10 клас Урок 16-19

Тема уроку. Поняття бази даних і систем керування базами даних, їх призначення.

Для чого потрібна База Даних? Наприклад, Вам потрібно у бібліотеці знайти книгу. Звичайно, що зручніше буде її знайти користуючись каталогом. Легко відшукати у газеті оголошення, що Вас цікавлять. Така легкість пошуку можлива завдяки тому, що дані у газеті, каталозі мають структуру, або, інакше кажучи, структуризовані. Структура даних – це сукупність правил та обмежень, які відображають зв’язки між окремими частинами даних. Всі книги описані однаково: автор, назва, видавництво, рік видання, тощо. Прикладами найпростіших БД є телефонний довідник, розклад руху потягів, список співробітників підприємства, різноманітні словники…

        Надзвичайно важливо, що БД дає можливість швидкого пошуку та відбору інформації, а також створення звітів за заданою формою.

Навіщо потрібні бази даних

До теперішнього часу людством накопичено воістину гігантську кількість інформації про об’єкти та явища. Але ця інформація не лежить мертвим вантажем, вона зберігається в електронному вигляді і використовується в базах даних. Бази даних — це частина інформаційних систем — програмно-апаратних комплексів, що здійснюють зберігання та обробку величезних інформаційних масивів.

Інструкція

База даних являє собою певним чином структуровану сукупність даних, що зберігаються разом і обробляються відповідно до деякими правилами. Як правило, база даних моделює деяку предметну область або її фрагмент. Дуже часто в якості постійного сховища інформації баз даних виступають файли.

Програма, яка виробляє маніпуляції з інформацією в базі даних, називається СУБД (система управління базами даних). Вона може здійснювати вибірки за різними критеріями і виводити запитувану інформацію в тому вигляді, який зручний користувачеві. Основними складовими інформаційних систем, побудованих на основі баз даних, є файли БД, СУБД та програмне забезпечення (клієнтські програми), що дозволяють користувачеві маніпулювати інформацією і здійснювати необхідні для вирішення його завдань дії.

Структурування інформації проводиться за характерними ознаками, фізичним і технічним параметрам абстрактних об’єктів, які зберігаються в цій базі. Інформація в базі даних може бути представлена ​​як текст, растрове або векторне зображення, таблиця або об’єктно-орієнтована модель. Структурування інформації дозволяє проводити її аналіз та обробку: робити запити користувачів, вибірки, сортування, робити математичні й логічні операції.

Інформація, яка зберігається в базі даних, може постійно поповнюватися. Від того, як часто це робиться, залежить її актуальність. Інформацію про об’єкти також можна змінювати і доповнювати.

Бази даних, як спосіб зберігання великих обсягів інформації та ефективного маніпулювання нею, використовуються практично у всіх областях людської діяльності. У них зберігають документи, зображення, відомості про об’єкти нерухомості, фізичних та юридичних осіб. Існують правові бази даних, автомобільні, адресні і пр.

Бази даних використовуються в інформаційних системах, наприклад, у тих, які дозволяють забезпечувати контроль і управління територіями на рівні держави. У базах даних таких систем зберігаються відомості про всі об’єкти нерухомості, розташованих на даних територіях: земельних ділянках, рослинності, будівлях, гідрографії, дорогах тощо Бази даних дозволяють аналізувати інформацію і здійснювати управління інформаційними потоками, використовувати їх для статистики, прогнозування та обліку.

Яку систему керування базами даних (СКБД) обрати в залежності від потреб?

Розміри баз даних Є багато як платных, так і безплатних систем керування базами даних (СКБД). Можна виділити кілька видів СКБД за розміром таблиць: персональні (офісні) - порядку тисяч записів, середні - порядку сотень тисяч записів і крупні - мільйони записів. СКБД для персонального використання Дані для персонального використання складають звичайно до кількох тисяч записів. Їх структура найчастіше достатньо проста і нема необхідності в створенні програмного забезпечення - потрібен лише пошук і можливість другу результатів. Один Користувач і він же - творець і адміністратор бази даних. Якщо дані зручно представити у вигляді однієї таблиці (наприклад, список телефонів), СКБД не потрібна. Найпростіший розв'язок - це табличний процесор (наприклад, Microsoft(R) Excel). Сучасні табличні процесори дозволяють шукати текст, сортувати дані за кількома стовпчиками, використовувати фільтри, виводити виділені дані на друк. Вся база даних буде зберігатись в одному файлі, який можна копіювати на інший комп'ютер. Якщо дані зручно представити у вигляді кількох таблиць (наприклад, список дисків і список записів) СКБД зручніше. Хоча підійде довільна СКБД, простих візуальних засобів офісних програм (наприклад, Microsoft(R) Access), буде достатньо. База даних буде в одному чи кількох файлах, які можна копіювати на інший комп'ютер. СКБД для потреб середнього підприємства Обсяг даних - порядку сотень тисяч записів. У цьому випадку дані розбивають на кілька довідникових таблиць і кілька робочих. Потрібна програмна обробка даних перед внесенням в базу даних чи перед показом користувачу. Одночасно з базою даних працюють кілька користувачів. В СКБД середнього рівня зберігаються дані, а інтерфейс користувача пишеться на довільній мові програмування, що підтримує роботу з базами даних. В якості систем керування базами даних можна використовувати безплатні, наприклад Microsoft(R) SQL Server 2005 Express Edition чи платні, наприклад, Microsoft(R) Visual FoxPro СКБД для великого підприємства Потреби максимальні, тому потрібні крупні СКБД, наприклад безплатний mySQL, платні Microsoft(R) SQL Server (не Express) чи Oracle СКБД для вебсайту Якщо на сайті 1000 користувачів на добу, і в базу даних записується лише один рядок про відкриття сторінки, то через 100 днів в базі даних буде вже сто тисяч записів! Тому вимоги до баз даних такі ж, як для крупного підприємства. Якщо сайт написано на PHP, зручно зробити базу даних в mySQL. Обидві програми безплатні і добре взаємодіють одна з одною, тому провайдери звичайно надають одночасно можливість використання PHP, mySQL і вебінтерфейсу для візуального проектування бази даних. Системи керування базами даних - мій погляд Мені в більшій чи меншій мірі доводилось використовувати всі згадані СКБД. Можна сказати, що користувачу не важливо, як називається база даних (важливіше вартість, швидкість и надійність). Для розробника - з одного боку, програма працює стабільно і швидко, якщо обсяг даних помітно менше границі її можливостей, а з іншого - підтримувати крупний сервер баз даних для маленької бази не доцільно. Тому треба хоча б приблизно розрахувати розмір бази даних і кількість записів в найбільших таблицях. Практично всі сучасні СКБД мають візуальний інтерфейс у вигляді окремої або вбудованої програми. Якщо Ви вивчаєте нову СКБД, в першу чергу навчиться користуватись цим інтерфейсом і аналізувати команди, які він генерує в результаті Ваших дій. Всі згадані тут СКБД і програми можуть бути торговими марками їх власників. Що таке База даних та модель даних? Постановка та розв'язування задач (зокрема, побудова інформаційних і комп'ютерних моделей) пов'язані із заглибленням у певну предметну область, яка складається з реальних об'єктів (наприклад, автомобілі, люди, країни, товари) та об'єктів абстрактних (наприклад, інтервал часу). Такі об'єкти називають сущностями. Об'єкти кожної предметної області характеризуються сукупністю параметрів (атрибутів). Наприклад, об'єкт Автомобіль може мати такі атрибути, як модель, рік виготовлення, потужність двигуна, тип коробки передач, а об'єкт Художник — прізвище, ім'я, рік народження, біографія, стиль живопису. Кожен атрибут має конкретне значення, наприклад, значення атрибутів об'єкта Автомобіль можуть бути такими: модель — Nissan Note, рік виготовлення — 2010, потужність двигуна — 1,6 л, тип коробки передач — автоматична. Очевидно, що атрибути та їх значення пов'язані між собою. Крім того, сутності предметної області перебувають у певних відношеннях одна до одної, які називаються зв'язками (наприклад, батько-син). Одним із способів опису предметної області для розв'язування конкретного завдання, що потребує опрацювання великої кількості структурованих даних, є бази даних (від англ. database). Під терміном дані розуміють подання фактів або ідей у формалізованому вигляді, придатному для передавання и опрацювання в в певному процесі. Існують різні визначення поняття бази даних. Наприклад, базу даних можна розглядати як різновид архіву, за допомогою якого зберігають великі обсяги однотипних даних, управляють ними, сортуючи та відбираючи дані. Одним із простих прикладів бази даних може бути телефонний довідник. Дані в ньому структуровані та відсортовані (за алфавітом), складаються з багатьох записів, які відображають окремі відомості про кожну людину (підприємство тощо). База даних (БД) — це поіменована, структурована сукупність    взаємопов'язаних даних, які належать до певної предметної  області. Бази даних створюють з певною метою, а для зручного опрацювання даних, що складають базу, використовують комп'ютери та спеціальні програми. Це дозволяє у разі потреби швидко змінювати дані та багаторазово використовувати їх під час розв'язування задач певної предметної області. Предметною областю називають сферу застосування конкретної бази даних. Це може бути супермаркет, бібліотека, туристична агенція, довідкова служба, школа, аптека тощо. Сукупність атрибутів об'єкта та їх значень є даними конкретної бази даних, які мають певну логічну структуру, тобто описуються деякою інформаційною моделлю даних. Визначення обєктів та їх атрибутів залежить від мети побудови бази даних: сфери застосування та потреб користувачів. Модель даних – це опис обєкта дослідження, виділення окремих параметрів (атрибутів) цього обєкта, підготовка до добору та внесення конкретних даних (значень атрибутів) Оскільки реальний світ складається із сутностей та зв'язків, модель сутність-зв'язок можна розглядати як універсальний спосіб подання даних Основна мета побудови моделі сутність-зв'язок - забезпечення найбільш природного для людини способу збирання та подання даних і відомостей, які будуть зберігатися у базі даних. Сутність — будь-який відокремлюваний об'єкт (який ми можемо відрізнити від інших), відомості про який є потреба зберігати у базі даних. При цьому розрізняють поняття тип сутності та екземпляр сутності. До типу сутності підносять набір однорідних даних, а кожний елемент набору буде екземпляром сутності. Наприклад, типом сутності може бути список учнів, кожен а яких окремо буде його екземпляром. Зв'язок - асоціювання двох або більше сутностей. У базі даних потрібні нам дані можуть стосуватися різних сутностей, тому необхідно вказати їх взаємозв'язок. Наприклад, сутність Товари у моделі даних Склад пов'язана із двома сутностями Постачальник та Споживач. При цьому є зрозумілим, що один і той самий тип товару можуть постачати різні постачальники, а споживати конкретний екземпляр товару тільки цілком певний споживач. Характер зв'язків між елементами бази даних визначає модель організації даних.  Найбільш відомими є ієрархічна, мережна та реляційна моделі даних. Ієрархічна модель даних базується на використанні графічного способу подання у вигляді деревоподібної структури. Зв'язок двох об'єктів ієрархічної моделі відображає їх взаємопідпорядкування. В суто ієрархічних моделях, як правило, кожен об'єкт може підпорядковуватися тільки одному об'єкту вищого ріння Безпосередній доступ доданих можливий тільки від об'єкта найвищого рівня, який не підпорядковується ніякому іншому (І). Якщо структура даних виявляється складнішою, ніж класична ієрархія, то всі переваги такої моделі стають її недоліками. Щоб запобігти цьому, була розроблена мережна модель даних. Вона фактично є покращеною ієрархічною моделлю, в якій один запис може бути нащадком (або предком) для багатьох інших. У мережних моделях безпосередній доступ може здійснюватися до будь-якого об'єкта незалежно від його рівня. Можливий також доступ до пов'язаних даних від будь-якої точки входу Основний недолік ієрархічної та мережної моделей - послідовний доступ до даних та недосконалий математичний апарат, що збільшує час опрацювання даних. Недоліком також є те, що кожен елемент цих моделей повинен складатись із посилань на інші елементи (з якими він пов'язаний). Тому ієрархічні та мережні моделі на сьогодні фактично витіснені реляційними. Суть реляційної моделі полягає в тому, що дані розподіляються на складові, пов'язані між собою відношеннями і подані у вигляді таблиці, яка має множину іменованих атрибутів (стовпців) та множину записів (рядків). Перетин рядка та стовпця - це клітинка, де зберігається значення атрибута для конкретного об'єкта. Отже, реляційна модель даних деякої предметної області може бути подана у вигляді набору взаємопов'язаних таблиць. Термін реляційний походить від англ. relation — відношення. Основним недоліком комп'ютерної реляційної моделі є постійна довжина запису даних та залежність швидкості опрацювання даних від розмірів бази даних. Для реляційної моделі даних сутністю є окрема таблиця, атрибут сутності також називають полем (стовпець таблиці), а екземпляр сутності — записом (рядок таблиці). 2.   Які особливості мають реляційні бази даних? Реляційна модель орієнтована на організацію даних у вигляді таблиць. Кожний рядок таблиці містить відомості про один окремий об'єкт системи (про конкретну книгу, співробітника установи тощо), а кожний стовпець — певні характеристики (властивості, атрибути) цих об'єктів. Наприклад, атрибутами об'єктів можуть бути автор книги, посада співробітника, відділ, у якому він працює тощо. Рядки такої таблиці називаються записами, а стовпці — полями Кожний запис повинен відрізнятися від інших значенням основного ключа — певного поля або сукупності полів, що ідентифікують запис, роблять його унікальним. Для кожного поля визначається тип і формат. Наприклад, шкільний журнал оцінок можна розглядати як реляційну базу даних, що складається з декількох взаємопов'язаних таблиць: більше десятка таблиць з успішністю учнів класу з кожного навчального предмета, таблиці зведеної успішності, таблиці відомостей про учнів, таблиці реєстрації факультативних занять. Зокрема, у таблиці Відомості про учнів  основним ключем є поле Шифр учня. Частіше за все реляційна база даних – сукупність взаємопов'язаних таблиць, що зберігаються на диску. Будь-яка комп'ютерна реляційна модель, подана у вигляді таблиці, має такі властивості: •         Кожен елемент таблиці – це один неподільний елемент даних - запис •         Усі стовпці таблиці однорідні, тобто всі елементи в стовпці містять дані однакового типу і не перевищують визначеної довжини •         Кожен стовпець має унікальне ім'я •         Однакові рядки у таблиці відсутні •         Порядок розміщення рядків і стовпців може бути довільним 3.  Звязки яких типів можуть існувати між сутностями? Між двома сутностями, наприклад  А та Б, можливі чотири типи зв'язків: Звичайний зв'язок у реляційних базах даних — це один-до-багатьох. Якщо ви виявили зв'язок між таблицями один-до-одного, то, швидше за все, потрібно переглянути структуру. Можливо те, що ви при проектуванні моделі виділили як дві окремі сутності, насправді є однією, і їх потрібно об'єднати в одну таблицю. При зв'язку багато-до-багатьох необхідно також переглянути структуру та пов'язати дві сутності таким чином, щоб зв'язок між ними був один-до-багатьох. Перегдяньте відео Домашнє завдання 1. Опрацювати матеріал теми 2. Виконати вправу фотозвіт надіслати в приватні повідомлення вайбера