Экономическая информация. Базы данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экономическая информация

Экономическая информация - совокупность данных (сведений), используемых при осуществлении функций организационно-экономического управления экономикой государства и её отдельными звеньями. Особенности экономической информации.

1) ЭИ специфична по форме представления. Она отражается в виде первичных или сводных документов. 2) ЭИ объёмна 3) ЭИ циклична

4) ЭИ отражает результаты производственно-хозяйственной деятельности с помощью системы натуральных и стоимостных показателей. 5) экономическая информация специфична по способам обработки - преобладают арифметические и логические операции. Классификация ЭИ: 1) по месту возникновения: внутренняя и внешняя 2) по стабильности: переменная, условнопостоянная, постоянная 3) по функциям управления: плановая, учётная, прогнозная, статистическая и т.д. 4) по способу представления: цифровая, алфавитно-цифровая, графическая 5) по временному периоду возникновения: периодическая и непериодическая 6) и др. например, по способу воспроизведения.

Структурные единицы ЭИ

ЭИ определяется в виде документов. Документ - это совокупность информации, зафиксированная на материальном носителе, оформленная в установленном порядке, и имеющая утверждённую в юридическом порядке силу. Принято различать следующие формы документов:

- фиксированный (жесткий) формат документов - выделяются единицы информации, причём для каждой из единиц устанавливаются имя и область допустимых значений (ведомость, отчёт, приходной ордер)

- свободный формат данных - способ форматирования документов, при котором выделяют специфические единицы данных (расписка в получении, заявление)

Структура информации - это то, что определяет её элементы и взаимосвязи между ними.Элементы ЭИ: 1) реквизит 2) показатель 3) документ 4) массив документовРеквизит - логически неделимый элемент информационной совокупности. Реквизиты выражают определённые свойства объектов подразделяются на реквизиты-признаки и реквизиты-основания

Реквизиты-признаки - качественная характеристика объекта

Реквизиты-основания - количественная характеристика объекта, выраженная в определённых единицах измерения.

Реквизиты имеют наименования и значения.

Область значений описывается форматом.

Формат определяет тип и максимальную длину значений. Тип может быть различным.

Хранимые данные	обозначение	примеры
Числовые	9	999 или 9(3)99.9 или 9(2).9(1)
Текстовые (буквы и цифры)	А	ААААА А(5)
Любой символ	Х	ХХХХХХ Х(6)
Логические	В	1 - да (истина) 0 - нет (ложь)
Дата	ДД.ММ.ГГ Д.МММ.ГГГГ	01.09.11 1.сен.2011

Совокупность одного реквизита-основания и одного или нескольких соответствующих реквизитов-признаков, имеющих экономический смысл, образуют показатель.

Показатель - качественно определённая величина, дающая количественную характеристику отображаемому объекту и имеющая экономический смысл.

Совокупность документов, объединённых по определённому признаку, образуют массив документов.

Экономические информационные системы

Система - совокупность объектов и отношений между ними, образующая единое целое.

Информационная система (ИС) - коммуникационная система по сбору, передаче, переработке информации об объектах

Экономическая ИС (ЭИС) - система для хранения, поиска и выдачи экономической информации по запросам пользователей.

Важнейшей функцией ЭИС - учёт, анализ, контроль, регулирование, прогнозирование и планирование экономических процессов.

В зависимости от уровня автоматизации выделяют: 1) ручные ИС характеризуются тем, что все операции по переработке информации выполняются человеком 2) автоматизированные ИС (АИС)- часть функций (подсистем) управления или обработки данных осуществляется автоматически, а часть - человеком. 3) автоматические ИС - все функции управления и обработки данных осуществляется техническими средствами без участия человека.

По уровню применения и административному делению различают ЭИС:

1) государства 2) области 3) района 4) города 5) предприятия.

По сфере применения: 1) ИС промышленных предприятий и организаций 2) банковские ИС 3)Маркетинговые ИС 4) Налоговые ИС 5) Налоговые ИС 6) Страховые ИС 7) статистические ИС и др.

Структура ЭИС

ЭИС состоит из 2-х частей: Функциональной и обеспечивающей частей. Обеспечивающая часть в свою очередь состоит из: 1) информационного обеспечения 2) техническое обеспечение 3) программное обеспечение 4) правовое обеспечение

Информационное обеспечение состоит из системы показателей, системы классификации и кодирования, документации для отражения показателей, и информационной базы, которая делится на внемашинную и внутримашинную базы, взаимодействующие между собой.

Внемашинная организация ЭИ

К внемашинной части относится та часть ЭИ, которая обслуживает ИС в виде, воспринимаемом человеком без каких-либо технических средств.

Основным носителем ЭИ во внемашинной сфере является документ

Документы классифицируются по: 1) сфере деятельности: плановые, учётные, статистические

2) по отношению к объекту управления: входящие, исходящие, промежуточные, архивные.

3) содержанию хозяйственных операций: материальные, денежные, расчетные. 4) назначению: распорядительные, исполнительные, комбинированные. 5) способу заполнения: заполняемые вручную или с помощью технических средств.

Развитие АИС потребовало унификации и стандартизации документов. Требования унификации и стандартизации предписывают выделить в документе: 1) заголовочную часть, которая включает наименование объекта, характеристику документа, зону для проставления кодов, постоянных реквизитов-признаков 2) содержательную часть обычно в виде таблицы, где располагаются показатели. 3) оформляющую часть, в которой содержатся подписи юридических лиц, ответственных за правильность его составления, а также дата составления.

Системы классификации информации

Для представления информации, содержащейся в документах, в форме, удобной для ввода и обработки с помощью компьютеров, используются классификация и кодирование информации.

Классификация - упорядочение некоторого множества объектов в соответствии с установленными признаками их сходства и различия.

Признак сходства или различия, на основании которого производится классификация, называется основанием классификации.

Совокупность правил классификации называется системой классификации.

Существуют 2 системы классификации:

1) при ИЕРАРХИЧЕСКОЙ классификации множество объектов последовательно разбиваются на соподчинённые подмножества 2) при ФАСЕТНОЙ классификации определяются признаки (фасеты)и для каждого из них устанавливается набор конкретных значений в соответствии с которыми и образуются независимые классификационные группировки объектов.

Классификаторы (кодификаторы) - это систематизированные своды наименований объектов, признаков классификации и их кодовых обозначений.

Наиболее общим направлением классификации экономической информации можно считать ее деление по таким признакам, как:

· сфера возникновения и потребления, · стадия возникновения, · функции управления, ·стабильность, · полнота, · отношение к процессу обработки и хранения, · истинность, · способ отражения, · отношение к входу и выходу, форма сигналов.

Понятие кодирования

Кодирование вызвано необходимостью передачи информации по каналам связи, хранения ее на внешних носителях и обработки. Закодированную информацию часто удобнее воспринимать зрительно, ее легче передавать, обрабатывать и использовать. Коды позволяют уменьшить объем информации, облегчить запись на машинные носители, поиск и сортировку информации. Кодирование повышает также надежность информации.

Кодирование информации - это образование и присвоение кодового обозначения объекту классификации, признаку классификации и (или) классификационной группировки.

Методы образования кодов:

1) порядковый (кодовыми обозначениями служат числа натурального ряда),

2) серийно-порядковый (кодовыми обозначениями служат числа натурального ряда с закреплением отдельных диапазонов (серий) этих чисел за объектами классификации с одинаковыми признаками),

3) последовательный (в кодовом обозначении последовательно указываются зависимые признаки классификации),

4) параллельный (в кодовом обозначении объекта классификации или классификационной группировке указываются независимые признаки классификации).

Понятия БД, объект, атрибут

под базой данных понимается вся необходимая для решения задач в конкретной области совокупность данных, организованная по определенным правилам, позволяющим обеспечить независимость данных от прикладных программ, удобство хранения, поиска, манипулирования данными, которые записаны на машинных носителях.

Базы данных представляют собой интегрированную систему информации, в которой:

отсутствует тесная связь данных и обрабатывающих их программ; · значительно сокращена избыточность данных за счет ликвидации их дублирования; совместно используются данные различными пользователями для решения широкого круга задач; удобен доступ к данным за счет стандартной их организации; упрощен процесс организации защиты данных; значительно снижены затраты на все виды манипуляции с данными, особенно в процессе их актуализации; имеются достаточно гибкие и удобные формы эксплуатации данных, которые постоянно совершенствуются, будучи не зависимыми от самих данных.

База данных - это именованная совокупность данных отображающая состояния объектов, их свойства и взаимоотношения в некоторой предметной области.

Объектом может быть предмет, вещество, событие, лицо, явление, абстрактное понятие, т.е. всё то, что может характеризоваться набором значений некоторой совокупности атрибутов.

Атрибут - информационное отображение свойства объекта.

Например: объект книга характеризуется автором, количеством страниц и т.д.

Приложения БД. Компоненты БД. Приложения БД включают такие объекты: формы, отчеты, Web-страницы и прикладные программы

Формы - средством для экранного представления данных, используются для ввода данных, для создания панелей управления в приложениях. Формы являются основным средством создания диалогового интерфейса приложения пользователя. Отчеты - форматированное отображение информации из базы данных при выводе на печать. Web-страницы используются для просмотра, редактирования, обновления, удаления, отбора, группировки и сортировки данных базы средствами Microsoft Internet Explorer.

Компоненты: данных пользователя, метаданных, индексов и метаданных приложений. 1) данные, вводимые пользователями БД и отражающие их компоненты (в виде набора таблиц, состоящих из строк записей) и столбцов (полей)).

2) метаданные (словарь данных, каталог данных) - данные о данных

3) Индексы являются средством ускорения операций поиска необходимой информации в базах данных, а также для извлечении, модификации и сортировке данных.

4) Метаданные приложений описывают структуру и формат пользовательских форм, отчетов и других компонентов приложений базы данных (структура и формат запросов, форм, отчётов и пр.).

Трехуровневая модель орг. БД

Различают три уровня архитектуры БД:

1) внешний 2) концептуальный 3) внутренний

Основное назначение трёхуровневой архитектуры - обеспечение независимости данных. Данные независимы если существует возможность нормального функционирования БД при изменениях как со стороны представления данных, так и со стороны физической организации и их хранения.

Внешний уровень - это уровень пользователя, в которым может быть программист, администратор БД, конечные пользователи. На этом уровне каждый пользователь может представлять себе БД по разному, в зависимости от своих профессиональных интересов.

Концептуальный уровень - это единое логическое описание всех элементов данных и отношения между ними. Логическая структура всей БД. На онцептуальном уровне БД представляется в целом, т.е. объединяются данные использованные различными пользователями и прикладными программами.

Внутренний уровень - это собственно данные, расположенные в памяти информационной системы.

Понятие модели данных

Модель данных - это совокупность структур данных и операций по их обработке. В ней три главные составляющие:1) способы организации связей между данными. 2) возможные операции над структурами 3) правила ограничения целостности данных

Выбор той или иной модели данных происходит после описания и детализации всей информации по предметной области. При выборе конкретной модели оценивается возможность моделирования предметной области, структуры и терминов, характерной для данной модели.

В иерархической модели связи между элементами можно представить в виде дерева, состоящего из корневого сегмента, сегмента первого уровня и сегмента второго уровня и т.д. по уровням..

Сегменты, расположенные на более низком уровне называются сегментами потомками.

Сегменты, расположенные на более высоком уровне называются сегментами предками.

Каждый сегмент может иметь только одного предка на более высоком уровне и одного или несколько потомков на более низком уровне.

Эта модель используется для представления структур по своей природе являющихся иерархическими. Например: крупных предприятий, воинских подразделений, сложных механизмов, состоящих из более простых узлов.

Достоинства иерархической модели:

1) эффективное использование памяти компа для хранения данных. 2) простота в понимании и использовании.

Недостатки: 1) жёсткость и громоздкость для обработки данных со сложными логическими связями.

Сетевая модель, ее достоинства и недостатки

Сетевая модель - это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом. В этой модели один или несколько элементов имеют более одного исходного элемента. Сетевая база данных состоит из наборов записей, которые связаны между собой так, что записи могут содержать явные ссылки на другие наборы записей. Тем самым наборы записей образуют сеть.

Над данными в сетевой модели могут выполняться следующие операции

Добавить - внести запись в базу данных.

Удалить - убрать запись из базы данных.

Извлечь - извлечь запись из базы данных.

Обновить - изменить значение элементов предварительно извлечен ной записи.

Включить в групповое отношение - связать существующую подчиненную запись с записью-владельцем.

Исключить из группового отношения - разорвать связь между записью-владельцем и записью-членом.

Переключить - связать существующую подчиненную запись с дру гой записью-владельцем в том же групповом отношении.

Достоинства: возможность образования произвольных связей и быстрый доступ данных

Недостаток: сложность её реализации и большие объёмы памяти для хранения данных.

Реляционная модель

В основе реляционной модели лежит понятие отношения. Отношения отражают некоторый объект. Объект характеризуется набором атрибутов а1,а2 и т.д. а каждый атрибут - набором допустимых значений, называемых доменом.

Создатель реляционной модели Кодд использовал реальные отношения как синоним слова таблица. Таким образом реляционная модель основана на математическом понятии отношения и представлением отношений в форме таблицы.

D1	D2	D3	….	Dn
d11	d21	d31	….	dn1
d12	d22	d32	….	dn2
d13	d23	d33	….	dn3
….	….	….	….	….
d1m	d2m	d3m	….	dnm

Количество кортежей (вторая строка, например) в отношении называется мощностью отношений. Степень отношений определяется количеством атрибутов.

Таблица в реляционной модели данных (реляционная таблица) обладает следующими свойствами:

1) каждое значение атрибута, содержащееся на пересечении строки и столбца должно быть автомарным (неделимым), т.е. не расчленяется на несколько значений 2) Значения в столбце должны быть однородными. 3) Каждая строка уникальна, т.е. в таблице не существует двух полностью совпадающих строк. 4) Каждый столбец имеет уникальное имя 5) Последовательность столбцов в таблице не существенна

6) Последовательность строк в таблице не существенна.

Один или несколько атрибутов, значения которых однозначно идентифицируют строку таблицы, является ключом таблицы (или первичным ключом). Первичный ключ называется простым, когда он состоит из одного атрибута и составным, когда он состоит из нескольких атрибутов.

Главное достоинство реляционной модели данных заключается в том, что она достаточно проста для понимания, наглядна и имеет строгое математическое обоснование.

Недостатки: 1) реляционная модель данных не допускает представления объектов со сложной структурой, представления объектов со сложной структурой, поскольку в её рамках возможно моделирование лишь с помощью двумерных таблиц. 2) Данные об объектах содержатся, как правило, во многих таблицах. Соответственно, извлечение информации о каждом таком объекте требует выполнения многих операций соединения с помощью первичных и внешних ключей, что значительно замедляет обработку данных.

Связь между таблицами в РМ. Первичный и внешний ключи

Один или несколько атрибутов, значения которых однозначно идентифицируют строку таблицы, является ключом таблицы (или первичным ключом). Первичный ключ: простой (состоит из одного атрибута) и составной(из нескольких атрибутов).

Между таблицами в реляционной базе данных устанавливаются связи. Связи делают их более информативными, чем они являются по отдельности.

Связь устанавливается посредством полей, содержащих общую для обеих таблиц информацию.

Пусть таблица R1 связывается с таблицей R2, тогда таблица 1 именуется основной, а таблица 2 - подчинённой (связанной). Ключевое поле основной таблицы называется первичным ключом, а подчинённый - внешним ключом.

Типы связи: 1)

1:1 пациент <-> койка

Отношение один-к-одному означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать только один экземпляр объекта В и наоборот.

2) 1:М палата <->-> пациент

Отношение один-ко-многим означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать несколько экземпляров объекта В, но каждому экземпляру объекта В может соответствовать только один экземпляр объекта А.

3) M:N пациент <->-> врач

Отношение многие-ко-многим означает, что каждому экземпляру объекта А может соответствовать много экземпляров объекта В и наоборот.

Операции реляционной алгебры

Реляционная алгебра включает восемь операций, пять из которых являются базовыми:

Выборка (позволяет выбрать из отношения только те кортежи, которые удовлетворяют заданному условию).

Проекция (отношения на заданный набор его атрибутов получается новое отношение, создаваемое посредством извлечения из исходного отношения кортежей, содержащих указанные в условии операции атрибуты).

Умножение (декартово произведение) (При Декартовом произведении двух совместимых отношений получается новое отношение, кортежи которого являются сцеплением (конкатенацией) кортежей первого и второго отношений).

Объединение (В результате Объединения двух совместимых отношений получается третье, включающее кортежи, входящие хотя бы в одно отношение, то есть содержащее все элементы исходных отношений).

Вычитание (разность). (выдаются лишь те кортежи первого отношения, которые остались от вычитания второго отношения, то есть из первого отношения выбрасываются все кортежи второго).

Остальные три операции являются производными, они могут быть получены из основных операций, их называют дополнительными:

Соединение - Join Пересечение - Intersect Деление - Divide.

Пересечением отношений А и В, имеющих одинаковый набор отношений, будем называть отношение А()В, содержащее все кортежи, принадлежащие как А, так и В.Соединение (Join) - эта операция выполняется над двумя отношениями, В каждом отношении выделяется атрибут, по которому будет производиться соединение.Результирующее отношение включает все атрибуты первого и второго отношения для совпадающих значений выделенного атрибута.

Деление (:). Выполняется над двумя отношениями А и В имеющими атрибуты, определённые на одном домене. Пусть К1 - степень отношения А, а К2 - отношения В и К1>К2. Тогда результат операции есть отношение степени К1-К2, любой кортеж которого вместе с любым кортежем В образует кортеж, имеющийся в А.

Постреляционная модель

Постреляционная модель (расширенная реляционная) данных представляет собой расширение реляционной модели - в ней снимается ограничение неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Постреляционная модель данных допускает многозначные поля - поля, значения которых состоят из подзначений. Модель позволяет хранить в полях таблицы другие таблицы. На длину полей и количество полей не накладывается требование постоянства.

Достоинства:

Возможность представления множества связанных реляционных таблиц одной постреляционной таблицей. Это обеспечивает более естественное описание предметной области.

Недостаток:

сложность в обеспечении целостности данных и повышенные требования к вычислительным ресурсам.

Объектно-ориентированная модель данных

Объектно-ориентированная модель данных является результатом совмещения возможностей баз данных и объектно-ориентированных языков программирования.

Объектно-ориентированная - структура, которую можно изобразить графически в виде сети, узлами которой являются объекты. Обычно применяется в сложных предметных областях, для моделирования которых не хватает функциональности реляционной модели. Объекты - отражение сущности реального мира средствами базы данных. Каждый объект имеет две характеристики: состояние и поведение. Состояние объекта определяется множеством значений его атрибутов. Поведение объекта описывает методы, называемые процедурами, т.е. составной частью описания объекта являются процедуры, способные производить действия над атрибутами объекта в случае наступления тех или иных событий. Классы - множество объектов, схожих по поведению других свойств. Наследование - создание нового класса объектов можно образовать на основе уже существующего класса. Инкапсулирование - способ доступа к данным не произвольным образом, а только в соответствии с правилами поведения объекта, описываемыми методами. Расширяемость - это возможность добавлять в базу данных объекты и правила их поведения. Полиморфизм - способность объекта по-разному реагировать на одно и то же событие в окружающем мире. Используется для унификации и обработки разнообразных объектов. Основным достоинством объектно-ориентированной модели является способность отражать информацию о сложных объектах с исчерпывающим описанием взаимосвязей между ними и их динамического поведения. Недостатком модели являются сложность понятийного аппарата, что затрудняет её применение и отрицательно сказывается на накоплении опыта создания и эксплуатации объектно-ориентированных БД. Кроме того, не существует развитого математического аппарата, на который опирается эта модель.

Объектно-реляционная модель данных

Объектно-реляционная модель данных является гибридной моделью, сочетающей возможности реляционной модели с объектными свойствами данных. Она основана на стратегии реляционной модели. Объектно-реляционная модель наиболее приспособлена для бизнес-приложений. Не существует единого мнения о том, как стоит определять эту модель. О включении объекта в реляционную модель можно говорить только как об общем направлении развития баз данных. Преимущества: расширенный реляционный подход позволяет воспользоваться обширным объемом накопленных знаний и опыта, связанных с разработкой реляционных приложений.

Недостатком: объектно-реляционной модели является ее сложность и высокие расходы на ее проектирование.



Многомерная модель данных

Многомерная модель предназначена для аналитической обработки информации. Она представляет собой естественную, интуитивно понятную модель, организуя данные в виде многомерных кубов. Многомерность модели данных означает многомерное логическое представление структуры информации при описании и в операциях манипулирования данными.

Основными понятиями, с которыми оперирует пользователь в многомерной модели, являются понятия - измерение и ячейка.

Измерение - это множество однотипных данных, образующих одну из граней многомерного гиперкуба. Примерами наиболее часто используемых временных измерений являются дни, месяцы, кварталы и годы. В качестве географических измерений широко употребляются города, районы, регионы и страны.

Ячейка - это поле, значение которого однозначно определяется фиксированным набором измерений. В выше приведенной таблице б) значение ячейки объема продаж однозначно определяется комбинацией временного измерения Месяц и Марки автомобиля.

Достоинством многомерной модели является удобство и эффективность аналитической обработки больших объемов данных, связанных с временными интервалами. При организации таких же данных по реляционной модели происходит рост трудоемкости операций выборки и существенное увеличение затрат памяти компьютера на хранение данных.

Недостатком является громоздкость для простейших задач оперативной обработки информации.

Понятия проектирование БД

Проектирование базы данных - процесс создания проекта базы данных, предназначенной для поддержки функционирования экономического объекта и способствующей достижению его целей. Оно представляет собой трудоемкий процесс, требующий совместных усилий аналитиков, проектировщиков и пользователей. При проектировании базы данных необходимо учитывать тот факт, что база данных должна удовлетворять комплексу требований:

Целостность базы данных. (Требование полноты и непротиворечивости данных).

Многократное использование данных.

Быстрый поиск и получение информации по запросам пользователей.

Простота обновления данных.

Уменьшение излишней избыточности данных.

Защита данных от несанкционирован. доступа, от искажения и уничтожения.

Жизненный цикл базы данных

(ЖЦБД) - это процесс проектирования, реализации и поддержки БД этапы: 1.предварительное планирование; 2.проверка осуществимости; 3.определение требований; 4.концептуальное проектирование; 5.логическое проектирование; 6.физическое проектирование; 7.оценка работы и поддержка базы данных.

Опишем главные задачи каждого этапа.

1. Предварительное планирование базы данных. Это важный этап в процессе перехода от разрозненных к интегрированным данным. На этом этапе собирается информация об используемых и находящихся в процессе разработки прикладных программах и файлах, связанных с ними. Она помогает установить связи между текущими приложениями и то, как используется информация приложений. Кроме того, позволяет определить будущие требования к базе данных. 2. Проверка осуществимости. Она предполагает подготовку отчетов по трем вопросам: 1.есть ли технология - необходимое оборудование и программное обеспечение - для реализации запланированной базы данных? (технологическая осуществимость);

2.имеются ли персонал, средства и эксперты для успешного осуществления плана создания базы данных? (операционная осуществимость);

3.окупится ли запланированная база данных? (экономическая эффективность).

Так, если выбрана реляционная модель, то разрабатываются структуры таблиц, определяются их ключи, устанавливается связь между таблицами, оптимизируется созданная модель базы данных (минимизируется избыточность данных). Наиболее распространенным методом при оптимизации является метод нормальных форм или, другими словами, нормализация данных. 6.Физическое проектирование. На этом этапе предусматривается принятие разработчиком окончательного решения о способах реализации создаваемой базы данных. 7.Оценка и поддержка базы данных. Оценка включает опрос пользователей на предмет выяснения, какие их информационные потребности остались неучтенными. При необходимости в спроектированную базу данных вносятся изменения. Пользователи обучаются работе с базой данных. По мере расширения и изменения потребностей бизнеса поддержка базы данных обеспечивается путем внесения изменений, добавления новых данных, разработки новых прикладных программ, работающих с базой данных.

Модель «сущность-связь»

Средством моделирования предметной области на этапе концептуального проектирования является модель «сущность-связь». В ней моделирование структуры данных предметной области базируется на использовании графических средств - ER-диаграмм (диаграмм «сущность-связь»). В наглядном виде они представляют связи между сущностями.

Сущность - это некоторый объект реального мира, который может существовать независимо. Сущность имеет экземпляры, отличающиеся друг от друга значениями атрибутов и допускающие однозначную идентификацию.

Атрибут - это свойство сущности. Например, сущность КНИГА характеризуется такими атрибутами, как автор, наименование, цена, издательство, тираж, количество страниц. Конкретные книги являются экземплярами сущности КНИГА. Они отличаются значениями указанных атрибутов и однозначно идентифицируются атрибутом «наименование». Атрибут, который уникальным образом идентифицирует экземпляры сущности, называется ключом. Может быть составной ключ, представляющий комбинацию нескольких атрибутов.

Предположим, что проектируется база данных, предназначенная для хранения информации о деятельности некоторой фирмы. Эта фирма имеет филиалы. Филиалы управляются менеджерами. Клиенты делают в филиалах заказы. Филиалы обрабатывают эти заказы. Описываемую предметную область назовем ФИРМА. В ней могут быть выделены четыре сущности: филиал, менеджер, заказ, клиент. На ER-диаграмме сущность изображается прямоугольником, в котором указывается ее имя. Например,

В реальном мире существуют связи между сущностями. Связь представляет взаимодействие между сущностями. Она характеризуется мощностью, которая показывает, сколько сущностей участвует в связи. Связь между двумя сущностями называется бинарной.

Важной характеристикой связи является тип связи (кардинальность).

Рассмотрим типы выше указанных связей 1-3.

Так как менеджер управляет только одним филиалом, то каждый экземпляр сущности МЕНЕДЖЕР может быть связан не более чем с одним экземпляром сущности ФИЛИАЛ.



Типы связи, их представление на ЕR-диаграмме. Класс принадлежности сущности, его представление на ЕR-диаграмме

Могут существовать следующие степени бинарных связей:

один к одному (обозначается 1: 1). Это означает, что в такой связи сущности с одной ролью всегда соответствует не более одной сущности с другой ролью. В рассмотренном нами примере это связь "руководит", поскольку в каждом отделе может быть только один начальник, а сотрудник может руководить только в одном отделе.

Один ко многим (1: т). В данном случае сущности с одной ролью может соответствовать любое число сущностей с другой ролью.

Многие ко многим (М: Н). В этом случае каждая из ассоциированных сущностей может быть представлена любым количеством экземпляров.

Класс принадлежности сущности. Если каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром сущности В, то класс принадлежности сущности А - обязательный.

Если не каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром с В, то А - необязательный.

Правила преобразования ЕR-диаграмм в реляционные таблицы в случае связи 1:1

Если связь типа 1:1 и класс принадлежности обязательный, необходима только 1 таблица. Первичным ключом этой табл. может быть первичный ключ любой таблицы.

Если класс принадлежности одной сущности обязательный, а другой - необязательный, то необходимо построить таблицу для каждой сущности. Первичный ключ сущности должен быть первичным ключом соответствующей таблицы.

Если класс принадлежности в обеих случаях необязательный, то необходимо строить 3 таблицы - по 1 для каждой сущности, и 1 для связи. Первичный ключ сущности должен быть первичным ключом соответствующей таблицы. Таблица для связи среди своих атрибутов должна иметь ключи обеих сущностей.

Правила преобразования ЕR-диаграмм в реляционные таблицы в случае связи 1:М и М:Н

Если связь типа 1:М и класс принадлежности на стороне М обязательный, необходима таблица для каждой сущности. Первичный ключ сущности должен быть первичным ключом соответствующей таблицы. Первичный ключ сущности на стороне 1 добавляется как атрибут в таблицу для сущности на стороне М.

Если класс принадлежности на стороне М - необязательный, то необходимо строить 3 таблицы - по 1 для каждой сущности, и 1 для связи. Первичный ключ сущности должен быть первичным ключом соответствующей таблицы. Таблица для связи среди своих атрибутов должна иметь ключи обеих сущностей.

Если связь типа М:Н, то необходимо строить 3 таблицы - по 1 для каждой сущности, и 1 для связи. Первичный ключ сущности должен быть первичным ключом соответствующей таблицы. Таблица для связи среди своих атрибутов должна иметь ключи обеих сущностей.

Нормализация таблиц, ее цель

Нормализация представляет собой процесс реорганизации данных в реляционных таблицах путем ликвидации повторяющихся групп и иных противоречий в хранении данных с целью приведения таблиц к виду, позволяющему осуществить корректное редактирование данных.

Таблица находится в той или иной нормальной форме, если она удовлетворяет определенному набору требований.

Теоретически существуют 5 нормальных форм, хотя на практике используются три нормальные формы, которые рассмотрим более подробно.

Первой нормальной формой называется реляционная таблица, в которой все значения полей являются атомарными, т.е. любая реляционная база данных находится в первой нормальной форме.

Реляционная таблица соответствует второй нормальной форме, если она находится в первой нормальной форме, и ее не ключевые поля зависят от первичного ключа.

Реляционная таблица соответствует третьей нормальной форме, если в таблице не имеется транзитивных зависимостей между не ключевыми полями, т.е. значение любого поля таблицы, не входившего в первичный ключ, не зависит от значения другого поля, не входившего в первичный ключ.

Концептуальное проектирование БД

Цель этапа концептуального проектирования - создание концептуальной модели данных исходя из представлений пользователей о предметной области. Для ее достижения выполняется ряд последовательных процедур.

1. Определение сущностей и их документирование. Для идентификации сущностей определяются объекты, которые существуют независимо от других. Такие объекты являются сущностями. Каждой сущности присваивается осмысленное имя, понятное пользователям. Имена и описания сущностей заносятся в словарь данных. Если возможно, то устанавливается ожидаемое количество экземпляров каждой сущности. 2. Определение связей между сущностями и их документирование. Определяются только те связи между сущностями, которые необходимы для удовлетворения требований к проекту базы данных. Устанавливается тип каждой из них. Выявляется класс принадлежности сущностей. Связям присваиваются осмысленные имена, выраженные глаголами. Развернутое описание каждой связи с указанием ее типа и класса принадлежности сущностей, участвующих в связи, заносится в словарь данных. 3. Создание ER-модели предметной области. Для представления сущностей и связей между ними используются ER-диаграммы. На их основе создается единый наглядный образ моделируемой предметной области - ER-модель предметной области.

4. Определение атрибутов и их документирование. Выявляются все атрибуты, описывающие сущности созданной ER-модели. Каждому атрибуту присваивается осмысленное имя, понятное пользователям. О каждом атрибуте в словарь данных помещаются следующие сведения: - имя атрибута и его описание; -тип и размерность значений; -значение, принимаемое для атрибута по умолчанию (если такое имеется);-может ли атрибут иметь Null-значения; - является ли атрибут составным, и если это так, то из каких простых атрибутов он состоит. Например, атрибут «Ф.И.О. клиента» может состоять из простых атрибутов «Фамилия», «Имя», «Отчество», а может быть простым, содержащим единые значения, как-то «Сидоров Евгений Михайлович». Если пользователь не нуждается в доступе к отдельным элементам «Ф.И.О.», то атрибут представляется как простой; - является ли атрибут расчетным, и если это так, то как вычисляются его значения. 5. Определение значений атрибутов и их документирование. Для каждого атрибута сущности, участвующей в ER-модели, определяется набор допустимых значений и ему присваивается имя. Например, атрибут «Тип счета» может иметь только значения «депозитный», «текущий», «до востребования», «карт-счет». Обновляются записи словаря данных, относящиеся к атрибутам, - в них заносятся имена наборов значений атрибутов. 6. Определение первичных ключей для сущностей и их документирование. На этом шаге руководствуются определением первичного ключа - как атрибута или набора атрибутов сущности, позволяющего уникальным образом идентифицировать ее экземпляры. Сведения о первичных ключах помещаются в словарь данных.

7. Обсуждение концептуальной модели данных с конечными пользователями. Концептуальная модель данных представляется ER-моделью с сопроводительной документацией, содержащей описание разработанной модели данных. Если будут обнаружены несоответствия предметной области, то в модель вносятся изменения до тех пор, пока пользователи не подтвердят, что предложенная им модель адекватно отображает их личные представления.

Логическое проектирование

Цель этапа логического проектирования - преобразование концептуальной модели на основе выбранной модели данных в логическую модель, не зависимую от особенностей используемой в дальнейшем СУБД для физической реализации базы данных. Для ее достижения выполняются следующие процедуры.

1. Выбор модели данных. Чаще всего выбирается реляционная модель данных в связи с наглядностью табличного представления данных и удобства работы с ними.

2. Определение набора таблиц исходя из ER-модели и их документирование. Для каждой сущности ER-модели создается таблица. Имя сущности - имя таблицы. Осуществляется формирование структуры таблиц на основании правил, изложенных в лекции 10. Устанавливаются связи между таблицами посредством механизма первичных и внешних ключей. Структуры таблиц и установленные связи между ними документируются. 3. Нормализация таблиц. Для правильного выполнения нормализации проектировщик должен глубоко изучить семантику и особенности использования данных. На этом шаге он проверяет корректность структуры таблиц, созданных на предыдущем шаге, посредством применения к ним процедуры нормализации. 4. Проверка логической модели данных на предмет возможности выполнения транзакций. Если во время выполнения транзакции произойдет сбой в работе компьютера, то база данных окажется в противоречивом состоянии, так как некоторые изменения уже будут внесены, а остальные еще нет. Поэтому все частичные изменения должны быть отменены для возвращения базы данных в прежнее непротиворечивое состояние. 5. Определение требований поддержки целостности данных и их документирование. Эти требования представляют собой ограничения, которые вводятся с целью предотвратить помещение в базу данных противоречивых данных. На этом шаге вопросы целостности данных освещаются безотносительно к конкретным аспектам ее реализации. Должны быть рассмотрены следующие типы ограничений: 1. обязательные данные. Выясняется, есть ли атрибуты, которые не могут иметь Null-значений; 2. ограничения для значений атрибутов. Определяются допустимые значения для атрибутов; 3. целостность сущностей. Она достигается, если первичный ключ сущности не содержит Null-значений; 4. ссылочная целостность. Она понимается так, что значение внешнего ключа должно обязательно присутствовать в первичном ключе одной из строк таблицы для родительской сущности; 5. ограничения, накладываемые бизнес-правилами. Бизнес-правила - это установки, правила и технологические приемы, принятые в организации. Например, в случае с проектом ФИРМА может быть принято правило, запрещающее клиенту делать, скажем, более чем двадцать заказов.

Сведения обо всех установленных ограничениях целостности данных помещаются в словарь данных. 6. Создание окончательного варианта логической модели данных и обсуждение его с пользователями. На этом шаге подготавливается окончательный вариант ER-модели, представляющей логическую модель данных. Сама модель и обновленная документация, включая словарь данных и реляционную схему связи таблиц, представляется для просмотра и анализа пользователям, которые должны убедиться, что она точно отображает предметную область.

Физическое проектирование

Цель этапа физического проектирования - описание конкретной реализации базы данных, размещаемой во внешней памяти компьютера. Это описание структуры хранения данных и эффективных методов доступа к данным базы. При логическом проектировании отвечают на вопрос - что надо сделать, а при физическом - выбирается способ, как это сделать. Процедуры физического проектирования следующие. 1. Проектирование таблиц базы данных средствами выбранной СУБД. Осуществляется выбор реляционной СУБД, которая будет использоваться для создания базы данных, размещаемой на машинных носителях. Изучаются ее функциональные возможности по проектированию таблиц. Затем выполняется проектирование таблиц и схемы их связи в среде СУБД. Подготовленный проект базы данных описывается в сопровождаемой документации. 2. Реализация бизнес-правил в среде выбранной СУБД. Обновление информации в таблицах может быть ограничено бизнес-правилами. Способ их реализации зависит от выбранной СУБД. Одни системы для реализации требований предметной области предлагают больше возможностей, другие - меньше. В некоторых системах вообще отсутствует поддержка реализации бизнес-правил. В таком случае разрабатываются приложения для реализации их ограничений. Все решения, принятые в связи с реализацией бизнес-правил предметной области, подробно описываются в сопроводительной документации. 3. Проектирование физической организации базы данных. На этом шаге выбирается наилучшая файловая организация для таблиц. Выявляются транзакции, которые будут выполняться в проектируемой базе данных, и выделяются наиболее важные из них. Анализируется пропускная способность транзакций - количество транзакций, которые могут быть обработаны за заданный интервал времени, и время ответа - промежуток времени, необходимый для выполнения одной транзакции. Стремятся к повышению пропускной способности транзакций и уменьшению времени ответа. На основании указанных показателей принимаются решения об оптимизации производительности базы данных путем определения индексов в таблицах, ускоряющих выборку данных из базы, или снижения требований к уровню нормализации таблиц. Проводится оценка дискового объема памяти, необходимого для размещения создаваемой базы данных. Стремятся к его минимизации. Принятые решения по изложенным вопросам документируются. 4. Разработка стратегии защиты базы данных. База данных представляет собой ценный корпоративный ресурс, и организации ее защиты уделяется большое внимание. Для этого проектировщики должны иметь полное и ясное представление обо всех средствах защиты, предоставляемых выбранной СУБД. 5. Организация мониторинга функционирования базы данных и ее настройка. После создания физического проекта базы данных организуется непрерывное слежение за ее функционированием. Полученные сведения об уровне производительности базы данных используются для ее настройки. Для этого привлекаются и средства выбранной СУБД. Решения о внесении любых изменений в функционирующую базу данных должны быть обдуманными и всесторонне взвешенными.

Архитектура СУБД

Подсистема средств проектирования представляет собой набор инструментов, обеспечивающих проектирование и реализацию баз данных и их приложений. Обычно этот набор включает в себя средства для создания таблиц, форм, запросов и отчетов и других объектов.

Подсистема обработки обеспечивает работу с компонентами, созданными с помощью средств проектирования. Это - процессор форм, процессор запросов, генератор отчетов, средства обработки, основанные на процедурных языках. Так, в Access в имеется компонент, реализующий построение формы и связывающий элементы формы с данными таблиц.

Ядро системы выполняет функцию посредника между подсистемами проектирования и обработки и данными. Ядро СУБД получает запросы от двух других компонентов, выраженные в терминах таблиц, строк и столбцов, и преобразует эти запросы в команды операционной системы, выполняющие запись и чтение данных с физического устройства. Кроме того, ядро участвует в управлении транзакциями, блокировке, резервном копировании и восстановлении.

Понятие СУБД. Языковые и программные средства СУБД

Система управления базами данных - это совокупность программных и языковых средств, предназначенных для управления данными, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия с прикладными программами. Средства создания базы данных - это язык описания данных, язык манипулирования данными, дополнительные средства.

Связь пользователя с базой данных осуществляется двумя видами языков: языка описания данных и языка манипулирования данными.

Язык описания данных - это высокоуровневый непроцедурный язык декларативного типа, предназначенный для описания логической структуры данных. Язык манипулирования данными представляет собой совокупность конструкций, обеспечивающих выполнение основных операций по модификации данных: ввод, удаление, редактирование и выборку данных из базы. Этот язык содержит набор команд, позволяющих включать новые данные в базу, заменять старые данные новыми, удалять ненужные данные, осуществлять поиск, выборку и другие действия. Дополнительные средства - это обычно визуальные средства, используемые для удобства и упрощения работы с базой, а также программа отладчик, предназначенная для тестирования приложений в процессе их разработки. Средства работы с базой данных позволяют создавать удобный интерфейс, а также необходимую конфигурацию экранного представления вводимой и выводимой информации: окна, свет, цветность и т.п. Они состоят из средств конфигурации и средств операций с данными.

Сервисные средства позволяют использовать другие системы в процессе проектирования и работы с базой, например, можно взять информацию из Microsoft Word или Microsoft Excel и перенести ее в Microsoft Access

Классификация СУБД

Основой разработки и функционирования любой СУБД является модель.

СУБД делят на иерархические, сетевые, реляционные и др. По степени универсальности различают два класса СУБД: системы.

общего назначения и специализированные системы.

По режиму работы: однопользовательские (настольные) и многопользовательские. Настольные обычно обеспечивают возможность создания персональных баз данных и недорогих приложений, работающих с ними. Они могу выступать в роли части многопользовательской СУБД.

По способу распределения данных: централизованные и децентрализованные. степень сложности и взаимодействие с пользователем.

Имеются и другие признаки классификации:

класс компьютеров и операционной системы, где предполагается установка СУБД;

возможность работать с нетрадиционными данными, например, со звуком, видео, анимацией;

возможность интеграции данных из разных СУБД;

возможность поддержки языков программирования;

степень поддержки языка SQL и др.

Режимы: командном, программном, меню.

Командный режим - интерактивный режим, то есть режим диалога пользователя и системы на языке команд СУБД. Он предполагает, что пользователь набирает команду, реализующую желаемое действие. При задании команды следует указать ее имя и необходимые параметры. Команда в процессе её выполнения может проводить собственный диалог с пользователем или выдавать конкретные сообщения. После ввода команды система осуществляет синтаксический контроль текста введенной команды и (при отсутствии ошибок) выполняет команду. После выполнения текущей команды система выдает подсказку (приглашение) о готовности принять очередную команду.

Программный режим предполагает, что пользователь самостоятельно разрабатывает программу, состоящую из набора команд и реализующую поставленную задачу. Этот режим обычно используется тогда, когда пользователя не устраивает стандартный набор операций конкретной СУБД. Использование программного режима позволяет создавать пользовательские программы различной степени сложности, удобно для него оформленные и выполняющие функции, необходимые для решения поставленной задачи. Пользователь может писать программы на языке команд, который поддерживает

СУБД, производить отладку и выполнение программ. Текст программы можно вводить с помощью встроенного текстового или любого другого редактора.

Режим меню ориентирован на использование разветвленного меню и диалоговых окон, с помощью которых пользователь постепенно уточняет, какие действия он хочет выполнить и какую информацию получить из базы.

Обычно совокупность команд меню включает следующие группы команд: работа с файлами, редактирование, форматирование, работа с окнами и др. В отличие от двух предыдущих режимов, этот не требует специальной подготовки пользователя.

Направления развития СУБД

В современных условиях СУБД развиваются исходя из требований, предъявляемых к ним пользователями:

Надежность хранения данных при внезапном отключении компьютера от сети (восстановление базы данных до максимально непротиворечивого уровня).

Совместимость с более старыми версиями той же СУБД, а лучше и с программными продуктами других производителей.

Способность интегрировать традиционные (числа, буквы, символы) и нетрадиционные данные (видео, звук, анимация и др.).

Системы поиска в базах данных должны осуществлять реализацию быстрого поиска нужного слова, слово- или буквосочетания во всей базе данных. Объемы информации растут, и ориентироваться в них все сложнее. Поэтому обеспечение комфортной работы пользователя с системой поиска - одна из важнейших задач разработчика. При организации поиска существует два решения:

последовательный перебор всех слов в документах;

внедрение новых видов поиска, основанных на современных технологиях, таких как технология виртуальных битовых массивов, система архивации с большим словарем, оптимизация процесса файлового ввода-вывода.

Упрощение программирования корпоративных баз данных и ускорение доступа к ним.

Наличие систем сжатия больших объемов информации в базах данных.

Работа с внешними данными: импорт, экспорт, подключение к различным источникам данных, репликации базы данных и др.

Возможность переноса большей части обработки данных на сервер, за счет чего возрастает общая мощь СУБД. Двунаправленная перекачка данных, работающая в архитектуре клиент/сервер и обеспечивающая механизм репликации между базами различных СУБД.

...