5. Системы управления базами данных. Субд access

5.1. Основные понятия

База данных – это совокупность структурированных данных, относящихся к некоторой предметной области.

Предметная область – это область конкретной практической деятельности. В зависимости от круга рассматриваемых во взаимосвязи объектов и, соответственно, круга решаемых задач предметная область может быть узкой или очень широкой. Она может охватывать объекты и задачи производственной технологии в отдельном цехе или отделе, некоторые сферы деятельности предприятия, например, экономику и финансы, а, возможно, и все предприятие. В крупных организациях обычно выделяют ряд предметных областей в рамках основных служб, в каждой из которых создаются свои базы данных для решения своих задач. Но обобщенные в той или иной мере данные поступают в интегрированную базу предприятия, концентрирующую информацию, требуемую для контроля служб и отделов, для подготовки общей отчетности организации и для управления ею. В учебном пособии мы, конечно, не будем рассматривать крупное предприятие, а ограничимся компактными примерами, поясняющими роль баз данных.

Структурирование – это введение соглашений о способах представления данных. Это понятие близко к понятиям модель данных и формализация данных, т.е. формализованное описание существенных свойств объекта ограниченным набором параметров. Структуры данных - тоже объекты. Так, в реляционных базах данных, рассматриваемых далее, используются три структуры данных: таблица, запись, поле. И каждая из этих структур имеет свои свойства, описываемые параметрами. Таблица имеет имя и состоит из записей. Запись имеет номер в таблице и состоит из полей. У каждого поля есть имя, тип (текстовый, числовой и т.п.), длина в байтах. Поясним эти структуры на примере построения информационной модели конкретной предметной области.

Пусть нас интересует проблема учета всех затрат предприятия, например, строящего фабрику. Затраты должны учитываться по объектам, по видам работ и по организациям-подрядчикам. В соответствии с нашими интересами построим таблицы

Объекты [Код об, Объект],

Работы [Код раб, Работа],

Организации [Код орг, Организация, Индекс, Город, Адрес, Телефон, Факс, Эл почта] и собственно таблицу для учета затрат

Затраты [Код затр, Затрата, Код об, Код раб, Код орг, Дата, Стоимость].

Каждая из этих таблиц имеет имя, выделенное полужирным шрифтом, и состоит из записей - строк, состав которых (перечень полей) указан в квадратных скобках. Имена полей – это имена столбцов таблицы. Жирным курсивом выделены имена ключевых полей. Значение ключевого поля (ключа) однозначно определяет запись в таблице. По возрастанию значений ключа СУБД сортирует записи в таблицах.

Ключевые поля служат также для связывания таблиц. Например, таблица Затраты может содержать множество записей, в которых указан код одной и той же организации-подрядчика. Предположим, одна и та же организация проектировала и строила мост, подъездную дорогу, трансформаторную подстанцию и, возможно, другие объекты. При обработке записей таблицы Затраты может потребоваться факс этой организации – его легко найти в таблице Организации, которая должна содержать единственную запись с требуемым нам кодом организации в поле Код орг. Связь между этими таблицами называется связью «один ко многим» (1  ): ссылка на одну запись в таблице Организации содержится во многих записях таблицы Затраты. Если бы мы ввели еще одну таблицу – Банковские реквизиты, в которой для каждой организации-подрядчика указали бы ее код, название банка, номера счетов и другие данные, используемые при оформлении платежей, то связь между этой таблицей и таблицей Организации была бы связью «один к одному» (1  1), т.к. в этих таблицах есть только по одной записи с одним и тем же значением ключевого поля Код орг. В некоторых ситуациях ключ может состоять из двух-трех полей и тогда он называется составным. Например, подразделение может идентифицироваться номером цеха и номером бригады в данном цехе, точка геофизических измерений может идентифицироваться номером профиля и номером точки на этом профиле и т.п.

Для ключевого поля СУБД строит индекс – вспомогательную таблицу, содержащую для каждого значения ключа адрес записи в основной таблице. Поэтому, если требуется запись с определенным значением ключа, то она легко находится по индексу. Если же в таблицу вставляется новая запись, то сортировке подвергается только индекс, но не записи таблицы.

Итак, в нашем примере база данных охватывает несколько взаимосвязанных таблиц «объекты-свойства». Такие базы данных называются реляционными. Это понятие (relation – отношение) было введено известным американским специалистом в области систем управления базами данных И.Ф.Коддом. В 1994 г. отмечалась 25 годовщина с того момента, как И.Ф.Кодд (тогда научный сотрудник корпорации IBM) предложил реляционную модель. Тем не менее первая коммерческая реляционная СУБД, названная Oracle [11], появилась только в 1979 г. Она была разработана небольшой компанией Silicon Valley. Сегодня это Oracle Corporation – крупнейший в мире поставщик реляционных СУБД и сопутствующих программных продуктов. Первой СУБД клиент/сервер стал выпущенный в 1985 г. Oracle 5. В настоящее время широкое распространение получили более поздние реляционные СУБД, созданные корпорациями Oracle, Sybase, Microsoft и некоторыми другими. Современные ведущие реляционные СУБД сочетают реляционную модель данных с технологией клиент/сервер и с объектно-ориентированным подходом к созданию программных средств. На ЭВМ третьего поколения имели место многочисленные попытки применения иерархических и сетевых СУБД, но эти системы оказались слишком сложными для восприятия пользователями.

Важнейшим достоинством концепции баз данных (в отличие, например, от обработки данных в автономных файлах) является введение набора стандартных структур, в которые, как в контейнеры, вкладываются данные. Планируя работу с данными в конкретной предметной области, после уяснения основных задач решают вопросы организации данных: как сгруппировать данные в таблицы, какие поля и каких типов, предусмотреть в каждой таблице, как связать таблицы друг с другом и т.п. Решение этого комплекса вопросов называют построением информационно-логической (инфологической) модели, которая отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей.

Другое важное понятие – обеспечение целостности данных в базе данных. Этот термин подразумевает, что в СУБД должны иметься средства, не позволяющие нарушать корректность и полноту хранимой информации. Например, СУБД обычно содержат средства поддержания ссылочной целостности. Так, если мы попытаемся в запись таблицы Затраты ввести код объекта 777, а в таблице Объекты еще нет объекта с кодом 777, то СУБД должна воспрепятствовать нашему намерению, если, конечно, мы выбрали соответствующий режим ее работы. Кроме того, когда мы вводим новую запись, СУБД проверяет уникальность ее ключа, обеспечивая целостность таблицы. Наконец, СУБД проверяет целостность домена. Домен – это множество допустимых значений столбца. Так, в столбец Код орг могут входить только целые числа. Если при вводе записи введем в поле Код орг хотя бы одну букву или действительное число, запись не будет включена в таблицу.

Работу с СУБД рассмотрим на примере создания уже упоминавшейся базы данных "Затраты" с помощью СУБД Access, входящей в пакет приложений Microsoft Office.