Базы данных и информационные системы

30. Основные понятия и определения.

Информационная система. Банки данных. База данных.

ü Информационная система представляет собой систему, реализующую автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включающая технические средства обработки данных, программное обеспечение и обслуживающий персонал.

ü Современной формой информационных систем являются банки данных, которые включают в свой состав вычислительную систему, одну или несколько баз данных (БД), систему управления базами данных (СУБД) и набор прикладных программ (ПП).

Основными функциями банков данных являются:

хранение данных и их защита;

изменение (обновление, добавление и удаление) хранимых данных;

поиск и отбор данных по запросам пользователей;

обработка данных и вывод результатов.

База данных - обеспечивает хранение информации и представляет собой поименованную совокупность данных, организованных по определенным правилам, включающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.

Система управления базами данных - представляет собой пакет прикладных программ и совокупность языковых средств, предназначенных для создания, сопровождения и использования баз данных.

Прикладные программы(приложения) - в составе банков данных служат для обработки данных, вычислений и формирования выходных документов по заданной форме.

приложение представляет собой программу или комплекс программ, использующих БД и обеспечивающих автоматизацию обработки информации из некоторой предметной области.

31.Процесс создания информационной системы.

проектирование БД -> создание файла проекта БД -> создание БД (формирование и связывание таблиц, ввод данных )-> создание меню приложения -> создание запросов -> создание экранных форм, отчетов -> генерация приложения как исполняемой программы

32. Архитектура информационной системы. Архитектура клиент-сервер

Эффективность функционирования информационной системы во многом зависит от ее архитектуры. В настоящее время перспективной является архитектура клиент-сервер.

В достаточно распространенном варианте архитектура клиент-сервер предполагает наличие компьютерной сети и распределенной базы данных, включающей корпоративную БД (БДК) и персональные БД (БДП).

БДК размещается на компьютере-сервере, БДП размещаются на компьютерах сотрудников подразделений, являющихся клиентами корпоративной БД

Сервером определенного ресурса в компьютерной сети называется компьютер (программа), управляющий этим ресурсом.

Клиентом — компьютер (программа), использующий этот ресурс.

33. Модели данных.Иерархическая. Сетевая. Реляционная. Объектно-ориентированная.

ü Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру, то есть представлены некоторой моделью, поддерживаемой СУБД.

ü Модель данных в общем случае описывает набор базовых признаков, которыми должны обладать все конкретные СУБД и управляемые ими БД, основанные на этой модели.

К числу важнейших относятся следующие модели данных:

иерархическая;

сетевая;

реляционная;

объектно-ориентированная.

В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры

Она удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложными логическими связями

 

 

 

Сетевая модель означает представление данных в виде произвольного графа.

Достоинством сетевой и иерархической моделей данных является возможность их эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности.

Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе

Реляционная модель данных (РМД)название получила от английского термина relation отношение.

Достоинствами реляционной модели данных являются ее простота, удобство реализации на ЭВМ,наличие теоретического обоснования и возможность формирования гибкой схемы БД,допускающей настройку при формировании запросов.

• Реляционная модель данных используется в основном в БДсреднего размера.

• При увеличении числа таблиц в базе данных заметно падает скорость работы с ней.

• Определенные проблемы использования РМДвозникают при создании систем со сложными структурами данных, например, систем автоматизации проектирования

Объектно-ориентированные БД объединяют в себе две модели данных, реляционную и сетевую, и используются для создания крупных БД со сложными структурами данных

34. Системы управления базами данных.

По характеру использования СУБД делят на персональные и многопользовательские.

Управляющим компонентом многих СУБД является ядро, выполняющее следующие функции:

• управление данными во внешней памяти;

• управление буферами оперативной памяти;

• управление транзакциями.

Транзакция — это последовательность операций над БД, рассматриваемая СУБД как единое целое.

Язык современной СУБДвключает подмножества команд, относившиеся ранее к следующим специализированным языкам:

Для обработки команд пользователя или операторов программ в СУБД используются интерпретаторы команд и компиляторы.

35. Реляционная модель данных.

Элементы реляционной модели. Ограничения и операции над отношениями

ü Реляционная модель данных (РМД) некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени.

ü При создании информационной системы совокупность отношений позволяет хранить данные об объектах предметной области и моделировать связи между ними.

Элемент реляционной модели Форма представления
Отношение Таблица
Схема отношения Строка заголовков таблицы
Кортеж Строка таблицы
Сущность Описание свойств объекта
Атрибут Заголовок столбца таблицы
Первичный ключ Один или несколько атрибутов
Тип данных Тип значений элементов таблицы

 

Важнейшим является понятие отношения, которое представляет собой двумерную таблицу, содержащую данные.

Множество всех значений каждого атрибута отношения образует домен.

Отношение СОТРУДНИК включает 4 домена:

1. Домен содержит фамилии всех сотрудников,

2. Домен содержит номера всех отделов фирмы,

3. Домен содержит название всех должностей,

4. Домен содержит даты рождения всех сотрудников.

Каждый домен образует значения одного типа, например, числовые или символьные.

 

36. Проблемы проектирования реляционных БД

Избыточное дублирование данных и аномалии. Формирование исходного отношения.

При проектирование реляционной БД должны быть решены следующие проблемы:

1) определиться со схемой БД: из каких отношений должны состоять БД, какие атрибуты должны быть у этих отношений, каковы связи между отношениями.

2) Обеспечить эффективность выполнения запросов к базе данных (физическое проектирование БД).

После проведения этапа даталогического проектирования должны быть получены следующие результирующие документы:

· Построение корректной схемы данных ориентируясь на реляционную модель данных.

· Описание схемы БД в терминах выбранной СУБД.

· Описание внешних моделей в терминах выбранной СУБД.

· Описание декларативных правил поддержки целостности БД.

· Разработка процедур поддержки семантической целостности БД.

Итак, задача проектирования реляционной БД состоит в выборе схемы базы из множества альтернативных вариантов.

Корректной называется схема БД, в которой отсутствуют нежелательные зависимости между атрибутами отношений. Процесс разработки корректной схемы БД называется логическим проектированием.

Проектирование схемы БД можно выполнить двумя методами:

· Метод декомпозиции (разбиения)исходное множество отношений, входящих в схему БД заменяется другим множеством отношений, являющихся проекциями исходных отношений! При этом число отношений возрастает.

· Метод синтезакомпоновка схемы БД из заданных исходных элементарных зависимостей между объектами предметной области.

Классическое проектирование БД связано с теорией нормализацией, которая основана на анализе функциональных зависимостей между атрибутами отношений. Функциональные зависимости определяют устойчивые отношения между объектами и их свойствами в рассматриваемой предметной области.

Итак, каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношений находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений.

В теории реляционных БД обычно выделяют следующие нормальные формы:

первая нормальная форма (1NF);

· вторая нормальная форма (2NF);

· третья нормальная форма (3NF);

· нормальная форма Байса-Кодда (BCNF);

· четвертая нормальная форма (4NF);

· пятая нормальная форма или форма проекции - соединения (5NF или PYNF).

Основные свойства нормальных форм:

· каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей;

· при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных свойств сохраняются.

37. Проектирование БД методом нормальных форм.

Зависимости между атрибутами: функциональная, транзитивная, многозначная. Нормальные формы: первая нормальная форма, вторая нормальная форма, третья нормальная форма, усиленная 3НФ (нормальная форма Бойса-Кодда БКНФ).