Базы данных

Сегодня на уроке мы вспомним:

· что такое база данных;

· для чего используют системы управления базами данных;

· какие могут быть связи между таблицами;

· как создать базу данных, внести в неё данные, организовать поиск, сортировку, фильтрацию и запрос.

Сегодня, чтобы узнать нужную информацию, чаще всего люди используют компьютер. Например, на автовокзале кассиры используют компьютер, чтобы выяснить, есть ли билет на нужный рейс; в гостинице администратор может сразу же выдать информацию о свободных номерах; в клинике также быстро выяснят с помощью компьютера, когда у определённого врача время приёма свободно и так далее. Перечисленные примеры относятся к одной и той же сфере использования компьютерных технологий, которая называется информационными системами.

Информационная система – совокупность содержащейся в базах данных информации, а также информационных технологий и технических средств, которые обеспечивают хранение, обработку, поиск и выдачу информации. Информационные системы используются в разных сферах деятельности.

Самой важной частью любой информационной системы является база данных.

База данных – совокупность данных, организованная по конкретным правилам и предназначенная для длительного хранения во внешней памяти компьютера, постоянного обновления и использования. База данных содержит данные, которые отражают состояние объектов и их отношений в какой-то предметной области, например, в образовательной, медицинской, военной и так далее. Особенностью базы данных является удобный и быстрый доступ к нужной информации. Информация, содержащаяся в базе данных, должна быть непротиворечивой, неизбыточной и целостной.

Чтобы создать базу данных и манипулировать её данными, используют системы управления базой данных. Это совокупность программных и языковых средств, которые необходимы для создания, хранения и использования базы данных. Языковые средства – это языки описания и манипулирования данными, языки запросов к базе данных. Программные средства – это прикладные программы для обработки данных, которые находятся в базе данных.

Вспомним основные функции систем управления базами данных:

· создание структуры базы данных;

· ввод информации в базу данных и её хранение;

· редактирование структуры базы данных и данных;

· поиск данных;

· группировка и сортировка данных;

· защита базы данных;

· проверка целостности данных базы данных;

· вывод нужной информации на экран монитора, в файл или на бумажный носитель.

Наличие системы управления базами данных превращает большой объём хранимой информации в памяти компьютера в справочную систему, которая даёт возможность быстро произвести поиск или отбор нужных данных.

Примерами системам управления базами данных являются Microsoft SQL Server, Oracle Database, MySQL и так далее.

Основными объектами систем управления база данных являются:

· Таблицы.

· Формы.

· Запросы.

· Отчёты.

Таблицы – главный тип объектов, в котором хранятся данные.

Формы создаются для того, чтобы пользователю было удобнее вводить данные, редактировать их и просматривать. Они могут содержать поля одной или нескольких таблиц.

Запросы – это команды и их параметры, с помощью которых пользователь может обратиться к системе управления базами данных для поиска и сортировки данных.

Отчёты – это документы, которые формируются на основе таблиц и запросов. Отчёты можно распечатать.

Вспомним классификации баз данных.

В зависимости от характера данных базы данных делят на:

· фактографические

· и документальные.

Фактографические базы данных хранят информацию, которая относится к определённой предметной области и представлена в строго определённом формате. Например, сведения о населении, научные данные, база данных отдела кадров предприятия и так далее.

Документальные базы данных предназначены для хранения и работы с документами. Например, публикации в периодике, тексты законодательных актов, видео- и звуковые документы и многое другое.

Существуют базы данных, для которых характерны признаки и документальных и фактографических баз данных.

В зависимости от хранения данных базы данных делятся на централизованные и распределённые.

Централизованные базы данных хранят все данные на одном компьютере (локальном или сетевом). А распределённые хранят части баз данных на множестве компьютеров, которые объединены между собой в сеть.

По способу организации данных различают следующие основные модели представления данных в базе:

· иерархическую;

· сетевую;

· реляционную.

Самая распространённая модель организации данных является реляционная.

Иерархическая модель данных представляет собой древовидную структуру. В которой имеется строгая подчинённость элементов, один из которых главный, а остальные подчинённые. Иерархическая модель удобна для работы с информацией, которая упорядочена по уровням. Но такая модель оказывается очень громоздкой, если у данных сложные логические связи. Графически модель выглядит, как дерево. В системе папок операционной системы Windows осуществлена иерархическая модель организации данных.

В сетевой модели данных связи между элементами произвольны. Графически модель можно представить в виде произвольного графа.

В сетевой модели нет явно выраженного главного элемента, в ней могут быть элементы, у которых есть более одного предка. Минусом сетевой модели является сложность её реализации. Во Всемирной паутине глобальной компьютерной сети Интернет реализована именно сетевая модель организации данных.

Структура данных в иерархической и сетевой моделях организации данных задаётся на этапе разработки базы данных и при организации доступа к данным её изменить уже нельзя, что является большим недостатком.

Реляционная модель данных состоит из одной или нескольких взаимосвязанных прямоугольных таблиц. Она была предложена Эдгаром Коддом и основана на теории множеств и математической логики. Любую структуру можно привести к табличной форме. Реляционная модель имеет гибкую структуру и удобна в компьютерной реализации.

В реляционной базе данных легко организовать следующие операции:

сортировка данных, например, по возрастанию или убыванию;

выборка данных по группам, например, все студенты по курсам;

поиск записей, к примеру, поиск нужного товара по названию или производителю.

Все таблицы состоят из строк и столбцов и содержат данные об однотипных объектах. В строке хранится информация об определённом объекте базы данных, например, учебнике. А в столбце содержится характеристика этого объекта, например, название книги, её автор, год издания и так далее.

Строки таблицы реляционной базы данных называют записями, а столбцы – полями.

Каждое поле таблицы имеет имя, которое уникально в пределах таблицы.

Значения отдельных полей могут повторяться в разных записях.

У полей есть длина – это максимальное число символов, которые может содержать в себе поле.

В таблице должно быть поле или совокупность полей, которые не повторяются ни для одной записи и называются ключом, или ключевым полем.

Вспомним основные свойства таблицы в реляционной базе данных:

· каждый элемент таблицы – это один элемент данных;

· все поля в таблице однородны, то есть данные в одном столбце имеют один тип;

· у каждого поля уникальное имя;

· в таблице нет одинаковых записей;

· порядок следования записей в таблице произвольный.

Как мы уже сказали, у каждого поля в таблице конкретный тип.

Тип – это множество значений, которые может принимать поле, и множество операций, которые могут быть выполнены над этими значениями.

Основными типами полей являются:

· числовой – для полей, которые содержат числовую информацию;

· текстовый – для полей, которые включают в себя разные последовательности символов;

· логический – для полей, в которых данные могут принимать только два значения: истина или ложь;

· дата – для полей, в которых хранятся данные о дате.

Чаще всего реляционная база данных состоит из некоторого количества взаимосвязанных таблиц. Одни из них главные, а другие – подчинённые. Организация отношений между таблицами называется соединением, или связыванием, таблиц.

Связи между таблицами устанавливают на этапе создания базы данных. Поля, через которые связывают таблицы, называются полями связи. Внешним ключом называют поле связи подчинённой таблицы.

Вспомним какие могут быть связи между таблицами:

· отношение «один к одному»;

· отношение «много к одному» и «один ко многим»;

· отношение «многие ко многим».

Отношение «один к одному» означает, что одной записи в главной таблице соответствует только одна запись в подчинённой таблице. Ключевые поля обеих таблиц в таком случае являются полями связи.

Отношение «один к одному» чаще всего используют, если нужно разбить таблицу, у которой большое количество полей, на несколько таблиц. поля с наиболее важными данными оставляют в одной таблице, а остальные переносят в другую.

Например, в базе данных книжного магазина в первой таблице содержатся поля: код книги, название, автор и стоимость, а во второй – код книги, год издания, место хранения, дата получения. Поле связи – код книги.

Отношение «один ко многим» означает, что одной записи в главной таблице соответствует несколько записей в подчинённой таблице, а каждой записи подчинённой – только одна запись в главной таблице. Такой вид отношений используется чаще всего.

Например, в главной таблице хранится информация об издательстве, а в подчинённой – о книге. Одно издательство может выпустить много разных книг. Главная таблица «Издательство» содержит поля: код издательства, название и адрес, а подчинённая таблица – код книги, название, цена, автор и код издательства. Поле «код издательства» является полем связи, поле «Код издательства» в таблице «Книга» является внешним ключом.

Если на отношение «один ко многим» посмотреть со стороны подчинённой таблицы, то оно становится отношением «много к одному». Так что отношение «много к одному» отличается от отношения «один ко многим» только направлением.

Отношение «многие ко многим» означает, что каждой записи одной таблицы может соответствовать несколько записей другой таблицы и наоборот.

Например, в книжном интернет-магазине один покупатель может заказать много книг, и одну и ту же книгу могут заказать много разных покупателей.

Многие системы управления базами данных не поддерживают организацию отношения «многие ко многим». Тогда разработчики реализуют отношение «многие ко многим» через отношение «один ко многим». Например, отношением «один ко многим» связаны таблицы «Книга» и «Заказ», и также связаны таблицы «Покупатель» и «Заказ». Обратите внимание в таблице «Заказ» два внешних ключа «Артикул» и «Код покупателя».

Создадим базу данных в Microsoft Access.

Запускаем программу.

Нажимаем «Пустая база данных».

Вводим имя базы данных, например, «Книги».

Выбираем место для сохранения базы данных.

Нажимаем кнопку «Создать».

Создадим таблицу «Книги».

У нас уже по умолчанию создалась таблица. Но чтобы создать новую таблицу, необходимо перейти на вкладку «Создание» и выбрать «Таблица».

Выбираем режим «Конструктор».

Вводим имя таблицы.

Ключом будет поле – Артикул, а тип – числовой.

Вторым полем будет «Название», тип – текстовый. В поздних версия Access вместо текстовый есть типы короткий текст и длинный текст. Для названия книги нам вполне подойдёт первый вариант.

Следующее поле «Автор», тип – короткий текст.

И последнее поле «Цена», тип – числовой. Здесь можно использовать и тип денежный.

Сохраняем таблицу. Переходим в режим таблицы.

Заполним несколько записей. Для этого устанавливаем курсор в строку таблицы и вводим данные соответствующих типов.

Давайте рассмотрим строку состояния таблицы.

На ней находятся следующие кнопки, которые помогают быстро перейти с одной записи на другую:

· «Первая запись».

· «Предыдущая запись».

· «Следующая запись».

· «Последняя запись».

· «Новая (пустая) запись».

Также в строке состояния есть поле, в котором содержится номер текущей записи и общее количество записей. При желании можно ввести номер записи, и курсор перейдёт на неё. И здесь же находится поле «Поиск». Как только мы начинаем вводить символы, курсор перемещается на соответствующую запись.

Чтобы удалить запись, её нужно выделить (щёлкнуть мышью слева от неё, в зоне выделения) и нажать кнопку Delete.

Чтобы организовать поиск, можно:

Воспользоваться полем «Поиск» в строке состояния;

Нажать на кнопку «Найти» на вкладке «Главная» и ввести в поле «Образец» нужную информацию, а затем нажать кнопку «Найти далее». Также здесь можно настроить параметры поиска.

Отсортировать данные.

И также можно воспользоваться фильтрацией и запросами.

Сортировка данных – это упорядочивание записей. Чтобы организовать сортировку, можно нажать на стрелочку в названии нужного столбца и выбрать одну из сортировок. Также можно выделить столбец и на вкладке «Главная» в области «Сортировка и фильтр» выбрать нужную сортировку. Если сортировку необходимо отменить, нужно нажать на кнопку «Удалить сортировку».

Фильтрация данных – это отбор записей в таблице путём задания условия отбора. Фильтрация позволяет отобрать записи из одной таблицы, но если требуется выбрать из нескольких, то тогда необходимо создать запрос.

Запрос – это средство получения данных из базы данных в соответствии с требованиями пользователя.

При фильтрации и запросе условие отбора записывается в виде логического выражения. Логическое выражение содержит логические и арифметические операции, или операции сравнения. Как мы помним, результатом логического выражения является логическая величина (истина или ложь).

Для фильтрации и запросов можно использовать знакомые ещё с математики следующие отношения:

· равно;

· не равно;

· меньше;

· больше;

· меньше или равно;

· больше или равно.

Давайте сделаем следующую фильтрацию: выведем записи с ценами не равными 1000.

Нажимаем на стрелку в названии поля.

Нажимаем на «Числовые фильтры».

Выбираем «Не равно…».

Вводим в поле 1000.

Нажимаем кнопку «ОК».

Чтобы отменить фильтрацию, нажимаем кнопку «Удалить фильтр» на вкладке «Главная».

Чтобы создать запрос, нужно на вкладке «Запрос» выбрать «Конструктор запросов».

Выбираем нужную таблицу, нажимаем кнопку «Добавить», а потом «Закрыть».

Выбираем поля таблицы, которые нам понадобятся.

Теперь введём условие отбора, например, чтобы цена выводилась меньше 500.

Сохраняем запрос. Вводим имя.

Теперь открываем запрос в режиме таблицы. Как видим, вывелись записи с ценами меньше 500.

Запрос удобен тем, что он создаёт отдельную таблицу, не внося изменения в таблицы.

В конце урока попробуйте ответить на следующие вопросы:

Что такое база данных?

Microsoft Access – это графический редактор?

Как называется модель данных, которая представляет собой древовидную структуру?

Внимательно посмотрев урок, вам не составит труда ответить на вопросы.