Поняття та призначення баз даних

 

Термін «база даних» почали використовувати в 60-х роках ХХ століття. Існують різні означення цього поняття. Ми будемо дотримуватись такого означення.

База даних (БД) — це структурована сукупність даних, які відображають стан об'єктів певної предметної області та зв'язки між ними.

Бази даних бувають фактографічними й документальними.

Фактографічна база даних містить короткі відомості про описувані об'єкти, подані у чітко визначеному форматі.

Документальна база даних містить велику інформацію різно­манітного типу: текстову, графічну, звукову, мультимедійну.

Для зберігання бази даних можна використовувати як один комп'ютер, так і багато взаємопов'язаних комп'ютерів. Якщо різні частини однієї бази даних зберігають на багатьох комп'ютерах, об'єднаних між собою мережею, то таку базу даних називають розподіленою базою даних.

Предметна область (бази даних) — це сфера застосування конкретної бази даних.

Наприклад, медицина, освіта, залізничний транспорт тощо. Об'єктами предметної області можуть бути підприємства, школи, учні, учителі, книжки та інші. Об'єкт має певний набір властивостей (параметрів), а кожна властивість — значення. Такими параметрами об'єкта учень можуть бути прізвище, ім'я, по батькові, рік народження, а їх значеннями — Романів, Світлана, Богданівна, 1999. Між деякими об'єктами існують зв'язки. Наприклад вислів «учень має собаку» відображає зміст зв'язку між об'єктами «учень» і «собака», а «машина їде дорогою» — між об'єктами «машина» і «дорога».

Комп'ютерну базу даних можна розглядати як електронний аналог картотеки, де на кожній картці записано відомості про певний об'єкт, а також посилання на інші картки, що подають інформацію про зв'язані об'єкти.

Схему (структуру) бази даних потрібно відрізняти від її наповнення. Схема визначає, які властивості мають об'єкти, а наповнення — які значення властивостей конкретних об'єктів, дані про які записано у базу даних на поточний момент.

Бази даних — це не програмне забезпечення, а лише сукупність елект­ронних документів, якими оперують спеціальні прикладні програми. Ці програми називають системами керування базами даних (так само, як електронними таблицями оперують табличні процесори, а зображеннями — графічні редактори).

Система керування базами даних — це програма, що забезпечує можли­вість створення бази даних та виконання різноманітних операцій з даним, які в ній зберігаються.

Дані у базі даних краще захищено, ніж у документах інших типів, до яких прикладні програми можуть звертатись безпосередньо. Введення даних, що не відповідають структурі бази або певним умовам, буде заблоковано системою керування базами даних. Цю властивість даних, що зберігають у базах даних, називають цілісністю.

Цілісність даних (у базі даних) — це їхня відповідність структурі бази даних, а також правилам і умовам, що гарантують несуперечливість даних та їх узгодженість з предметною областю.

Цілісність забезпечують завдяки грамотному проектуванню бази даних розробником і забезпеченню дотримання системою керування базами даних обмежень цілісності — спеціальних умов, яким мають відповідати коректні дані. Приклади обмежень цілісності: «людина має одне прізвище», «сума на кредитному рахунку не повинна перевищувати 100 000 грн».

Основні функції системи керування базами даних:

• визначення структури даних:
• визначення схеми бази даних;
• визначення обмежень цілісності;
• маніпулювання даними:
• долучення даних;
• оновлення даних;
• пошук і вибирання даних;
• вилучення даних;
• збереження даних:
• захист даних;
• забезпечення дотримання обмежень цілісності.

Модель даних — це система правил, згідно з якими створюють структуру даних, здійснюють доступ до даних та змінюють їх.

Основні типи баз даних:

• ієрархічний;
• мережний;
• реляційний.

Iєрархічна база даних має істотну відмінність від решти: для довільного зв'язку один елемент вважають головним (його називають безпосереднім предком, батьком), інший — підлеглим (його називають безпосереднім нащадком, сином). Об'єкт може не мати жодного нащадка або мати їх кілька, але має не більше одного предка. Об'єкти, що мають спільного предка, називають близнюками.

Наприклад, у ієрархічній базі даних, яка містить інформацію про покупців та їхні замовленнях, то об'єкт «покупець» природно вважати предком, а об'єкт «замовлення» — нащадком. Загальновідомим прикладом ієрархічної бази даних є файлова система з відношенням належності (файл-нащадок належить до теки-предка), Таку ієрархію зазвичай подають наочно, наприклад відображаючи її на панелі Теки менеджера файлів Dolphin (див. ліву частину поданиго нижче програмного вікна).

Недоліки ієрархічної моделі:

• неефективність реалізації відносин типу «багато до багатьох»;
• повільний доступ до сегментів даних нижніх рівнів ієрархії;
• орієнтація на певні типи запитів.

Мережева модель відрізняється від ієрар­хічної відсутністю підпорядкування у зв'язку при збереженні базових понять: вузол, рівень, зв’язок, Інакше кажучи, у мережевій моделі зв’язок вільний між елементами різних рівнів.

Переваги мережевої моделі: найповніше відображення структури деяких задач. наприклад, мережевого планування в економіці.

Недоліки мережевої моделі

• складність зберігання й пошуку інформації про всі зв'язки;
• заплутанність структури.

Наприклад, мережева базу даних щодо асортименту товарів меблевої фірми «Меблі», яка має три магазини, кожний з яких пропонує різні види меблів трьох виробників.