НАЦІОНАЛЬНИЙ БАНК УКРАЇНИ
ЛЬВІВСЬКИЙ БАНКІВСЬКИЙ ІНСТИТУТ
ОСНОВИ РОБОТИ З БАЗАМИ ДАНИХ
методичні рекомендації щодо виконання практичних завдань з дисципліни „Комп’ютерний практикум”
(1 частина )
для студентів спеціальностей 6.050100 „Фінанси”, „Облік і аудит”, „Банківська справа”
Львів - 2005
ЗМІСТ
ВСТУП 3
1. Поняття про бази даних та системи управління базами даних 5
2. Моделі баз даних 10
3. Реляційні бази даних 13
4. Ключі та індекси 14
5. Зв’язок між таблицями 15
6. Методи і способи доступу до даних 17
7. Робота з SQL Server 17
8. Опис мови SQL 20
9. Типи даних в SQL 22
10. Визначення даних засобами SQL 23
11. Відбір даних із таблиць засобами SQL 31
12. Створення та використання таблиць БД засобами SQL Server Enterprise Manager 41
13. Відбір даних із таблиць за допомогою графічних інструментів SQL Server 45
ВСТУП
Основні ідеї сучасної інформаційної технології базуються на концепції, згідно з якою дані повинні бути організовані у бази даних з метою адекватного відображення реального світу, що змінюється, і задоволення інформаційних потреб користувачів. Ці бази даних створюються і функціонують під керуванням спеціальних програмних комплексів, які називаються системами управління базами даних (СУБД).
Збільшення об’єму і структурної складності даних, що зберігаються, розширення кола користувачів інформаційних систем призвело до широкого розповсюдження найбільш зручних і порівняно простих для розуміння реляційних (табличних) СУБД. Для забезпечення одночасного доступу до даних багатьох користувачів, розміщених достатньо далеко один від одного і від місця збереження баз даних, створені мережні мультикористувацькі версії СУБД. У них так чи інакше вирішуються специфічні проблеми паралельних процесів, цілісності (правильності) і безпеки даних, а також санкціонування доступу.
Зрозуміло, що сумісна робота користувачів в мережах з допомогою уніфікованих засобів спілкування з базами даних можлива тільки при наявності стандартної мови маніпулювання даними, яка володіє засобами для реалізації перерахованих вище можливостей. Такою мовою стала SQL, яка розроблена у 1974 році фірмою ІВМ для експериментальної реляційної СУБД System R.
Microsoft SQL Server – спеціально розроблена для задоволення потреб, які пред’являються системами розподіленої обробки даних (таких як тиражування даних, паралельна обробка, підтримка великих баз даних на відносно недорогих апаратних платформах, яка зберігає простоту управління та використання). Сервер має засоби віддаленого адміністрування і управління операціями, які організовані на базі об’єктно-орієнтованого розподіленого середовища управління. SQL Server має розвинутий графічний адміністративний інтерфейс - SQL Enterprise Manager,- здатний забезпечити потреби адміністратора в централізованому управлінні багатьма серверами в організації. В задачі адміністратора входить адміністрування топології, захисту, диспетчирування, створення резервних копій баз даних, конфігурування і настройка серверів і тиражування. SQL Enterprise Manager може також використовуватися для створення, модифікації та копіювання схем баз даних і таких об’єктів як образи і тригери. Цей інструмент дозволяє охопити всю топологію системи з будь-якого місця мережі.
В серверних базах даних (в реляційних базах даних, орієнтованих на великі комп’ютери і міні-комп’ютери) для доступу до даних використовується мова структурованих запитів ( Structured Query Language – SQL) і інші необхідні документи. Система Microsoft SQL Server дозволяє розв’язувати найрізноманітніші проблеми, починаючи від зберігання великих об’ємів інформації і закінчуючи підтримкою додатків, які передбачають одночасний доступ багатьох користувачів до величезної бази даних. SQL Server надає клієнтам декілька спеціальних інструментів і методів, які дозволяють обробляти інформацію, отриману з серверної бази даних. Але не доцільно всі задачі з обробки даних передавати серверу. Певна частина цих задач виконується безпосередньо на комп’ютері клієнта.
Даний методичний посібник присвячений основам теорії баз даних, мові SQL і серверу баз даних Microsoft SQL Server.
Посібник складається з теоретичної і практичної частин.
Теоретична частина знайомить безпосередньо з базами даних, тут даються поняття і визначення, які є ключовими для даної області знань; характеристика сучасної реляційної моделі, яка є основою практично для всіх систем управління базами даних (СУБД) і найбільш розповсюджена на даний момент; опис мови маніпулювання даними SQL, а також опис графічного інструменту для роботи з базами даних Microsoft Enterprise Manager.
У практичній частині систематизовано інструктивний матеріал для створення і ведення баз даних засобами Microsoft SQL Server.
З метою закріплення теоретичного матеріалу і набуття практичних навичок роботи посібник містить практичні завдання, які передбачають проектування бази даних ( створення структури таблиць, наповнення їх даними, редагування вмісту), а також виконання SQL-запитів.
Даний методичний посібник призначений для студентів вищих навчальних закладів економічних спеціальностей. Може бути використаний як для проведення аудиторних занять, так і для самостійної роботи студента.
1. Поняття про бази даних та системи управління базами даних
Розв’язання практичних задач у будь-якій галузі діяльності людини потребує опрацювання великої кількості даних. Кваліфікація фахівця визначається двома показниками: як багато він знає фактів і як багато він знає правил, щодо використання цих фактів. Факти являють собою дані та їх комбінації, вони можуть бути впорядковані за різними ознаками, описані, названі унікальними іменами і вміщені до комп’ютерної бази даних. Факти об’єднуються за допомогою правил, які встановлюють залежності між фактами. Сукупність правил являє собою базу даних, яка може зберігатися в комп’ютері у вигляді наборів даних і програм. Бази знань і бази даних служать для одержання різних відомостей, які потім використовуються для прийняття рішень в управлінні, постановці діагнозів, навчанні та інших видах діяльності людини.
Інформаційна система (ІС) являє собою разом з відповідним апаратним забезпеченням систему комп’ютерних програм, що використовуються для аналізу даних і залежностей між ними з метою отримання різних відомостей. Основною частиною інформаційної системи є база даних.
Базами даних (БД) називають електронний банк даних, доступ до якого здійснюється з допомогою одного або декількох комп’ютерів. Зазвичай БД створюється для зберігання і доступу до даних, які містять відомості про деяку предметну область, тобто деяку галузь людської діяльності або галузь реального світу.
У процесі проектування БД (як і при проектуванні ІС) необхідно дотримуватись принципів системної єдності, розвитку, сумісності, стандартизації.
Б
Д
має бути універсальною, придатною для
розв’язання багатьох прикладних задач
і відкритою для подальшого нарощування
її структури. Для цього вона має бути
логічно та фізично незалежною. Як правило
БД розробляють і впроваджують поетапно.
На всіх етапах життєвого циклу БД складається з двох компонентів: структури та даних.
Структура ідеальної БД має бути чіткою, ясною і прозорою. БД має бути вільною від баластної інформації: дублювання даних, синонімів, омонімів, груп даних, що повторюються, обчислювальних елементів.
БД повинна містити мінімальну кількість елементів даних, які несуть максимум інформації про стан предметної області. Елементи бази даних мають бути організовані оптимальним способом так, щоб забезпечити цілісність опису стану предметної області. При маніпулюванні даними повинна забезпечуватися прийнятна швидкість пошуку елементів даних, надійність зберігання, узгодженість, безпека, відкритість структури для поповнення та модифікації.
Сучасні БД можуть містити дані наступних типів:
алфавітно-цифрові ( використовуються практично в усіх ІС);
графічні образи (застосовуються в різних системах автоматизованого проектування (САПР));
гіпертекстові, гіпермедійні, мультимедійні (використовуються в ІС на основі технологій Internet/Intranet/Extranet);
просторові або картографічні (застосовуються в геоінформаційних системах);
ряди даних (як правило, хронологічні ряди, що використовуються у багатовимірних БД, які становлять основу сховищ даних).
Для роботи з БД використовують системи управління базами даних (СУБД). СУБД – це програмні засоби, які призначені для створення, наповнення, поновлення і видалення баз даних.
До появи СУБД усі дані, що містилися в комп'ютерній системі постійно, зберігалися у вигляді окремих файлів. Система керування файлами, що звичайно є частиною операційної системи комп'ютера, стежила за іменами файлів і місцями їхнього розташування. У системах керування файлами моделі даних, як правило, не використовувалися; ці системи нічого не знали про внутрішній зміст файлів. Для такої системи файл, що містить документ текстового процесора, нічим не відрізняється від файлу, що містить дані про нараховану зарплату.
З
Програма для
поновлення
даних по службовцях
ОСД
Програма для
нарахування зарплати
ОСД
ОСД
Програма для
створення звітів по службовцях
ОСД
Рис. 1. Додаток для нарахування
зарплати, що використовує систему
управління файлами.
Проблеми супроводу великих систем, заснованих на файлах, привели наприкінці 60-х років до появи СУБД. В основі СУБД лежала проста ідея: вилучити з програм визначення структури вмісту файлу і зберігати її разом з даними в базі даних.
Розрізняють три основні види СУБД: промислові універсального призначення, промислові спеціального призначення і ті, що розробляються для конкретного замовника. Спеціалізовані СУБД створюються для управління БД конкретного призначення – бухгалтерські, складські, банківські і т.д. Універсальні СУБД не мають чітко обмежених рамок застосування. Вони розраховані “на всі випадки життя” і, як наслідок, досить складні і потребуються від користувача спеціальних знань. Як спеціалізовані, так і універсальні промислові СУБД відносно дешеві, досить надійні (відлагоджені) і готові до термінової роботи, в той час як заказні СУБД потребують суттєвих затрат, а їх підготовка до роботи і відлагодження займають значний період часу (від декількох місяців до декількох років). Однак, на відміну від промислових, заказні СУБД максимально враховують специфіку роботи замовника ( того чи іншого підприємства), їх інтерфейс зазвичай інтуїтивно зрозумілий користувачам і не потребує від них спеціальних знань.
Серед найбільш популярних систем управління базами даних можна відзначити: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а також системи управління базами даних Microsoft SQL Server і Oracle, які використовуються в додатках, побудованих за технологією «клієнт-сервер». Фактично, для будь-якої сучасної СУБД існує аналог, що випускається іншою компанією, але має аналогічну область застосування і можливості. Будь-який додаток може працювати з багатьма форматами подання даних, здійснювати експорт і імпорт даних завдяки наявності великої кількості конверторів. Загальновизнаними також, є технології, що дозволяють використовувати можливості інших додатків, наприклад, текстових процесорів, пакетів побудови графіків і т.п., і вбудовані версії мов високого рівня (частіше - діалекти SQL або VBA) і засоби візуального програмування інтерфейсів додатків, які розробляються. Тому вже не має суттєвого значення на якій мові і на основі якого пакета написано конкретний додаток, і який формат даних у ньому використовується. Більш того, стандартом «де-факто» стала «швидка розробка додатків» або RAD (від англійського Rapid Application Development), що базується на широко представленому в літературі «відкритому підході», тобто необхідність і можливість використання різноманітних прикладних програм і технологій для розробки більш гнучких і потужних систем обробки даних. Тому в одному ряду з «класичними» СУБД усе частіше згадуються мови програмування Visual Basic і Visual C++, що дозволяють швидко створювати необхідні компоненти додатків, критичні по швидкості роботи, які важко, а іноді неможливо розробити засобами «класичних» СУБД. Сучасний підхід до управління базами даних припускає також широке використання технології «клієнт-сервер».
Таким чином, на сьогоднішній день розробники програмного забезпечення не обмежені рамками конкретного пакету, а в залежності від поставленої задачі можуть використовувати найрізноманітніші додатки.
Відомі такі програмні продукти компанії Microsoft, як Visual FoxPro, Visual Basic, Visual С++, Access, SQL Server. Характерною рисою цих пакетів є великі можливості інтеграції, сумісної роботи і використання даних, тому що дані пакети є продуктами одного виробника.
Visual FoxPro відрізняється високою швидкістю роботи, має вбудовану об'єктно-орієнтовану мову програмування з використанням xBase і SQL, діалекти яких вбудовані в більшість СУБД. При використанні у обчислювальних мережах забезпечує як монопольний, так і розподілений доступ користувачів до даних. Застосовується для додатків масштабу підприємства для роботи на різноманітних платформах: Windows 3.x, Windows 95, Macintosh.
Access входить до складу найпопулярнішого пакета Microsoft Office. Основні переваги: знайомий багатьом кінцевим користувачам і має високу стійкість даних, простий в освоєнні, може використовуватися непрофесійним програмістом. Призначений для створення звітів довільної форми на основі різноманітних даних і розробки некомерційних додатків.
Visual Basic - це універсальна об'єктно-орієнтована мова програмування, діалекти якої вбудовані в Access, Visual FoxPro. Переваги: універсальність, можливість створення компонентів OLE, невисокі вимоги до апаратних ресурсів ЕОМ. Застосовується для створення додатків середньої потужності, не пов'язаних із великою інтенсивністю обробки даних, розробки компонентів OLE, інтеграції компонентів Microsoft Office.
Visual C++ - найбільш потужна об'єктно-орієнтована мова програмування, має необмежену функціональність. Призначена для створення компонентів додатків для виконання операцій, що вимагають високої швидкодії.
SQL Server - сервер баз даних, реалізує підхід «клієнт-сервер» і взаємодіє з вище описаними пакетами. Головні переваги: високий рівень захисту даних, потужні засоби для обробки даних, висока продуктивність. Застосовується для збереження великих об’ємів даних, збереження особливо важливих та конфіденційних даних.
Перелічені програмні продукти мають можливості візуального проектування інтерфейсу користувача, тобто розробник із готових фрагментів створює елементи інтерфейсу, доповнює новими при виникненні змін.
В залежності від розміщення СУБД розрізняють локальні і розподілені (віддалені) СУБД. Всі частини локальної СУБД розміщуються на комп’ютерах користувача БД. Якщо до одної бази даних звертається декілька користувачів одночасно, кожен комп’ютер користувача повинен мати свою копію локальної СУБД. На відміну від цього, значна частина програмно-апаратних засобів розподіленої СУБД централізована і знаходиться на одному достатньо потужному комп’ютері (сервері), в той час як комп’ютери користувачів несуть відносно невелику частину СУБД, яка називається клієнтом. Локальні СУБД можуть працювати в мережі, але можуть і не використовувати її, в той час, як розподілені (клієнт-серверні) СУБД обов’язково працюють в комп’ютерній мережі. Місцезнаходження самої бази даних ніяк не впливає на специфіку СУБД: в локальних СУБД сама БД може розташовуватися як на комп’ютері користувача, так і на відділеному мережному комп’ютері (файл-сервері). Безумовною перевагою клієнт-серверних систем є можливість централізованого управління доступом до БД. В таких системах база даних в значній мірі захищена як від звичайних так і навмисних спотворень. В них простіше реалізувати цілісність і несуперечність даних.
Отже, СУБД є універсальним прикладним програмним засобом загального призначення, що служить для організації та ведення логічно взаємозв’язаних даних на магнітному диску; забезпечує доступ до них й інтеграцію даних, що не дублюються, в БД і їх багатоцільове використання; підтримує цілісність та не суперечність усіх даних у БД, можливість одноразового введення даних, їх захист від збоїв і несанкціонованого доступу.