Приложение
.pdfно различные); тогда R есть отношение над этими множествами, если имеется множество кортежей из n элементов, в каждом из которых первый элемент
принадлежит S1 , второй – S2 и т.д. Для описания отношений и манипуляций над ними в реляционной модели используется строгий математический язык, основанный на алгебре отношений (реляционная алгебра) и исчислении отношений (реляционное исчисление). Возможны три уровня сопряжения пользователя с базой данных: на высшем уровне пользователь формулирует свои запросы в терминах реляционного исчисления, определяя, какие новые отношения он желает образовать из существующих; на среднем уровне запрос формулируется как последовательность операций реляционной алгебры, выполняемых над отношениями; на самом низком уровне пользователь определяет шаги получения некоторого кортежа отношения, т.е. полностью управляет поиском данных в базе данных. Реляционная модель основана на представлениях пользователя о данных и не касается физического представления структур хранения. Таким образом, пользователь освобождается от знания деталей физического представления данных и особенностей программирования, что существенно облегчает процесс обучения. Отношения базы данных трактуются как множества, чьи упорядоченность, организация и физическое представление не известны большинству пользователей и изменяются без предупреждения. Однако пользователь может определить упорядоченность получения элементов, передаваемых из его рабочего поля в базу данных. Гибкий аппарат получения файлов для различных областей использования данных с помощью просто реализуемых операций над отношениями единой базы данных позволяет обеспечить независимость данных. Язык манипулирования данными реляционной модели послужил основой ряда популярных языков запросов (SQL, QBE и др.).
Модель данных сетевая – представление о проблемной области в виде объектов, связанных бинарными отношениями «многие-ко-многим», т.е. каждый объект может иметь несколько «подчиненных» и несколько «старших», благодаря чему сетевая модель может быть представлена ориентированным графом. Наиболее известной сетевой моделью является модель данных кодасиловская.
Модель данных «сущность-связь» - представление о проблемной области в виде объектов (называемых сущностями), между которыми фиксируются связи. Для каждой связи устанавливается число связываемых ею объектов. Модель «сущность-связь» имеет наглядное графическое представление: сущности изображаются прямоугольниками, связи – ромбами, число связываемых объектов указывается на линии соединения объекта связью.
Модель информационная - система данных об объекте, которую формируют в задачах при системном направлении развития ЭВМ. Вводится в ЭВМ один раз, и это позволяет любым прикладным программам использовать необходимые для них данные из этой базы данных.
Набор данных - представление группового отношения в кодасиловской модели данных.
Независимость данных в базах данных - возможность осуществлять реор-
ганизацию баз данных (физическая независимость) или их реструктурирование (логическая независимость), не меняя при этом программ их обработки.
Неизбыточность базы данных - состояние базы данных, при котором в ней не содержатся дубликаты значений данных и их отношений, или данные, значения которых могут быть получены как производные значений других данных, также хранимых в базе данных.
Ограничения целостности – совокупность правил и зависимостей в базах данных, соблюдение которых защищает от занесения в них искаженных данных.
Организация данных - представление данных и управление ими в соответствии с определенными соглашениями. Логическая организация данных учитывает конструкции данных и операции над теми данными, которые находятся в распоряжении программы, физическая - размещение и связь данных в среде хранения.
Откат в системах управления транзакциями – возврат базы данных и взаимодействующего с ней процесса к состоянию, которое они имели до начала выполнения транзакции. Необходим в нерегулярных ситуациях, например, при возникновении тупика или при отказе одного из узлов вычислительной сети, на котором также выполнялась одна из ветвей данной транзакции. Благодаря откату аннулируется начавшая выполняться транзакция, но база данных остается в целостном состоянии. В отличие от этого, если прекратить выполнение некоторой транзакции до ее окончания и не делать откат, то целостность БД может быть нарушена. Откат производится путем выполнения над базой данных действий, обратных тем, которые были произведены транзакцией. Возможность отката характеризуется тем, что вся информация, необходимая для выполнения, хранится в стабильной памяти до завершения транзакции. Откат может быть реализован также на основе периодического запоминания контрольной точки. Наиболее сложным для реализации отката является случай, когда БД считывалась и изменялась несколькими транзакциями. В этом случае один отказ компонента системы может вызвать необходимость отката нескольких баз данных и процессов (эффект домино). Этот случай характерен для транзакций, функционирующих в вычислительной сети.
Подсхема данных – определение структуры некоторой части базы данных, используемой в соответствующей прикладной области. Язык определения данных для подсхемы данных обычно отличается от языка задания схемы и оперирует с данными в терминах языка программирования, используемого в соответствующем приложении; вместе с тем, множество данных определяемых подсхемой, должно быть согласующимся логическим подмножеством данных, определяемых схемой данных. На уровне подсхемы данных может обеспечиваться переименование элементов данных, изменение их свойств, исключение неиспользуемых данных, переупорядочение и изменение средств защиты данных от неправомочного использования и др. Использование подсхемы данных повышает удобство программирования и степень защиты данных в базе данных в базе данных, полностью исключая обращение к данным, не включенным в подсхему.
Предметная область – часть реального мира, представляющая собой среду определения и реализации конкретного автоматизируемого процесса или группы процессов. На концептуальном уровне представляется выделяемыми в ней типами объектов, атрибутами этих типов объектов и связями между ними.
Представление данных – обобщенная характеристика, выражающая правила кодирования элементов и образование конструкций данных на конкретном уровне рассмотрения в вычислительной системе или базе данных. Представление данных в среде хранения и пути доступа к данным определяются внутренней схемой базы данных. Для представления данных различной структуры предназначены модели данных иерархическая, сетевая и реляционная.
Проектирование баз данных – разработка схемы данных для некоторой проблемной области. Цель проектирования – получение баз данных, позволяющих эффективно решать соответствующие задачи. На основе анализа проблемной области выявляются информационные объекты и связи между ними (иногда в терминах некоторой инфологической модели данных), выбирается адекватная им модель данных, в терминах которой представляется логическая или концептуальная данных структура, затем выбирается подходящая СУБД и физическая структура хранения баз данных. Основными критериями, которым должна удовлетворять спроектированная структура баз данных, являются обеспечение функциональных требований приложений и высокая производительность системы. Плохо спроектированная база данных может привести к структурному конфликту, что существенно затруднит программирование прикладных задач. Проектирование должно обеспечить целостность (исключение случайных потерь или искажения данных) и согласованность обновления данных, защиту данных от несанкционированного доступа. База данных должна обладать способностью адаптации к изменяющимся условиям ее использования. Разработаны методы автоматической поддержки процесса проектирования баз данных.
Разрушение данных – процесс, приводящий базу данных в состояние, при котором невозможен доступ к порциям данных, хранимых в ней. Разрушение данных в базе данных может произойти в результате некорректных операций над данными и сбоев технических средств, а также в результате преднамеренных действий при отсутствии средств защиты данных от несанкционированного доступа.
Редактирование данных – преобразование формы представления данных к виду, удобному для использования. Обычно редактирование данных осуществляется при выдаче данных на печать. Типичными действиями редактирования являются устранение ведущих (незначащих) нулей в числе, вставка обозначений денежных единиц или специальных разделителей (например, пробелов или знаков препинания), изменение формата числа и т.д. Редактирование данных обычно осуществляется с помощью специальных средств, имеющихся во многих языках программирования.
Реляционная алгебра (от лат. relatio – отнесение, перенесение) – алгебра отношений, принятая в реляционной модели данных как один из уровней языка манипулирования данными. Операции реляционной алгебры позволяют вырезать отдельные домены из отношения, уменьшая его степень, объединять отношения, получая отношения более высокой степени, причем в результирующем отношении исключаются совпадающие строки, и др. Эти операции применяются к отношению в целом, а не к отдельным его записям и аналогичны характерным операторам обработки файлов в автоматизированной обработке данных.
Реляционно полный язык – язык манипулирования данными, средства которого позволяют выразить любую операцию реляционной алгебры.
Реляционное исчисление – исчисление предикатов, используемое как один из уровней языка манипулирования данными в реляционной модели данных. С помощью реляционного исчисления пользователь определяет отношение, которое он желает получить из существующих в базе данных отношений, не определяя процедурных шагов достижения поставленной цели. Реляционное исчисление позволяет формулировать запросы пользователей в терминах свойств, которыми должны обладать данные, подлежащие извлечению из базы данных или занесению в нее.
Реорганизация данных – процесс изменения концептуальной, логической или физической структуры данных. Логическую реорганизацию данных принять называть реструктуризацией, физическую - реформатированием данных.
Связь данных – свойство данных, отражающее функциональную, статистическую, логическую и т.п. зависимость между ними. Наряду с сущностью является основным понятием в модели предметной области (модель данных «сущность-связь»). Может рассматриваться как одна из форм сущности, однако чаще этого не делают для большей наглядности модели.
Сегмент данных – единица данных, участвующая в обмене между прикладными программами и базами данных. В большинстве современных СУБД такой единицей обмена является запись.
Система баз данных – совокупность общесистемного и прикладного программного обеспечения, баз данных, операционной системы и технических средств вычислительной техники. Используется с целью информационного обеспечения пользователей. Системное программное обеспечение, как правило, включает СУБД и средства ее окружения, средства администратора баз данных или средства ведения файловых систем. Прикладное программное обеспечение обычно включает проблемно-ориентированные пакеты программ анализа информации и решения прикладных задач.
Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и конкурентного использования базы данных многими пользователями. Структура СУБД определяется используемой моделью данных. Основными функциями СУБД являются:
а) трансляция схемы, определяющей структуру хранимых данных, в некоторое внутреннее представление, используемое СУБД при дальнейшей работе с данными (схема обычно составляется администратором базы данных на основании требований предполагаемых пользователей и записывается на языке определения данных, принятом в СУБД);
б) загрузка данных в базу данных (создание БД), сопровождаемая максимально возможной проверкой их правильности;
в) реализация запросов пользователей (формулируемых на специальном языке, принятом в данной СУБД) на отбор и извлечение некоторой части базы данных по задаваемым ими критериям отбора; этот процесс может сопровождаться некоторыми процедурами редактирования и обработки отобранной информации;
г) обновление некоторых частей базы данных без изменения структуры данных; критерии определения обновляемой части обычно аналогичны критериям отбора данных и задаются пользователем.
Важным аспектом, характеризующим СУБД, является обеспечиваемые ими структуры данных, их базовые компоненты и способы композиции. Современные СУБД различают логические структуры, отражающие представление пользователя о данных безотносительно к деталям методов их хранения, и структуры хранения, определяющие способы запоминания данных в физических блоках базы данных. В функции СУБД входит также обеспечение защиты данных от неправомочного доступа и разрушений. В зависимости от ориентации пользователей СУБД можно условно разделить на системы с включающим языком, обслуживающие программистов, которые обращаются к БД в терминах языка программирования высокого уровня – включающего языка, расширенного средствами сопряжения с СУБД, называемыми языком манипулирования данными, и системы с замкнутыми возможностями, обслуживающие непрограммирующих пользователей, решающий узкий круг профессиональных проблем, для которых можно предложить язык запросов, близкий по терминологии к характеру решаемых задач и нацеленный на осуществление определенного замкнутого набора функций над базой данных без использования традиционного процедурного программирования. Этот набор составляется из функций высокого уровня, которые приходится многократно программировать. Многолетний опыт использования таких функций показывает, что они могут быть обобщены, т.е. один раз запрограммированы с возможностью настройки по задаваемым пользователем параметрам. К таким функциям чаще всего относятся функции создания и обновления базы данных и так называемая функция получения справок – извлечение данных из базы данных на основе задаваемых пользователем критериев выборки и некоторая типизированная их обработка (сортировка, усреднение, суммирование и др.).
Система управления транзакциями – программных комплекс, управляю-
щий последовательностью выполнения в информационно-вычислительной системе элементарных работ (транзакций) над базой данных. Для повышения производительности система управления транзакциями должна обеспечивать параллельное протекание процессов выполнения транзакций. Параллелизм может быть кажущимся (в однопроцессорной системе) и истинным (в многопроцессорной системе или вычислительной сети). Свойство плана параллельного выполнения транзакций, гарантирующее то, что по окончании выполнения плана база данных остается целостной, называется сериализуемостью. Система управления транзакциями должна обеспечить достаточную отказоустойчивость информационно-вычислительной системы. Это достигается механизмом отката, гарантирующим атомарность каждой транзакции в случае отказа компонентов системы.
SQL, SEQUEL (от англ. Structured English Query Language – структурный английский язык запросов) – язык запросов, базирующийся на реляционной алгебре. Разработан в начале 70-х гг. в США. Центральным оператором языка является так называемое отображение исходных отношений на некое производное отношение, образованное из отдельных атрибутов исходных отношений при соблюдении для них заданных условий. Имеются средства композиции
отображений, в том числе отображения могут быть вложенными, к ним можно применять теоретико-множественные операции, можно именовать кортежи производных отношений, к совокупности значений некоторого атрибута в отношении можно применять функции вычисления числа таких значений, их суммы, среднего, минимального и максимального значения. SQL является реляционно полным языком. Широко распространен, ведутся работы по его стандартизации.
Совместимость базы данных – свойство, характеризующее способность базы данных к интеграции баз данных. Является необходимым, но недостаточным условием для интегрированного представления базы данных. Выделяют совместимость по моделям данных и соответствие типу СУБД, по физическому представлению базы данных (текстовая и графическая) и др.
Сортировка данных – переупорядочение элементов информации, в результате которого они располагаются в последовательности, определяемой значениями некоторых признаков (элементов), называемых ключевыми признаками, или ключами сортировки.
Справочник данных – совокупность программных и организационных средств СУБД, обеспечивающая возможность получения справок по определению и смыслу данных. Иногда функциями справочника данных являются также сбор статистики использования данных, генерация процедур проверки их правильности и пр.
Структура хранения базы данных – представление структур данных на физических носителях информации. Определяется обычно администратором базы данных, пользователи базы данных избавлены от необходимости определять ее. В современных базах данных допускается изменение структуры хранения без изменения логической структуры данных – так называемый принцип физической независимости данных. Определение структуры хранения состоит в определении правил соотнесения с экземплярами компонентов структуры данных (элементов, групп, записей, файлов, наборов) физических единиц памяти и методов доступа к хранимой информации.
Сущность – элемент модели предметной области, означающий объект, предмет, понятие и т.п.
Схема данных – определение структуры данных, хранящихся и используемых в базе данных. В схеме данных обычно устанавливаются соответствие имен и значений данных, свойства, присущие всем представителям определенных типов данных (так называемые схемные свойства), правила композиции структур данных, отношения между данными, правила, ограничивающие доступ к данным и др. Для задания схемы данных используются специальные формальные языки, называемые языками определения данных (ЯОД). Описание схемы данных на ЯОД в большинстве БД является функцией администратора баз данных. Схема данных характеризует хранимые в базе данные с точки зрения администратора базы данных, т.е. в форме, независимой от прикладных программ и лиц, которые могут использовать данные. Наряду со схемой данных, некоторая часть БД может определяться как подсхема данных, указывающая характеристики данных в терминах использующего их приложения.
Транзакция – единица работы в СУБД. Формируется так, чтобы, начав работать с целостной БД, оставить ее после своего завершения также целостной.
Указанное свойство обеспечивается правильным программированием транзакций программистом, а также системой управления транзакциями, обеспечивающей атомарность транзакции, т.е. либо доведение транзакции до завершения, либо аннулирование всех действий начавшейся транзакции. Последнее необходимо для повышения отказоустойчивости информационной вычислительной системы.
Указатель в программировании – элемент данных, указывающий расположение некоторого данного.
Файл (англ. file – досье, картотека) в языках программирования – рассматриваемая как единое целое совокупность однотипных по структуре и способу использования записей, относящихся к определенному этапу управленческих работ. Как правило, файл содержит большие объемы информации и размещается на внешних носителях памяти ЭВМ. При обработке файла его записи поочередно вызываются в оперативную память. Кроме записей, файл обычно содержит некоторые сведения, позволяющие отличить один файл от другого, определить последнюю запись файла и т.д.
Целостность данных в базах данных – автоматически обеспечиваемая за-
щита данных от отказов оборудования или воздействия отдельных процессов взаимодействия пользователей с базой данных, приводящих к случайному или преднамеренному разрушению данных.
Язык запросов – совокупность языковых средств, позволяющих удовлетворить информационные потребности пользователей баз данных без дополнительного программирования. Одним из примеров языка запросов является язык
QBE.
Язык манипулирования данными (ЯМД) – совокупность языковых средств для организации доступа к данным в некоторой модели данных и в соответствующих ей СУБД. Может выступать в роли языка запросов, прямо обеспечивающего информационное обслуживание пользователей баз данных, или быть расширением некоторого языка программирования, называемого включающим языком, с конструкциями и понятиями которого ЯМД должен быть согласован. Операторы ЯМД позволяют извлекать данные из баз данных, создавать или модифицировать последние.
Язык определения данных (ЯОД) – формальный закон, используемый в некоторой модели данных для определения структуры баз данных. Посредством ЯОД обычно определяются подразделения данных, типовые структуры и правила их композиции, присваиваются имена данным, определяются типы элементов данных посредством задания присущих им свойств, учреждаются ключи базы данных, а также определяются отношения между данными, упорядоченность данных внутри их совокупностей, правила проверки достоверности данных и замки защиты от неправомочного использования их. Обычно в ЯОД не определяются техника запоминания или поиска данных на физических носителях и др. особенности физической их организации, что обусловлено одной из основных концепций базы данных – независимостью логической структуры данных от физических особенностей их хранения. ЯОД обычно полностью независим от языка манипулирования данными. Следовательно, определение данных в базах данных независимо от программ обработки, что является второй важной концепцией использования баз данных.