространена и трудоемка операция соединения нескольких отношений). Для этого во внешней памяти должны поддерживаться дополнительные индексы.
Для выполнения требования надежного хранения баз данных необходимо поддерживать избыточность хранения данных, что обычно реализуется в виде журнала изменений базы данных.
Соответственно, возникают следующие разновидности объектов во внешней памяти базы данных:
строки отношений - основная часть базы данных, большей частью непосредственно видимая пользователям;
управляющие структуры - индексы, создаваемые по инициативе пользователя (администратора) или верхнего уровня системы из соображений повышения эффективности выполнения запросов и обычно автоматически поддерживаемые нижним уровнем системы;
журнальная информация , поддерживаемая для удовлетворения потребности в надежном хранении данных;
служебная информация , поддерживаемая для удовлетворения внутренних потребностей нижнего уровня системы; набор структур служебной информации зависит от общей организации системы, но обычно требуется поддержание следующих служебных данных:
· внутренние каталоги (справочники), описывающие физические свойства объектов базы данных, например число атрибутов отношения, их размер и, возможно, типы данных;
· описание индексов, определенных для данного отношения;
· описатели свободной и занятой памяти в страницах внешней памяти, распределенных для хранения отношений; такая информация требуется для нахождения свободного места при занесении кортежей.
Базовые структуры памяти
Структура и типы страниц
Основной единицей хранения и манипулирования данными при бесфайловой организации является страница памяти (или блок данных ) - часть пространства памяти среды хранения базы данных, организованного таким образом, что оно состоит из последовательности таких частей (страниц), имеющих одинаковую длину.
Страницаявляется единицей обмена с внешней памятью. Размер страницы фиксирован для базы данных и устанавливается при ее (базы) создании. Страницы памяти имеют уникальные идентификаторы , в качестве которых обычно используются их последовательные номера. Содержимое страницы памяти может быть прочитано в буфер обмена или записано во внешнюю память из буфера за одно обращение к устройству внешней памяти. В некоторых системах страницы памяти могут иметь внутреннюю организацию, например, могут обладать индексом , обеспечивающим прямой доступ к содержащимся на странице хранимым записям. Страницы с простейшей организацией, предусматривающей последовательное размещение в них записей, в некоторых методах доступа называются блоками записей .
Выделяют четыре типа страниц:
· страницы данных,
· страницы индексов,
· страницы blob-объектов,
· битовые страницы.
Страница данных . Основная единица осуществления операций обмена. Структура страницы данных представлена на рис. 32.
Рис. 32. Структура страницы данных
Заголовок страницы включает внутрисистемную информацию, используемую СУБД в механизме управления страницами.
Данные на странице представляются в виде строк . Каждая строка соответствует некоторому кортежу отображаемого отношения.
Слоты характеризуют размещение строк данных на странице. В базе данных каждый кортеж имеет уникальный внутрисистемный идентификатор, включающий номер страницы и номер строки на странице, в которую отображается данный кортеж. Содержимое слота и составляет идентификатор соответствующей ему (по номеру на странице) строки. При упорядочивании кортежей отношения по значению какого-либо атрибута физического перемещения строк на соответствующих страницах не происходит. Вместо этого производится перестройка содержимого слотов.
Страница индексов. Страницы индексов предназначены для хранения индексных структур, используемых СУБД в реализации методов доступа, и организованы в виде В-деревьев.
Страница blob . Страницы blob (B inary L arge Ob ject) предназначены для хранения слабоструктурированной информации, содержащей тексты большого объема, графическую информацию, двоичные коды. Эти данные рассматриваются как потоки байтов произвольного размера, а в страницах данных формируются ссылки на эти страницы. Данные таких типов в ранних СУБД относились к типу MEMO.
Битовая страница . Битовые страницы содержат описатели других типов страниц. Описатель страницы включает две составляющих – тип страницы и ее состояние (свободна /занята ).
Табличные пространства
Общим для СУБД является понятие пространства (для некоторых СУБД табличное пространство ). В табличных пространствах размещены различные логические структуры данных, такие как таблицы и индексы, временные таблицы и словарь данных. Группировка хранимых данных по пространствам производится по ряду признаков: частота изменения данных, характер работы с данными (преимущественно чтение или запись и т.п.), скорость роста объема данных, важность и т.п. Таким образом, например, только читаемые таблицы помещаются в одно пространство, для которого установлены одни параметры хранения, таблицы транзакций размещаются в пространстве с другими параметрами и т.д. (рис. 33).
Рис.33. Физическое размещение данных по устройствам
Одна логическая единица данных (таблица или индекс) размещается точно в одном пространстве, которое может быть отображено на несколько физических устройств или файлов. При этом физически разнесены (располагаться на разных дисках) могут не только логические единицы данных (таблицы отдельно от индексов), но и данные одной логической структуры (таблица на нескольких дисках). Такой способ хранения называется горизонтальной фрагментацией (или секционированием ): таблица делится на фрагменты по строкам. Фрагментация - один из способов повышения производительности.
Могут применяться различные схемы записи данных во фрагментированные таблицы. Одна из них - круговая, когда некоторая часть вставляемых в таблицу строк записывается в первый фрагмент, другая часть - в следующий и так далее по кругу. В данном случае за счет распараллеливания может быть увеличена производительность операций модификации данных и запросов.
Существует и другая схема, включающая логическое разделение строк таблицы по ключу (кластеризация ). Данная схема позволяет избежать перерасхода процессорного времени и уменьшить общий объем операций ввода/вывода. Ее суть в том, что при создании таблицы все пространство значений ключа таблицы разбивается на несколько интервалов, а строкам с ключами, принадлежащими разным интервалам, назначаются различные месторасположения. Впоследствии, при обработке запроса, данная информация учитывается оптимизатором. Если производится поиск по ключу, то оптимизатор может удалять из рассмотрения фрагменты таблицы, не удовлетворяющие условию выборки.
Пусть, например, для таблицы Person создаются два раздела part1 и part2 , каждый из которых размещен в своем табличном пространстве (tblspace1 и tblspace2 ). Записи со значением поля Num от 1 до 499 будут располагаться в первом разделе, а записи с номерами от 500 до 1000 - во втором (рис. 34.).
Тогда при запросе:
SELECT FIO FROM person WHERE Num BETWEEN 10 AND 40
оптимизатор будет производить поиск только в разделе part1, что может дать ощутимый выигрыш в производительности в таблице с десятками тысяч строк.
Подобные механизмы фрагментации данных поддерживают практически все современные СУБД, что часто используется при создании систем высокой производительности.
Рис. 34. Пример кластеризации записей