Что такое база данных в информатике

Что такое база данных в информатике

Табличный процессор Excel позволяет обрабатывать табличные данные. Существуют специальные системы или приложения, которые решают иные классы задач. К ним относят программы, предназначенные для хранения информации и выдачи данных в соответствии с запросом пользователя.

Основным понятием для данного спектра задач является база данных в виде файла или группы файлов со стандартной структурой. С их помощью обеспечивается хранение данных.

База данных является совокупностью организованной информации, имеющей отношение к конкретной предметной области. Информация хранится во внешней системной памяти компьютера и рассчитана на постоянное применение. Ключевое свойство базы данных заключается в независимости данных от программы, которая эту информацию использует. Стандартные задачи, требующие решения при работе с базой данных:

• формирование базы;
• запись информации в базу;
• корректировка данных;
• выборка данных из базы в соответствии с запросом пользователя.

Необходимость в применении баз данных возникла по причине накопления больших объемов информации одного типа, которую требовалось оперативно использовать. Главное требование к базам данных заключается в обеспечении удобного доступа к информации, возможности получать ответ по запросу в течение короткого времени, умения оперативно использовать данные. Принципы формирования информации в базах данных:

• непротиворечивость;
• не избыточность;
• целостность.

Основные понятия

Важным понятием, которое связано с базой данных, является программа для работы с ней. Программа для работы с базой данных должна быть способной обеспечить решение необходимого спектра задач из стандартного перечня.

Реляционные базы данных состоят из связанных таблиц.

В таблице столбцы представляют собой поля, а строки – записи. Число полей строго определено, а количество записей может быть любым. Таблица является нефиксированным массивом записей, которые имеют одинаковую структуру полей в каждой записи. Добавление новой записи выполняется оперативно. Создание нового поля сопровождается реструктуризацией всех таблицы и сопровождается определенными трудностями.

Примеры значений полей:

• числа;
• строки;
• картинки.

Местом хранения таблиц является жесткий диск. Одной таблице соответствуют, как правило, несколько файлов, один из которых является основным, а другие – вспомогательными. Особенности организации таблиц определяются используемым форматом, например:

• dBase;
• Paradox;
• InterBase;
• Microsoft Access.

При наличии значений ключевых полей представляется возможным однозначно получить доступ к необходимой записи. Сохраняя значения ключа в выбранные поля подчиненной таблицы и создавая ссылку, пользователь обеспечивает связь двух записей:

• запись в ключевой таблице;
• запись в подчиненной таблице.

Одна запись подчиненной таблицы допускает наличие нескольких ссылок на записи ключевой таблицы. Помимо связывания, ключи обеспечивают прямой доступ к записям, ускоряют работу с таблицей.

С помощью индексов ускоряют доступ к данным. Кроме того, с их помощью сортируют выборки.

При разработке баз вручную, проектировщику необходимо составить структуру, спланировать необходимые таблицы. С помощью нормальных форм можно фактически формализовать интуитивно понятные требования к организации данных, что позволяет исключить избыточное дублирование информации.

Первая нормальная форма:

• неделимая информация в полях;
• отсутствие повторений групп полей в таблице.

Вторая нормальная форма:

• выполнение первой формы;
• однозначная идентификация любого неключевого поля с помощью ключевых полей.

Третья нормальная форма:

• выполнение второй формы;
• однозначная идентификация неключевых полей исключительно ключевыми полями.

Способы доступа определяет программист, разрабатывая приложения. В основе навигационного метода лежит обработка необходимых записей по одной. Как правило, такой способ применяют в случае работы с небольшими локальными таблицами. Реляционные метод базируется на одновременной обработке набора записей с помощью SQL-запросов. Такой способ целесообразно применять для больших удаленных баз данных.

Транзакция объединяет в себе последовательность действий, которая либо выполняется целиком, либо не выполняется вовсе. При возникновении сбоя результаты всех операций, включенных в транзакцию, будут отменены. Такой подход гарантирует корректность базы данных во время технических сбоев.

Заданные определенные ограничения в значениях полей способствуют поддержанию корректности базы.

Признаки БД, чем отличаются от электронных таблиц

Любая база данных обладает набором стандартных признаков. Основными из них являются:

• хранение и обработка в вычислительной системе;
• логическая структура;
• наличие схемы или метаданных, которые описывают логическую структуру базы в формальном виде.

Рассмотреть базу данных целесообразно на примере Access. Это специальное приложение, в котором хранятся упорядоченные данные, что допускает применение и других приложений (к примеру, Excel). В обоих случаях информация представлена в табличном виде.

Excel включает особые средства, позволяющие работать с упорядоченными данными, позволяет формировать простые базы данных. При внешнем сходстве приложения обладают рядом отличий:

1. Excel не предусматривает установку реляционных связей между таблицами. Благодаря связям в Access, исключается ненужное дублирование информации и ошибки при обработке данных. Также допускается совместное использование данных из разных таблиц.
2. Access обеспечивает хранение в таблицах нескольких миллионов записей. При этом скорость их обработки сохраняется на высоком уровне.
3. Access включает возможность организации одновременной работы с базой данных нескольких десятков пользователей, которые в реальном времени могут видеть изменения, выполненные другими пользователями.
4. Данные в Access сохраняются автоматически после завершения редактирования текущей записи. В случае Excel для этого нужно запустить команду «Сохранить».
5. Таблицы в Access характеризуются заранее предопределенной жесткой структурой. Невозможно в один столбец записать разные типы данных или форматировать отдельные ячейки.
6. Прямо в таблице базы данных Access нельзя выполнять вычисления, подобные действия реализуются с применением запросов.

Вывод: Excel целесообразно использовать для создания компактных баз данных, которые могут поместиться на одном рабочем листе. Excel обладает рядом значительных ограничений для ведения полноценной базы данных, но может успешно использоваться для анализа данных благодаря достаточному математическому аппарату.

Виды баз данных и их структура, примеры

Выделяют несколько видов баз данных. Основными из них являются:

1. Фактографическая, с краткой информацией об объектах какой-то системы, формат которой строго фиксирован.
2. Документальная, включает документы разного вида, в том числе текстовые, графические, звуковые, мультимедийные.
3. Распределенная, является базой данных с разными частями, которые хранятся на различных компьютерах, объединенных в сеть.
4. Централизованная, представляет собой базу данных, местом хранения которой является один компьютер.
5. Реляционная, имеет табличную организацию данных.
6. Неструктурированная (NoSQL), является базой данных, в которой делается попытка решить проблемы масштабируемости и доступности с помощью атомарности и согласованности данных без четкой структуры.

Базы данных разных систем обладают неодинаковой структурой. Для ПЭВМ характерно использование реляционных баз данных с файлами в виде таблиц, в которых столбцы являются полями, а строки – записями. В базе данных находятся данные определенного множества объектов. Для каждой записи характерна информация по одному объекту. Такую базу определяют:

• имя файла;
• список полей;
• ширина полей.

В качестве примера можно привести школьную базу с данными «Ученик», «Класс», «Адрес». Также базой данных является расписание движения поездов или автобусов. В этом случае каждой строке соответствует запись с данными конкретного объекта. Возможные поля: номер рейса, маршрут, время отправления и прибытия. Классической базой данных является телефонный справочник.

Существует три звена для создания приложения, с помощью которого можно просматривать и редактировать базы данных:

• набор данных;
• источник информации;
• визуальные компоненты управления.

В случае Access роль таких звеньев выполняют:

1. Table.
2. DataSource.
3. DBGrid.

Приложения базы данных является нитью, которая связывает базу и пользователя:

БД => набор данных –=> источник данных => визуальные компоненты => пользователь

Набор данных:

• Table, в виде таблицы, навигационного доступа;
• Query, включая запрос, реляционный доступ.

Визуальными компонентами являются:

1. Сетки DBGrid, DBCtrlGrid.
2. Навигатор DBNavigator.
3. Разные аналоги Lable, Edit.
4. Компоненты подстановки.

Access характеризуется наличием следующих типов полей:

• текстовый, в виде текстовой строки с максимальной длиной до 255, заданной параметром «размер»;
• поле МЕМО, является текстом длиной до 65535 символов;
• числовой, в параметре «Размер поля» можно задать поле: байт, целое, действительное и другие;
• дата/время, необходимо для записи данных о времени;
• денежный, является специальным форматом для решения финансовых задач;
• счетчик, в виде автоинкрементного поля, который предназначен для ключевого поля, увеличивается на единицу после добавления новой записи и сохраняется в данное поле новой записи, что гарантирует разные значения для неодинаковых записей;
• логический, в виде «да или нет», «правда или ложь», «включен или выключен»;
• объект OLE, предназначен для хранения документов, картинок, звуков и другой информации, представляет собой частный случай BLOB, то есть полей (Binary Large Object), которые можно встретить в разных базах данных;
• гиперссылка, необходима для хранения ссылок на ресурсы в Интернете, характерна не для всех форматов баз данных, например, отсутствует в dBase и Paradox;
• подстановка.

Благодаря связи с обеспечением целостности таблиц осуществляется контроль удаления и модификации данных. С помощью монопольного доступа к базам данных в них производят фундаментальные изменения.

Что такое СУБД и язык структурированных запросов SQL

Распространенные СУБД:

• Oracle Database;
• MS SQL Server;
• MySQL (MariaDB);
• ACCESS в составе профессионального пакета Microsoft Office.

Современные системы обладают большими возможностями, а также способствуют разработке сложных программных комплексов.

SQL представляет собой ключевой инструмент оптимизации и обслуживания базы данных. Возможности обработки охватывают:

• команды определения представлений;
• указания прав доступа, схем отношений;
• взаимодействие с другими языками программирования;
• проверку целостности;
• задание начала и завершения транзакций.

SQL отличается простотой и легкостью в изучении. Его применяют:

• разработчики баз данных, для обеспечения функциональности приложений;
• тестировщики, в ручном и автоматическом режиме;
• администраторы, с целью поддержки рабочих параметров среды.

Язык отличается универсальностью. Его структура четко определена благодаря устоявшимся стандартам. Даже в случае больших объемов данных (Big Data) обеспечивается оперативное взаимодействие с базами.