Материалы по субд Лекция 1

1. Введение в системы управления базами данных

Параллельно с развитием ЭВМ и их широким внедрением во все сферы деятельности увеличивались объемы, и усложнялась структура обрабатываемой информации. Для решения проблемы структуризации, хранения и обработки больших объемов информации разработаны системы управления базами данных (СУБД) (database management system - DBMS) – специальные пакеты программ. Примерами Систем Управления Базами Данных для персональных компьютеров являются Microsoft Access (MS Access), Microsoft FoxPro, Borland Paradox, Borland dBase. Универсальной и очень развитой системой для различных платформ является СУБД Oracle, для больших компьютеров широко используется СУБД DB2 фирмы IBM и др.

1. Основные понятия баз данных

Для начала определимся с терминами и понятиями БД. Вообще, теория БД в чистом виде содержит очень много терминов и понятий. Но в реальных СУБД редко кто полностью ее придерживается. Поэтому будем рассматривать упрощенный (основной) набор терминов.

• База данных – электронные хранилища информации, отражающие состояние объектов и их отношений. Обычно БД создается для хранения и доступа к данным, содержащим сведения о некоторой предметной области, т.е. некоторой области человеческой деятельности или области реального мира. СУБД – это программные средства, предназначенные для создания, наполнения, обновления и удаления баз данных. Единицей хранящейся в БД информации является таблица.

• Таблица - совокупность однотипных строк. Элементами строк являются столбцы.

При этом, каждый столбец должен иметь имя, уникальное в пределах одной таблицы. А строки, в теории баз данных, могут следовать в любом порядке, и не имеют номеров.

В терминах БД столбцы таблицы называются полями (наименьшая единица информации), а строки – записями. Таблица состоит из строки заголовков столбцов и нуля или более строк значений данных.

Принципиальной особенностью таблиц является следующее:

• данные в таблицах имеют только явные значения, т.е. не существует каких-либо связей или указателей, соединяющих одну таблицу с другой.

• строка заголовков столбцов специфицирует один или более столбцов, определяя также тип данных для каждого из них (все значения в данном столбце одного типа. Например, имя поставщика типа строки символов, число деталей некоторого числового типа и т.п.);

В подавляющем большинстве существующие СУБД построены на основе реляционной модели данных (реляционные системы управления базами данных, английская аббревиатура - RDBMS). реляционная модель, несмотря на свою внешнюю простоту, базируется на прочном фундаменте масштабных теоретических исследований, основы которых были заложены Э. Коддом в 1969г. Результаты этих теоретических исследований позволяют сделать данные полными, непротиворечивыми и не избыточными, все факты учитываются, но при этом каждый из них хранится только один раз. Специалисты в области создания и сопровождения баз данных должны знать и уметь использовать эту теорию.

• Отношение.

Базы данных, между отдельными таблицами которых существуют связи, называются реляционными. Ссылка из одной таблицы на другую через какое-нибудь общее поле (common field) называется отношением (relation) (отсюда и название реляционная).

Связь между таблицами реализуется с использованием ключей данных.

• Ключи.

Что такое ключ? Это - набор столбцов. Он может состоять из одного столбца, либо нескольких, либо охватывать все столбцы таблицы. Для чего нужны ключи? Для идентификации строк таблицы. В чистой реляционной теории баз данных это единственный способ сослаться на строку. Ключи бывают разные - потенциальные, первичные, альтернативные, внешние, индексные, ключи сортировки, вторичные ключи и т.д. Но мы будем рассматривать только основные, часто используемые ключи.

Потенциальные ключи. Потенциальным ключом будем называть такую комбинацию столбцов, которая обладает следующими свойствами:

• Уникальностью. В таблице нет двух разных строк с одинаковыми значениями потенциального ключа.

• Неизбыточностью. Из ключа нельзя убрать хотя бы один столбец, так, чтобы он не потерял уникальности.

Первичные ключи. Первичный ключ - это один из потенциальных ключей. В качестве первичного ключа выбирают набор полей, значения которых уникально и однозначно определяют запись в таблице. Его значение в таблице БД должно быть уникальным. Первичные ключи облегчают установление связи между таблицами. Если в таблице нет полей, значения в которых уникальны, для создания первичного ключа в нее обычно вводят дополнительное числовое поле, значениями которого СУБД может распоряжаться по своему рассмотрению. Для таких целей в СУБД MS Access служат, например, счетчики. Поле счетчика является целочисленным полем, которое автоматически увеличивается на единицу системой управления базами данных, когда добавляется новая запись. При этом механизм создания уникальных полей перекладывается на саму систему (СУБД).

Внешние ключи. Этот термин тесно связан с построением связей между таблицами. Внешним ключом является ключ, используемый для связи с первичным ключом другой таблицы.

Таблицы связываются между собой с помощью ключевых полей. Ключевое поле может иметь содержательный смысл (например, наименование товара), или быть полем, которое служит специальной цели обеспечения уникальности записи (например, номер поставщика или счетчик).

Вторичные ключи (индексы) устанавливаются по полям, которые часто используются при поиске или сортировке данных: построенные по вторичным ключам индексы помогут системе значительно быстрее найти нужные значения, хранящиеся в соответствующих полях. В отличие от первичных ключей, поля для вторичных ключей могут содержать неуникальные значения.