Повторение и обобщение материала по теме Информационные системы и базы данных

Сегодня мы ещё раз кратко повторим все, что мы узнали при изучении этого раздела. Вспомним, что изучение информационных систем и баз данных мы начали с изучения понятия «Система» и рассмотрения различных моделей систем. Затем мы перешли к изучению информационных систем и их назначения. Большую часть уроков мы рассматривали базы данных и управление ими.

Вспомним, что такое система. Мы сталкиваемся с различными системами практически везде. Например, на уроках биологии, все слышали понятие кровеносная система человека. Или даже стул, на котором вы сидите, так же является системой. Что же такое система? Система – это совокупность объектов, которые связаны между собой. Как и любой предмет или явление система обладает некоторыми свойствами, с помощью которых её можно характеризовать. Вспомним их:

·  Целесообразность. Система всегда имеет какое-то назначение или цель. На пример стул, нужен для того, чтобы на нем сидеть.

·  Целостность. Система – это всегда совокупность частей, которые связаны между собой. Так части стула связаны между собой механически.

·   Структурированность. Система – это некоторая структура объектов.

·                    Система всегда представляет собой иерархическую совокупность подсистем. Ведь любой объект можно представить в виде системы. Система, в которую входит другая система, является для неё внешней средой. А система, которая, является частью более крупной системы, является, по отношению к ней, подсистемой.

·                    Любая система всегда связана с внешней средой. То есть как, внешняя среда может влиять на систему, так и система может влиять на свою внешнюю среду.

С учётом перечисленных свойств уточним определение системы. Система – это целостная и взаимосвязанная совокупность частей, которая существует в некоторой среде, обладает определённым назначением и подчиняется некоторой цели.

Система может обладать свойствами, которыми не обладает ни одна из её составных частей по отдельности. Так, например, на автомобиле можно ездить, хотя при этом этого нельзя делать на его отдельных частях, будь то колеса, кузов или двигатель. То, что эти объекты в составе системы приобретают новые свойства, которые нем характерны для них по отдельности, называется системным эффектом.

Любой объект можно рассмотреть, как систему со своими составными частями, связями и свойствами.  Такой способ изучения объектов называется системным подходом. Так можно исследовать не только объекты, но и явление. Такое исследование объекта можно разделить на две части, анализ и синтез. Анализ – это выделение отдельных частей системы и связей между ними. Синтез – это мысленное или реальное соединение частей системы в единое целое. С помощью него можно получить представление о системе и объяснить системный эффект. Метод познания реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящий из анализа и синтеза, называется системным анализом.

Для того чтобы полностью исследовать систему, нужно построить её модель, на основе описания. Любое описание системы отражает ограниченное количества её свойств, следовательно, и модели системы могут быть разными. Рассмотрим некоторые из них. Наиболее простая модель системы – это модель чёрного ящика. Она не отражает состава системы, но отражает принцип её работы. Так система представляется в виде объекта, у которого есть входы и выходы. Входами изображается воздействие внешней среды на объект, а выходами – воздействие объекта на внешнюю среду. Так рассматриваются зависимости вариантов выходов от вариантов входов системы.

Ещё одна модель системы, которая напротив даёт представление о составных частях системы, но не об их взаимодействии – это модель состава системы. Она представляется в виде перечня элементов, которые входят в состав системы.

Структурная модель системы, отражает и составные части системы и связи между ними. Её наиболее удобно изображать в виде графа. Граф системы будет состоять из вершин, которые будут обозначать объекты системы и рёбер или дуг, которые будут обозначать связи между объектами. Ребро – это связь между вершинами без указания направления. Дуга – это связь между объектами с указанием направления. Если все связи в графе изображены рёбрами, он называется неориентированным, а если дугами – ориентированным.

Наиболее часто получившийся граф является деревом. Такой граф является ориентированным и не содержит петель. Это означает, что система имеет иерархическую структуру. Вершины дерева изображаются сверху вниз, таким образом, чтобы с каждой вершиной была связана лишь одна вышестоящая, то есть, чтобы каждая вершина имела одного предка. При этом каждая вершина может быть связана с несколькими нижестоящими, то есть может иметь несколько потомков. Единственная вершина, которая не имеет предка, называется корнем дерева, а вершины, которые не имеют потомков – его листьями.

Пример дерева, составляющие компьютера. Он состоит из аппаратного и программного обеспечения. Программы в свою очередь делятся на системные и прикладные.

Подробнее мы рассмотрели информационные системы. Из названия очевидно, что в качестве объектов таких систем выступает информация. Информационной системой называется целостная система взаимосвязанных средств и методов сохранения, обработки, поиска и распространения информации, которая обслуживается и используется людьми.

Вспомним, как они работают. Любая информационная система состоит из базы данных, которая содержит информацию об объектах системы, клиентской программы, которая обрабатывает запросы пользователей к базе данных и пользовательского интерфейса, который позволяет даже не подготовленному пользователю работать с информационной системой. Информационная система работает следующим образом. Пользователь задаёт запрос к информационной системе через пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс передаёт этот запрос в клиентскую программу. Клиентская программа обрабатывает запрос пользователя и на его основе формирует запрос к базе данных. База данных возвращает результат обработки запроса в пользовательскую программу, которая обрабатывает его и через пользовательский интерфейс возвращает пользователю.

В зависимости от области применения информационные системы можно разделить на:

· Информационно-справочные службы, которые предоставляют пользователям информацию. К ним можно отнести справочные службы библиотек, которые помогают определить, есть ли нужные книги в наличии, и справочные службы вокзалов, которые позволяют проложить наиболее выгодный маршрут.

·  Автоматизированные системы управления, которые могут управлять некоторыми производственными процессами и помогать руководству принимать решения, обеспечивая его нужной информацией. К ним относятся информационные системы предприятий.

· Системы обучения, которые позволяют сделать образование более доступным. Их можно разделить на локальные программы, которые позволяют упростить изучения того или иного материала и дистанционные системы обучения, которые позволяют на расстоянии в полной мере участвовать в образовательном процессе.

·  Гео-информационные системы, которые базируются на географических картах. К ним относятся системы, которые позволяют найти адреса различных организаций, а также система ГИС-метео, которая позволяет получить информацию о погоде в любой точке планеты.

· Экспертные системы, которые основаны на знаниях в конкретной научной области. Они используются для консультации пользователей по некоторым вопросам и при решении задач, которые сложно задать в формальном виде, например, определения диагноза больного или неисправности сложной аппаратуры.

Основа любой информационной системы – база данных. Так называется организованная совокупность информации, которая храниться в памяти вычислительной системы и отражает состояние и взаимодействие объектов в указанной предметной области. По способу представления информации различают иерархические базы данных, в которых информация имеет иерархическую структуру, сетевые, которые предусматривают возможности связи на одном уровне и реляционные, или табличные.

Самыми распространёнными являются реляционные базы данных. Рассмотрим их более подробно. В них информация представлена одной или несколькими связанными таблицами. Строка такой таблицы называется записью. Запись содержит информацию о конкретном объекте системы. Столбцы таких таблиц называют полями. В полях содержится информация одного типа, то есть значения некоторого свойства у объектов системы. Любая таблица содержит поле, в котором хранятся значения уникальные для объектов системы. Проще говоря, они не повторяются между записями. Например, инвентарный номер предмета. Такое поле называется главным ключом таблицы. Создавать, изменять и просматривать базы данных можно при помощи специальных программ, систем управления базами данных. На уроках мы использовали систему управления базами данных LibreOffice Base.

Мы изучали проектирование реляционной базы данных. Его можно разделить на два этапа. Первый этап – это анализ предметной области. На нем устанавливается структура информации в рассматриваемой области. На втором этапе строится структурная модель будущей базы данных, рассматривается из каких таблиц она будет состоять, какие в них будут поля и как эти таблицы будут связаны между собой.

Мы рассмотрели два типа связи между таблицами в базах данных. Один к одному, когда одному объекту в одной таблице соответствует лишь один объект из второй таблицы. И один ко многим, когда одному объекту из одной таблицы может соответствовать несколько объектов из другой таблицы. Связи между таблицами, как правило, реализуются благодаря одноименным полям в них.

Создание самой базы данных можно разделить на два этапа. Создание структуры базы данных и заполнение её строк. При создании структуры создаются таблицы, устанавливаются типы, формат и названия полей, указываются ключи и устанавливаются связи между таблицами. На втором этапе в таблицы базы данных вводится информация о конкретных объектах.

Управление базами данных в СУБД происходит через запросы. Так называются команды на преобразование данных. Есть два способа создания запросов, это структурированный язык запросов, SQL, а также конструкторы запросов, которые предусмотрены во многих системах управления базами данных.

Мы изучали запросы на выборку данных. Такой запрос состоит из списка запрашиваемых полей, условия выборки данных и типа их сортировки. В списке запрашиваемых полей указываются данные, из каких полей, принадлежащих каким таблицам, должны быть выведены. В типе сортировки указывается по значению, какого поля, из какой таблицы сортировать данные при выводе, а также как сортировать, по возрастанию или по убыванию.

Более подробно мы изучали условия на выборку данных. Такие условия представлены логическими выражениями, которые принимают одно из двух значений, истина или ложь, TRUE или FALSE. Логические выражения могут быть простые и составные. Простые логические выражения состоят из всего одного логического поля или одной операции отношения. Операциями отношения называются операции сравнения чисел, то есть равно, больше, меньше, больше или равно, меньше или равно и не равно.

Составные логические выражения состоят из нескольких логических полей и операций отношения, которые соединены логическими операциями. Всего существует три логических операции:

·  Логическое умножение, или конъюнкция. Её можно получить, используя союз «И» или английское слово «END». Установленная между логическими выражениями, она дает значение «Истина», если оба условия выполняются.

·  Логическое сложение, или дизъюнкция. Её можно получить, используя союз «ИЛИ» или английское слово «OR». Если установить её между логическими выражениями, она даст значение «Истина», если выполняется хотя бы одно из условий или оба.

·   Логическое отрицание, или инверсия. Её можно получить, используя частицу «НЕ» или английское «NOT». Установленная перед логическим выражением она меняет его значение на противоположное.

Сегодня мы кратко повторили материал, который узнали во время изучения раздела «Информационные системы и базы данных».

Мы вспомнили:

·                    Что такое система и какие бывают модели систем?

·                    Что такое информационная система, из чего она состоит, как работает и для чего предназначена?

·                    Что такое база данных, как она создаётся и используется?