ГОУ ВПО Кировская государственная медицинская академия Росздрава

Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию

Кафедра физики, информатики и медтехники

(заведующий кафедрой Кудрявцев В.А.)

ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)

для студентов 1 курса факультета экспертизы и товароведения

ТЕМА: Система управления базами данных. Назначение и основные возможности.

ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний о базах данных и системах управления базами данных.

ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. База данных и системы управления базами данных. Функции СУБД.

2. Основные виды баз данных: сетевые, иерархические и реляционные.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ.

1. Что такое база данных и системы управления базами данных?

2. Функции СУБД.

3. Какие элементы баз данных, записи и поля.

4. Основные виды баз данных: сетевые, иерархические и реляционные. Приведите примеры.

ЛИТЕРАТУРА

Информатика: Базовый курс/ С.В. Симонович и др. – СПб.: Питер, 2002

ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА преподавателем кафедры физики, информатики и медтехники Ситниковой О.С.

Методическая разработка утверждена на заседании кафедры №__от «______»

Базы данных используются буквально во всех сферах человеческой деятельности — в науке, производстве, торговле, медицине, криминалистике, искусстве и т.п.

Что такое база данных (БД)? В широком смысле слова можно сказать, что база данных — это совокупность систематизированных сведений об объектах окружающего нас мира по какой-либо области знаний, своеобразная информационная модель этой области. Например: БД по сплавам металлов, БД о работниках предприятия, БД в системе продажи билетов, БД документов той или иной области, БД по видеофильмам — и многие другие.

Обратите внимание на то, что в определении отсутствует упоминание о компьютерах.

Понятие база данных использовалось до появления самых первых вычислительных машин.

Вспомните, например, каталог в библиотеке — традиционные небольшие ящички, заполненные карточками со сведениями о книгах и месте их хранения. Во многих библиотеках они сохранились до сих пор, хотя постепенно их содержимое переносится в обширную память компьютеров. Переход к компьютерному хранению информации дает много преимуществ: практически неограниченный объем данных в сочетании с оперативным доступом к ним, возможность логического контроля вводимой информации, контроль целостности и непротиворечивости информации в базе, регулирование уровня доступа к данным для различных категорий пользователей и, наконец, самое главное — замена механического извлечения отдельных сведений мощными методами обработки запросов человека и автоматическое составление произвольных справок и отчетов. С появлением компьютерных сетей отпала необходимость хранения данных в одной машине и даже в одной стране, возникли так называемые распределенныеБД. "Вершиной" объединения компьютерных данных может служить Всемирная информационная сеть Интернет.

Тем не менее отдельно взятой БД для реализации всех перечисленных возможностей недостаточно. Помимо собственно данных, требуется специальное программное обеспечение, которое с ними работает. Такое универсальное ПО принято называть системами управления базами данных,или сокращенно СУБД. Именно наличие СУБД превращает огромный объем хранимых в компьютерной памяти сведений в мощную справочную систему, способную производить поиск и отбор необходимой нам информации.

Роль и место СУБД в процессах компьютерной обработки данных иллюстрирует следующая схема.

Собственно СУБД, управляющая доступом к данным в базе, является универсальным программным обеспечением. Поэтому для адаптации к конкретной области и учета ее конкретных особенностей необходима возможность "подстройки" программного обеспечения. С этой целью большинство СУБД обладают встроенными средствами подобного рода, т.е. фактически собственным языком программирования. Заметим, что в более ранних разновидностях СУБД, например dBASE и родственных ей (FoxPro, Clipper), это было заметно наиболее отчетливо. В современном программном обеспечении, таком, как MS Access, Paradox, Clarion, создание различных форм и отчетов во многом автоматизировано, но тем не менее встроенные языковые средства по-прежнему сохраняются.

Весь комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения, изменения и обработки информации, а также обеспечивающих взаимодействие с пользователем, в литературе принято называть информационной системой.

Сформулируем теперь более четко те функции, которые выполняет современная система управления базами данных.

• Ввод информации в БД и обеспечение его логического контроля.Под логическим контролем здесь понимается проверка на допустимость вводимых данных: нельзя, например, вводить дату рождения 31 июня 1057 года.

• Исправление информации(также с контролем правильности ввода).

• Удаление устаревшей информации.

• Контроль целостности и непротиворечивости данных.Под термином "целостность" обычно понимают то, что данные, хранящиеся в разных частях базы данных, не противоречат друг другу, например, дата поступления в школу явно не может быть позже даты ее окончания.

• Защита данных от разрушения.Помимо контроля за целостностью, который только что обсуждался, СУБД должна иметь средства защиты данных от выключения электропитания, сбоев оборудования и других аварийных ситуаций, а также возможности последующего восстановления информации. Особую актуальность данный пункт приобретает в сложных многопользовательских системах.

• Поиск информации с необходимыми свойствами.Одна из наиболее важных в практическом отношении задач, ради которой ставятся все остальные.

• Автоматическое упорядочивание информации в соответствии с требованиями человека.Сюда относится сортировка данных, распределение их между несколькими базами и другие подобные процедуры.

• Обеспечение коллективного доступа к данным.Всовременных информационных системах возможен параллельный доступ к одним и тем же данным нескольких пользователей, поэтому СУБД должны поддерживать такой режим.

• Защита от несанкционированного доступа.Не только ввод новой информации, но даже ее просмотр должны быть разрешены только тем пользователям, у которых есть на это права. Причем речь идет не только о сохранении военной или коммерческой тайны. Например, казалось бы, такой безобидный факт, извлеченный из БД, как неоднократная покупка человеком определенного лекарства в аптеке, в принципе может привести к тому, что при приеме на работу будет взят другой претендент.

• Удобный и интуитивно понятный пользователю интерфейс.

Наконец, говоря о СУБД, нельзя обойти стороной еще один общий вопрос, связанный с организацией в них данных. Начнем с того, что, помимо собственно данных, в любой базе имеется информация о ее строении, которую чаще всего называют структурой, В простейшем случае структура просто указывает тип информации и объем требуемой для нее памяти. Сведения о структуре позволяют СУБД легко рассчитывать местоположение требуемых данных на внешнем носителе и, следовательно, быстро получить к ним доступ.

Связанные между собой данные, например сведения об одном человеке или объекте, объединяются в БД в единую конструкцию, которая называется запись.При этом части, образующие запись, принято называть полями,или реже — элементами данных.Примерами полей могут служить фамилия, номер паспорта, семейное положение, наличие или отсутствие детей и т.д.

Характер связи между записями в БД определяет три основных типа организации баз данных: иерархический, сетевой и реляционный.

Иерархическая

Сетевая

Реляционная

В иерархической базе данных записи образуют особую структуру, называемую деревом (см. рисунок). При таком способе организации каждая запись может принадлежать только одному "родителю" (более правильный термин — "владелец отношения"). В качестве примеров такого рода отношений можно привести следующие: организация – [основная работа] – работник, банк – [вклад] – сберкнижка, футбольная команда – [хозяин поля] – матч и т.п. Как следует из описанного выше, любой компонент дерева однозначно определяется путем, по которому мы можем его достигнуть, начиная с главного (верхнего) элемента. Отметим, что типичными примерами иерархической способа организации являются хорошо известная система вложенных каталогов в операционной системе, или так называемое генеалогическое дерево, представляющее собой графическое представление родословной.

В сетевой базе данных связи разрешено устанавливать произвольным образом, без всяких ограничений, поэтому запись может быть найдена значительно быстрее (по наиболее короткому пути). Такая модель лучше всего соответствует реальной жизни: один и тот же человек является одновременно и работником, и клиентом банка, и покупателем, т.е. запись с информацией о нем образует довольно густую сеть сложных связей. В определенном смысле наличие подобных связей моделирует реальные связи между объектами внешнего мира. Трудность состоит в том, что указанную организацию БД, к сожалению, сложно реализовать. Хотя описанные выше способы являются более универсальными, на практике распространен самый простой тип организации данных — реляционный.

Слово "реляционный" происходит от английского "relation", что значит отношение. Строгое определение отношения достаточно математизировано, поэтому на практике обычно пользуются следствием из него: поскольку отношения удобно представлять в виде таблиц, то говорят, что реляционные базы – это базы с табличной формой организации. В качестве примера рассмотрим следующий фрагмент базы

№	Персонаж	Профессия	Особые приметы	Герой
	Буратино	Деревянный человечек	Длинный нос	Да
	Папа Карло	Шарманщик		Да
	Карабас Барабас	Директор кукольного театра	Борода до пола	Нет
	Дуремар	Фармацевт	Характерный запах тины	нет

Отметим еще одну важную особенность реляционной модели данных. Поскольку в отличие от иерархической и сетевой организации баз в реляционных БД отсутствует понятие ассоциативных связей между парами записей, приходится их специальным образом моделировать. Для этой цели в записях создаются дополнительные поля, в которых ставится ссылка на требуемую запись, например, поля с названием организации и ведомства на следующем рисунке:

ФИО

Год рождения

Наименование организации

Ведомство

Адрес

Телефон

директор

Ведомство

Адрес

телефон

Таким образом, задаются необходимые отношения между полями в случае реляционной БД.

По мере развития вычислительной техники и роста ее возможностей роль электронных баз данных, несомненно, будет возрастать. Поэтому умение пользоваться этим видом компьютерной информации является обязательной частью образования современного человека.