Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Бази даних. Класифікація баз даних

Скачати 105.87 Kb.

Бази даних. Класифікація баз даних




Скачати 105.87 Kb.
Дата конвертації11.05.2017
Розмір105.87 Kb.

Тема: Бази даних. Класифікація баз даних.
План.

  1. Класифікація баз даних.

  2. Моделі баз даних.

  3. Особливості реляційних баз даних.

  4. Основні поняття.




  1. Класифікація баз даних.

     База даних (БД) - упорядкований набір логічно взаємопов'язаних даних, що використовується спільно, та призначений для задоволення інформаційних потреб користувачів. У технічному розумінні включно й система управління БД.

Система керування, також Система управління (англ. control system) - систематизований набір засобів впливу на підконтрольний об'єкт для досягнення цим об'єктом певної мети. Об'єктом системи керування можуть бути як технічні об'єкти так і люди.

     Система управління базами даних (СУБД) - це комплекс програмних і мовних засобів, необхідних для створення баз даних, підтримання їх в актуальному стані та організації пошуку в них необхідної інформації.

     Централізований характер управління даними в базі даних передбачає необхідність існування деякої особи (групи осіб), на яку покладаються функції адміністрування даними, що зберігаються в базі.

     Головним завданням БД є гарантоване збереження значних обсягів інформації та надання доступу до неї користувачеві або ж прикладній програмі.

Застосунок, застосовна програма або прикладна програма (англ. application, application software, app) - користувацька комп'ютерна програма, що дає змогу вирішувати конкретні прикладні задачі користувача.

Таким чином БД складається з двох частин: збереженої інформації та системи управління нею. З метою забезпечення ефективності доступу записи даних організовують як множину фактів (елемент даних).

     Існує величезна кількість різновидів баз даних, що відрізняються за критеріями (наприклад, в Енциклопедії технологій баз даних визначаються понад 50 видів БД).

     Відзначимо тільки основні класифікації.

     Класифікація БД за моделлю даних:



  • ієрархічні,

  • мережеві,

  • реляційні,

  • об'єктні,

  • об'єктно-орієнтовані,

  • об'єктно-реляційні.

Класифікація БД за технологією фізичного зберігання:

  • БД у вторинній пам'яті (традиційні);

  • БДвоперативнійпам'яті (in-memory databases);

  • БДутретиннійпам'яті (tertiary databases).

Класифікація БД за вмістом:

  • географічні.

  • історичні.

  • наукові.

  • мультимедійні.

Класифікація БД за ступенем розподіленості:

  • централізовані (зосереджені);

  • розподілені.

     Окреме місце в теорії та практиці займають просторові (англ. spatial), тимчасові, або темпоральні (temporal) і просторово-часові (spatial-temporal) БД.

     Ієрархічні бази даних можуть бути представлені як дерево, що складається з об'єктів різних рівнів. Верхній рівень займає один об'єкт, другий - об'єкти другого рівня і т.д.

     Між об'єктами існують зв'язки, кожен об'єкт може включати в себе декілька об'єктів більш низького рівня. Такі об'єкти перебувають у відношенні предка (об'єкт більш близький до кореня) до нащадка (об'єкт більш низького рівня), при цьому можлива ситуація, коли об'єкт-предок не має нащадків або має їх декілька, тоді як у об'єкта-нащадка обов'язково тільки один предок. Об'єкти, що мають загального предка, називаються близнюками.

     Мережеві бази даних подібні до ієрархічних, за винятком того, що в них є покажчики в обох напрямках, які з'єднують споріднену інформацію.

     До основних понять мережевої моделі бази даних відносяться: рівень, елемент (вузол), зв'язок.

     Вузол - це сукупність атрибутів даних, що описують деякий об'єкт. Насхемі ієрархічного дерева вузли представляються вершинами графа. У мережній структурі кожен елемент може бути пов'язаний з будь-яким іншим елементом.

     Незважаючи на те, що ця модель вирішує деякі проблеми, пов'язані з ієрархічною моделлю, виконання простих запитів залишається досить складним процесом.

     Також, оскільки логіка процедури вибірки даних залежить від фізичної організації цих даних, то ця модель не є повністю незалежною від програми. Іншими словами, якщо необхідно змінити структуру даних, то потрібно змінити і додаток.

В програмуванні та комп'ютерних науках структу́ри да́них - це способи організації даних в комп'ютерах. Часто разом зі структурою даних пов'язується і специфічний перелік операцій, що можуть бути виконаними над даними, організованими в таку структуру.

     Реляційна модель орієнтована на організацію даних у вигляді двовимірних таблиць. Кожна реляційна таблиця являє собою двовимірний масив і має наступні властивості:


  • кожен елемент таблиці - один елемент даних;

  • всі осередки в стовпчику таблиці однорідні, тобто всі елементи в стовпчику мають однаковий тип (числовий, символьний тощо);

  • кожен стовпчик має унікальне ім'я;

  • однакові рядки в таблиці відсутні;

  • порядок проходження рядків і стовпчиків може бути довільним.

     Об'єктна СУБД ідеально підходить для інтерпретації складних даних, на відміну від реляційних СУБД, де додавання нового типу даних досягається ціною втрати продуктивності або за рахунок різкого збільшення термінів і вартості розробки додатків.

Реляційна система керування базами даних (РСКБД; інакше Система керування реляційними базами даних, СКРБД) - СКБД, що керує реляційними базами даних.

Тип даних - характеристика, яку явно чи неявно надано об'єкту (змінній, функції, полю запису, константі, масиву тощо). Тип даних визначає множину припустимих значень, формат їхнього збереження, розмір виділеної пам'яті та набір операцій, які можна робити над даними.

Об'єктна база, на відміну від реляційної, не вимагає модифікації ядра при додаванні нового типу даних. Новий клас і його екземпляри просто надходять у зовнішні структури бази даних. Система управління ними залишається без змін.

     Об'єктно-орієнтована база даних (ООБД) - база даних, в якій дані оформлені у вигляді моделей об'єктів, що включають прикладні програми, які управляються зовнішніми подіями. Результатом поєднання можливостей (особливостей) баз даних і можливостей об'єктно-орієнтованих мов програмування є об'єктно-орієнтовані системи управління базами даних (ООСУБД). ООСУБД дозволяють працювати з об'єктами баз даних також, як з об'єктами у програмуванні в об'єктно-орієнтованих мовах програмування.

Мо́ва програмува́ння (англ. Programming language) - це штучна мова, створена для передачі команд машинам, зокрема комп'ютерам. Мови програмування використовуються для створення програм, котрі контролюють поведінку машин, та запису алгоритмів.

ООСУБД розширює мови програмування, прозоро вводячи довготривалі дані, управління паралелізмом, відновлення даних, асоційовані запити й інші можливості.

     Об'єктно-орієнтовані бази даних звичайно рекомендовані для тих випадків, коли потрібна високопродуктивна обробка даних, які мають складну структуру.

Відно́влення да́них (англ. Data recovery) - процес порятунку або відновлення доступу до даних, що зберігаються на будь-якому носії пристрою запам'ятовування, коли вони не можуть бути доступні в звичайному режимі.

Обро́бка да́них - систематична цілеспрямована послідовність дій над даними. Обробка даних містить в собі множину різних операцій.

     Система, яка забезпечує об'єктну інфраструктуру і набір реляційних розширювачів, називається "об'єктно-реляційною".

     Об'єктно-реляційні системи поєднують переваги сучасних об'єктно-орієнтованих мов програмування з такими властивостями реляційних систем як множинні представлення даних і високорівневі непроцедурні мови запитів.

     Затехнологією обробки даних бази даних поділяються на централізовані й розподілені.

     Централізована база даних зберігається у пам'яті однієї обчислювальної системи.

Обчи́слювальна систе́ма (англ. computer system) - сукупність ЕОМ та їх програмного забезпечення, що призначені для організації ефективного обчислювального процесу;

Якщо ця обчислювальна система є компонентом мережі ЕОМ, можливий розподілений доступ до такої бази. Такий спосіб використання баз даних часто застосовують у локальних мережах ПК.

     Розподілена база даних складається з декількох, можливо пересічних або навіть дублюючих одна одну частин, які зберігаються в різних ЕОМ обчислювальної мережі. Робота з такою базою здійснюється за допомогою системи управління розподіленою базою даних (СУРБД).

     За способом доступу до даних бази даних поділяються на бази даних з локальним доступом і бази даних з віддаленим (мережевим) доступом.

     Системи централізованих баз даних з мережевим доступом припускають різні архітектури подібних систем:



  • файл-сервер;

  • клієнт-сервер.

     Файл-сервер. Архітектура систем БД з мережевим доступом передбачає виділення однієї з машин мережі в якості центральної (сервер). На такій машині зберігається спільно використовувана централізована БД. Усі інші машини мережі виконують функції робочих станцій, за допомогою яких підтримується доступ користувальницької системи до централізованої бази даних. Файли бази даних відповідно до призначених для користувача запитів передаються на робочі станції, де в основному і проводиться обробка. При великій інтенсивності доступу до одних і тих же даних продуктивність інформаційної системи падає.

Робоча станція (англ. workstation) - комплекс апаратних і програмних засобів, призначених для вирішення певного кола завдань.

Інформацíйна систéма (англ. Information system) - сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та обробки інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів.

Користувачі можуть створювати також на робочих станціях локальні БД, які використовуються ними монопольно.

     Клієнт-сервер. У цій концепції мається на увазі, що крім зберігання централізованої бази даних центральна машина (сервер бази даних) повинна забезпечувати виконання основного обсягу обробки даних. Запит на дані, який видається клієнтом (робочою станцією), породжує пошук і вилучення даних на сервері. Витягнуті дані (але не файли) транспортуються по мережі від сервера до клієнта. Специфікою архітектури к



  1. Моделі баз даних. 

База даних може бути заснована на одній моделі або на сукупності декількох.


Існує три основні типи моделей даних: реляційна, ієрархічна та мережева.


Термін «реляційний» (від латин. rela­tio — відношення) указує передусім на те, що така модель зберігання даних побудована на взаємовідношенні частин, що її складають. У найпростішому випадку реляційна модель являє собою двовимірний масив або двовимірну таблицю, а при створенні складних інформаційних моделей складає сукупність взаємопов’язаних таблиць. Кожний рядок такої таблиці називається записом, кожний стовпець — полем.


Реляційна модель бази даних має такі властивості:


• кожний елемент таблиці — один елемент даних;
• усі стовпці в таблиці є однорідними, тобто мають однаковий тип;
• кожний стовпець (поле) має унікальне ім’я;
• однакові рядки в таблиці відсутні;
• порядок слідування рядків у таблиці може бути довільним і може характеризуватися кількістю полів, кількістю записів, типом даних.


Над цією моделлю бази даних зручно виконувати такі дії:


• сортування даних (наприклад за алфавітом);

• вибірка даних за групами (наприклад класами);
• пошук записів (наприклад за прізвищами) і т. д.


Реляційна модель даних, як правило, складається з декількох таблиць, які зв’язуються між собою ключами. Ключ — поле, яке однозначно визначає відповідний запис. Необхідно зазначити, що зараз реляційна модель даних є найбільш зручною і застосовною моделлю зберігання даних.

Реляційна модель даних - логічна модель даних. Вперше була запропонована британським ученим співробітником компанії IBM Едгаром Франком Коддом (E. F. Codd) в 1970 році в статті «A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks».




Ієрархічна модель бази даних являє собою сукупність елементів, які розташовані у порядку їх підкорення від загального до часткового і створюють обернене дерево (граф). Ця модель характеризується такими параметрами, як рівні, вузли, зв’язки. Вузол — це інформаційна модель елемента, що міститься на даному рівні ієрархії.

Інформаці́йна моде́ль - система сигналів, що свідчать про динаміку об'єкта управління, умови зовнішнього середовища та стан самої системи управління. Інформаційною моделлю можуть слугувати наочні зображення (фото, кіно, відео), знаки (текст, знакове табло), графічні моделі (графік, креслення, блок-схема) і комбіновані зображення (мнемосхема, карта).




Мережева модель даних схожа на ієрар­хічну. Вона має ті самі основні складові (вузол, рівень, зв’язок), однак характер їх відносин принципово інший. У мережевій моделі прий­нятий вільний зв’язок між елементами різних рівнів.
3.Реляційна БД. Особливості БД.

Концепція реляційної БД розроблена Е. Ф. Коддом у 1970 р.
Термін “реляційний” (від латинського relation - відношення) вказує на те, що така модель зберігання даних побудована на взаємовідношенні складаючих її частин. Відношення представляються у вигляді двовимірних таблиць. 

Таблиця




Рядки



Стовпчики





Властивості реляційної БД


  • Кожен елемент таблиці – один елемент даних

  • Усі стовпці таблиці є однорідними, тобто мають однаковий тип

  • Кожний стовпець (поле) має унікальне ім’я

  • Однакові рядки в таблиці відсутні

  • Порядок слідування рядків в таблиці може бути довільним і може характеризуватися кількістю полів, кількістю записів, кількістю даних

Реляційна модель даних, як правило, складається з декількох таблиць, які зв’язуються між собою ключами. 
Ключ (ключове поле БД) – поле або декілька полів, що однозначно визначають (ідентифікують) запис (наприклад, для поданої таблиці ключовим полем може бути “Код) 

4. Бази даних: основні поняття.

   У житті ми часто стикаємося з необхідністю зберігати будь-яку інформацію, а тому часто маємо справу і з базами даних. Наприклад, ми використовуємо записну книжку для зберігання номерів телефонів своїх друзів і планування свого часу. Телефонна книга містить інформацію про людей, що живуть в одному місті. Все це свого роду бази даних. Ну а раз це бази даних, то подивимося, як у них зберігаються дані. Наприклад, телефонна книга являє собою таблицю.


 База даних - це сукупність пов'язаних даних, організованих за певними правилами, що передбачають загальні принципи опису, зберігання і маніпулювання, незалежна від прикладних програм. База даних є інформаційною моделлю предметної області.

Предме́тна о́бласть (ПрО) - множина всіх предметів, властивості яких і відношення між якими розглядаються в науковій теорії. В логіці - гадана область можливих значень предметних змінних логічної мови.

Звернення до баз даних здійснюється за допомогою системи управління базами даних (СУБД). СУБД забезпечує підтримку створення баз даних, централізованого управління та організації доступу до них різних користувачів.


   Ключі


   Для початку давайте подумаємо над таким питанням: яку інформацію треба дати про людину, щоб співрозмовник точно сказав, що це саме та людина, сумнівів бути не може, іншої такої немає? Повідомити прізвище, очевидно, недостатньо, оскільки існують однофамільці. Якщо співрозмовник людина, то ми можемо приблизно пояснити, про кого мова, наприклад згадати вчинок, який вчинив той чоловік, або ще якось. Комп'ютер же такого пояснення не зрозуміє, йому потрібні чіткі правила, як визначити, про кого йде мова. У системах управління базами даних для вирішення такого завдання ввели поняття первинного ключа.

Первинний ключ - атрибут, або набір атрибутів, що однозначно ідентифікує кортеж даного відношення. Первинний ключ обов'язково унікальний, він єдиний і найголовніший із унікальних ключів.


   Первинний ключ (primary key, PK) - мінімальний набір полів, унікально ідентифікує запис у таблиці. Значить, первинний ключ - це в першу чергу набір полів таблиці, по-друге, кожен набір значень цих полів повинен визначати єдиний запис (рядок) в таблиці і, по-третє, цей набір полів повинен бути мінімальним з усіх, що володіють такою же властивістю. Оскільки первинний ключ визначає тільки один унікальний запис, то ніякі два записи таблиці не можуть мати однакових значень первинного ключа. 


      Індексування

 


   Одна з основних задач, що виникають при роботі з базами даних, - це завдання пошуку. При цьому, оскільки інформації в базі даних, як правило, міститься багато, перед програмістами постає завдання не просто пошуку, а ефективного пошуку, тобто пошуку запорівняно невеликий час і з достатньою точністю. Для цього (для оптимізації продуктивності запитів) виробляють індексування деяких полівтаблиці. Використовувати індекси корисно для швидкого пошуку рядків з вказаним значенням одного стовпця. Без індексу читання таблиці здійснюється по всій таблиці, починаючи з першого запису, поки не будуть знайдені відповідні рядки. Чим більша таблиця, тим більш накладні витрати. Якщо ж таблиця містить індекс по розглянутих стовпцях, то база даних може швидко визначити позицію для пошуку в середині файлу даних без перегляду всіх даних. Це відбувається тому, що база даних поміщає проіндексовані поля ближче в пам'яті, так, щоб можна було швидше знайти їх значення. Для таблиці, яка містить 1000 рядків, це буде як мінімум в 100 разів швидше в порівнянні з послідовним перебором всіх записів. Однак у випадку, коли необхідний доступ майже до всіх 1000 рядках, швидше буде послідовне читання, так як при цьому не потрібно операцій пошуку по диску. Так що іноді індекси бувають тільки перешкодою.


Скачати 105.87 Kb.

  • Класифікація баз даних. База даних (БД)
  • Система управління базами даних (СУБД)
  • Відзначимо тільки основні класифікації.
  • Існує три основні типи моделей даних: реляційна, ієрархічна та мережева.
  • Реляційна модель бази даних має такі властивості
  • Над цією моделлю бази даних зручно виконувати такі дії
  • Ієрархічна модель
  • Мережева модель
  • 3.Реляційна БД. Особливості БД.
  • реляційний
  • ключами
  • ключовим полем
  • Індексування