SYSTEMY ZARZĄDZANIA BAZĄ DANYCH: DBASE, ACCESS, SQL

Wstęp: Pojęcie bazy danych
Systemy zarządzania bazami danych
Przetwarzanie i udostepnianie danych w komputerowych bazach danych: baza jednostanowiskowa,
baza ze współdzieleniem plików, baza typu klient serwer
Modele baz danych: baza hierarchiczna i baza sieciowa, baza obiektowa, baza kartotekowa, baza relacyjna.
Wybrane zagadnienia relacyjnych baz danych:
- tabele i rekord
- podział danych na tabele i klucze w relacyjnych bazach danych
- baza danych z jedną tabela
- baza danych z wieloma tabelami
- klucze w relacyjnych bazach danych
- relacje
- typy relacji
- reguły integralności BD
- indeksowanie BD
- zapytania/kwerendy
- raporty
- filtrowanie BD
- sortowanie BD

Wstęp - pojęcie bazy danych:

Systemy baz danych są jednym z najważniejszych zastosowań komputerów.
Najogólniej mówiąc przez bazę danych rozumiemy uporządkowany zbiór danych przechowywany w urządzeniach pamieciowych systemu komputerowego.
System zarządzania bazą danych jest programem zarządzajacym dostepem do bazy danych.
Baza danych jest to uporządkowany zbiór danych z pewnej dziedziny tematycznej, zorganizowany w sposób ułatwiajacy dostęp do danych i operowanie nimi wg określonych kryteriów.
Baza danych jest abstrakcyjnym, informatycznycm odzwierciedleniem wybranego fragmentu rzeczywistosci, zwanego miniświatem
Bazą danych moze być np. zbiór danych o uczniach i ich ocenach czy kartoteka pacjentów.

Każda baza danych posiada

swoje źródło danych
swoich użytkowników
związki z reprezentowaną rzeczywistościa

Projektanci baz danych definiują strukturę baz danych i przygotowuja programy - aplikacje BD.
Baza danych musi być wypełniona danymi a następnio przetworzona.

SYSTEM ZARZĄDZANIA BAZĄ DANYCH - SZBD - DBMS - Data Base Management System.

Najpopularniejszą obecnie formą organizowania danych są komputerowe bazy danych.
Komputerowe bazy danych i systemy zarządzania nimi w postaci rozbudowanych nieraz aplikacji zastąpiły tradycyjne metody przechowywania danych w wielu dziedzinach życia.
Usprawniły działanie firm i instytucji, umożliwiajac szybki dostęp do informacji.
Komputerowe BD różnią sie pod względem sposobu przetwarzania i udostępniania danych oraz sposobu ich organizowania w bazie.

SZBD jest oprogramowaniem ogólnego przeznaczenia ułatwiajacym procesy definiowania, konstruowania i przetwarzania baz danych dla różnych aplikacji:

Definiowanie bazy danych polega na specyfikacji typów danych przechowywanych w niej
Konstruowanie b.d. polega na zapamiętaniu danych na nośniku
Przetwarzanie polega na generowaniu zapytań do b.d. w celu wyszukiwania danych, uaktualniania, generowania raportów.

System bazy danych składa się z bazy danych i systemu zarządzania bazą danych

Kazda baza danych umożliwia jednoczesną pracę wielu użytkowników.
Oznacza to, że w danej chwili współbieżnie jest przetwarzanych wiele informacji.
Użytkownicy powinni mieć wrazenie, ze system jest im dedykowany.
Wymaga to spccjalnych technik zarządzania transakcjami - moduł zarządzania transakcjami

Pierwszy wazny moduł SZBD to moduł zarządzania transakcjami.
Drugim ważnym modułem SZBD jest moduł zarządzania dostępem do danych.
Umożliwia on m.in. właściwą interpretację danych, wprowadzanie nowych danych, usuwania i modyfikowanie danych.

Baza danych to dane i schemat.
Dane opisują cechy obiektu.
Schemat jest opisem struktury przechowywanych danych oraz powiązań wzajemnych między nimi.

Przykładowe struktura informacji dot. grup studenckich:

1) Studenci
Tabela STUDENT (Nazwisko, NrIndeksu, Rok, Kierunek)
Dane:     Nowak, 18175, I, informatyka
            Kowalik, 33573, II, telekomunikacja

2) Prowadzone wykłady
Tabela: WYKŁAD (Nazwa, Nr, Godziny, Prowadzący)
Dane:     Języki programowania, CS201, 8, Misiak
            Bazy danych, C8100, 8, Pilecki

3) Grupy studenckie
Tabela: GRUPA (NrGrupy, NrWykładu, Semestr, Rok)
Dane:     85, CS201, letni, 96
            92, CS445, zimowy, 96

4) Oceny z zaliczeń modułów dysaktycznych
Tabela: OCENY )NrIndeksu, NrGrupy, NrWykładu, Ocena)
Dane:    18175, 92, CS100, 4
              19551, 101, CS445, 5
               33573, 117, CS100, 3


Własności baz danych

Niezależność aplikacji i danych. Dane wprowadzane bez konieczności modyfikowania aplikacji
Abstrakcyjna reprezentacja danych. Przygotowanie aplikacji realizowane przy użyciu deklaratywnych jezyków programowania na wyższym poziomie niż w przypadku klasycznych jezyków programowania.
Różnorodność sposobów widzenia danych. Różni użytkownicy widzą różnie te same dane - filtry, perspektywy.
Fizyczna i logiczna niezależność danych - rozszerzenie systemu komputerowego nie narusza danych.w bazie danych.

Korzyści stosowana BD

Zmniejszenie nadmiarowości przechowywania danych - dane nie są duplikowane
Współdzielenie danych - na tych samych danych pracują różne aplikacje, bez zagrozenia zniszczenia
Autoryzacja dostępu do danych uniemożliwiajaca użytkowanie poufnych danych przez niepowołanych użytkowników
Wielosć interfejsów do danych - wizualizacja tych samych danych w różnych formatach, np. formularze
Reprezentacja złozonych zwiazków pomiedzy danymi
Ograniczenia integralnościowe - zabezpieczenie pzred wpisywaniem do BD niewłaściwych wartosci
Ochrona przed awariami - uodpornienie SZBD np.na zanik zasilania - odtworzenie poprawnego stanu sprzed awarii.

Kiedy nie zaleca się stosowania BD

W przypadku ograniczonych mozliwości firmy
W przypadku gdy mechanizmy SZBD w zakresie współbiezności, dostępu, bezpieczeństwa itp. są nadmiarowe
W przypadku przetwarzania danych przez pojedynczego użytkownika lub grupę użytkowników pracujacych w sposób ściśle skoordynowany, np. sekwencyjny.
W przypadku przechowywania prostych danych o niskim stopniu powiązania oraz używania prostych programów, nie rozwijanych w przyszłosci.
W przypadku istitnych ograniczeń czasowych na czas realizacji transakcji, np. czasu rzeczywistego.

PRZETWARZANIE I UDOSTĘPNIANIE DANYCH W KOMPUTEROWYCH BAZACH DANYCH

Mogą być niewielkie bazy danych, np. baza znajomych, z której korzysta jedynie właściciel albo np. baza danych w banku, do której jest konieczny dostęp z wielu stanowisk.

Baza danych może pracować jako

baza jednostanowiskowa,
baza ze współdzieleniem plików lub
baza typu klient serwer.

Baza jednostanowiskowa - baza jak i system zarządzania BD są zainstalowane tylko na jednym komputerze.
Dlatego do bazy danych w danym momencie ma tylko jeden uprawniony użytkownik. W bazach tego typu nie występuje problem równoczesnego dostępu.

Baza ze współdzieleniem plików
Rozwiązanie to zapewnia równoczesny dostęp do danych wielu uzytkowników.
Baza jak i SZBD są dostępne na wielu komputerach.
Modyfikacja danych z poziomu jednego komputera jest automatycznie uwzgędniana na innych stanowiskach komputerowych mających dostęp do bazy.
W bazach tego typu współdzielone są jedynie pliki danych, ale przetwarzanie danych odbywa się na każdym komputerze oddzielnie.

Baza typu Klient - Serwer
System klient-serwer praktykowany jest w dużych bazach, do których konieczny jest równoczesny dostęp z wielu stanowisk.
W takim systemie baza danych i SZBD znajduje się na specjalnym komputerze zwanym serwerem bazy danych.
Serwer BD odpowiada za zarządzanie danymi, przetwarzanie danych i udostępnianie.
Z serwerem sa połaczone przez sieć komputery użytkowników, zwane klientami.
Komputer klient wysyła odpowiednie zapytania lub polecenia do serwera bazy danych, ten przetwarza dane a wynik wysyła do komputera - klienta.
W systemie klient-serwer pracuje większość baz danych w systemie sieci Intranet i Internet.

MODELE BAZ DANYCH

Bazy danych mogą róznić się sposobem, w jaki dane są zorganizowane i powiazane ze sobą.
Pzrez model danych rozumiemy zbiór pojęć stosowanych do opisu struktury bazy danych.

Struktura BD obejmuje:

typy danych, zwiazki miedzy nimi i ograniczenia nałożone na dane
zbiór operacji do definiowania, wyszukiwania i uaktualniania BD

Wśród modeli danych mozna wyróżnić następujące kategorie:

Koncepcyjne modele danych. Są to modele najbardziej zblizone poziomem abstrakcji do wymagań projektantów BD, stosowane w pierwszych etapach projektów, w celu weryfikacji wyróżnionych w miniśsiwciw obiektów i zwiążków miedzy nimi
Implementacyjne modele danych, stosowane do transformacji wcześniej przygotowanego modelu koncepcyjnego do konkretnego modelu BD,
a więc do postaci, która jest z godna z wymaganiami określonego SZBD.

Wśród modeli implementacyjnych wyróżniamy modele:
- hierarchiczny
- sieciowy
- relacyjny
- obiektowy
Fizyczne modele danych, określające sposoby organizacji danych w pamieci zewnętrznej komputerów.
Operuje się yu pojęciami takimi jak np. rekord, plik, adres.

Z modeli implementacyjnych modele hierarchiczne i sieciowe są już prawie nie stosowane w praktyce.
Model relacyjny dominuje w komercyjnych bazach danych. Przykładem jest relacyjny model w bazie danych Oracle.

Baza hierarchiczna
W modelu hierarchicznym baza ma strukturę drzewiastą, z jednym punktem początkowym i wieloma rozgałęzieniami, podobną do struktury drzewa, folderów na dysku komputera czy drzewa genealogicznego.
Zbiór nadrzędny nazywamy rodzicem zawiera podzbiory zwane potomkami.

Przykład:

Odmiana bazy hierarchicznej jest baza sieciowa.

Baza sieciowa
W odróżnieniu od hierarchicznej, w bazie sieciowej dowolny zbiór danych może być powiązany z każdym innym.

Baza kartotekowa
Nazywana również bazą 2-wymiarową. Bazy takie skłądają się tylko z jednej tabeli, w której zgromadzone są wszystkie dane.
Kazdy rekord takiej bazy mozna przedstawić w postaci pojedynczej karty.
Przykład: zestaw kart katalogowych ksiazek w bibliotece lub kart pacjentów.
Kartotekowa baza danych oparta jest o 1 plik danych.

Baza obiektowa
Bazy opierające się na modelu obiektowym łączą cechy programów komputerowych tworzonych za pomocą nowoczesnych języków programowania obiektowego z cechami aplikacji bazodanowych.
Aplikacje bazodanowe bazują na obiektach (zbiorach połączonych danych i procedur umożliwiajacych manipulowanie tymi danymi) i tzw. klasach obiektów.

Bazy relacyjne
Prawie najpopularniejsza grupa baz danych.
Dane przechowywane w wielu tabelach, pomiędzy tabelami tworzone są specjalne powiązania zwane relacjami.

Ogólne zagadnienia relayjnych baz danych

Relacyjna baza danych oparta jest zwykle o kilka tablic danych, które powiązane są ze sobą przez pole o wspólnej nazwie.
Przykładem moze być baza hurtowni, zawierająca dane o klientach, towarach i wystawionych faktuirach.
Wszystkie te tabele pozwalają na wprowadzanie danych, przechowywanie w pamieci masowej, sortowanie, wyszukiwanie, wydruk.

Tabele i rekordy
Dane przechowywane są w formie strukturalnej.
Każda informacja zapisywana jest w podstawowym elemencie jakim jest rekord.
Rekordy są podzielone na pola.
Kazde pola ma swoją nazwę, wielkość oraz definicję typu danych, jakie będą umieszczone.
Główne typy pól: znakowe, numeryczne, datownikowe, logiczne, notatnikowe.

Relacyjny model BD został opracowany w oparciu o dziedzinę matematyki zwanej algebrą relayjną.
Twórcą modelu był amerykański matematyk E. F. Codd.
Dane są przechowywane w strukturach zwanych tabelami. Tabele są podstawowymi obiektami BD.
Przechowują one dane wykorzystywane przez inne obiekty jak np. zapytania, formularze czy raporty.
Tabela (table) - zbiór powiązanych ze soba danych w BD, przedstawiony w postaci poziomych wierszy zwanych rekordami (krotki)
i pionowych kolumn zwanych polami rekordu.
Każde pole posiada unikatową nazwę w obrebie tabeli oraz określony typ danych, np.
Nr, Imie, Nazwisko, Data_urodz, NrTelefon

Podział danych na tabele i klucze w relacyjnych bazach danych
W modelu relacyjnym dane wewnatrz bazy są dzielone między tabele. Podział nazywamy normalizacją baz danych.
W najprostszym przypadku baza danych może sie składać tylko z jednej tabeli.
Przy złozonych danych mogą wystąpić niepoożądane zjawiska utrudniające lub uniemożliwiajace poprawne funkcjonowanie bazy.

Przykład:

Baza danych z jedną tabelą:

Imie_Ucznia

Nazwisko_Ucznia

Klasa

ImieAutora

NazwAutora

Tytuł

Wydawnictwo

DataWypozycz

DataOddania

W takiej prostej bazie danych z jedną tabelą można zauważyć zjawisko redundendancji, czyli wielokrotnego powtarzania sie pewnych danych w bazie.
Np. jeśli ten sam uczeń wypożyczy kilka ksiązek, to w każdym rekordzie pojawią się te same dane ucznia.
Gdy np. popełnimy błąd w nazwisku to musimy poprawić osobno w każdym rekordzie dot. tego ucznia.
Gdy uczeń odda wszystkie książki to usuwając rekordy tracimy dane o uczniu. Później trzeba od nowa wprowadzić.

Baza danych z wieloma tabelami.
Model tej samej BD, ale dane zostały podzielone na 3 tabele:
Uczniowie (IDUcznia, IMUcznia, NazwUcznia, Klasa)
Ksiazki (IDKsiazki, ImAutor, NazwAutor, Tytiul, Wydawn)
Wypozyczenia (IDwypoz, IDUcznia, IDKaiazki, DataWypoz, DataZwrotu)

Darmowy hosting zapewnia PRV.PL