Базы данных и их защита

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кубанский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Кафедра функционального анализа и алгебры

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

БАЗЫ ДАННЫХ И ИХ ЗАЩИТА

Работу выполнил(а)

Черная А.А

Научный руководитель

Рожков А.В.

Краснодар 2015

Содержание

Введение

1. Обзор баз данных и их классификация

2. Математическая модель баз данных

3. Программные продукты баз данных

3.1 Access

3.2 Oracle

4. Язык программирования SQL

4.1 Основные понятия, определения, операторы. Структура SQL

5. Защита баз данных

Заключение

Список использованных источников

Введение

В широком смысле понятие истории баз данных - это история любых средств, с помощью которых человечество хранило и обрабатывало данные. Базами данных, например, можно считать средства учёта царской казны и налогов в древнем Шумере (4000 г. до н. э.)

История баз данных в узком смысле рассматривает базы данных в традиционном (современном) понимании начинается с 1955 года, когда появилось программируемое оборудование обработки записей. Программное обеспечение этого времени поддерживало модель обработки записей на основе файлов. Для хранения данных использовались перфокарты.

Оперативные сетевые базы данных появились в середине 1960-х. Операции над оперативными базами данных обрабатывались в интерактивном режиме с помощью терминалов. Простые индексно-последовательные организации записей быстро развились к более мощной модели записей, ориентированной на наборы. За руководство работой Data Base Task Group (DBTG), разработавшей стандартный язык описания данных и манипулирования данными, Чарльз Бахман получил Тьюринговскую премию.

В это же время в сообществе баз данных COBOL была проработана концепция схем баз данных и концепция независимости данных.

Следующий важный этап связан с появлением в начале 1970-х реляционной модели данных, благодаря работам Эдгара Ф. Кодда. Работы Кодда открыли путь к тесной связи прикладной технологии баз данных с математикой и логикой.

Термин база данных (англ. database) появился в начале 1960-х годов, и был введён в употребление на симпозиумах, организованных компанией SDC в 1964 и 1965 годах, хотя понимался сначала в довольно узком смысле, в контексте систем искусственного интеллекта. В широкое употребление в современном понимании термин вошёл лишь в 1970-е годы.

Цель данной работы:

— Изучить виды и типы баз данных.

— Особенности их математической и алгоритмической организации.

— Конкретные программные продукты реализации баз данных.

— Освоить основы языка программирования SQL и его клона на открытом коде MySQL.

— Дать обзор средств защиты баз данных.

1. Обзор баз данных и их классификация

Классификация БД по модели данных:

1. Реляционная модель данных - это абстракция данных, которая представляет данные в базу данных в виде набора таблиц, которые называются отношениями. Каждая таблица имеет имя и содержит специальный верхний ряд и конечное число строк данных. Каждая запись в верхней строке таблицы называется атрибутом. Число атрибутов в отношении называют его арностью или размером - термины, которые используются как синонимы. Имя отношения вместе с верхней строкой называется схемой.

Также существует бесконечная реляционная модель данных, которая является расширением реляционной модели данных в бесконечных таблицах.

2. Иерархическая модель данных -- это модель данных, где используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.

Первые системы управления базами данных использовали иерархическую модель данных.

3. Сетевая модель данных -- логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных. К основным понятиям сетевой модели базы данных относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел -- это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. В сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию. Несмотря на то, что эта модель решает некоторые проблемы, связанные с иерархической моделью, выполнение простых запросов остается достаточно сложным процессом. Также, поскольку логика процедуры выборки данных зависит от физической организации этих данных, то эта модель не является полностью независимой от приложения. Другими словами, если необходимо изменить структуру данных, то нужно изменить и приложение.

4. Объектные базы данных -- это модель работы с объектными данными.

Такая модель баз данных, несмотря на то, что она существует уже много лет, считается новой. И её создание открывает большие перспективы, в связи с тем, что использование объектной модели баз данных легко воспринимается пользователем, так как создается высокий уровень абстракции. Объектная модель идеально подходит для трактовки такого рода объектных данных как изображение, музыка, видео, разного вида текст.

5. Объектно-ориентированная база данных (ООБД) -- база данных, в которой данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методов и классов.

Объектно-ориентированные базы данных обычно рекомендованы для тех случаев, когда требуется высокопроизводительная обработка данных, имеющих сложную структуру.

В манифесте ООБД предлагаются обязательные характеристики, которым должна отвечать любая ООБД. Их выбор основан на 2 критериях: система должна быть объектно-ориентированной и представлять собой базу данных.

Обязательные характеристики

1. Поддержка сложных объектов. В системе должна быть предусмотрена возможность создания составных объектов за счет применения конструкторов составных объектов. Необходимо, чтобы конструкторы объектов были ортогональны, то есть любой конструктор можно было применять к любому объекту.

2. Поддержка индивидуальности объектов. Все объекты должны иметь уникальный идентификатор, который не зависит от значений их атрибутов.

3. Поддержка типов и классов. Требуется, чтобы в ООБД поддерживалась хотя бы одна концепция различия между типами и классами. (Термин «тип» более соответствует понятию абстрактного типа данных. В языках программирования переменная объявляется с указанием ее типа. Компилятор может использовать эту информацию для проверки выполняемых с переменной операций на совместимость с ее типом, что позволяет гарантировать корректность программного обеспечения. С другой стороны класс является неким шаблоном для создания объектов и предоставляет методы, которые могут применяться к этим объектам. Таким образом, понятие «класс» в большей степени относится ко времени исполнения, чем ко времени компиляции.

4. Поддержка наследования типов и классов от их предков. Подтип, или подкласс, должен наследовать атрибуты и методы от его супертипа, или суперкласса, соответственно.

5. Перегрузка в сочетании с полным связыванием. Методы должны применяться к объектам разных типов. Реализация метода должна зависеть от типа объектов, к которым данный метод применяется. Для обеспечения этой функциональности связывание имен методов в системе не должно выполняться до времени выполнения программы.

6. Вычислительная полнота. Язык манипулирования данными должен быть языком программирования общего назначения.

7. Набор типов данных должен быть расширяемым. Пользователь должен иметь средства создания новых типов данных на основе набора предопределенных системных типов. Более того, между способами использования системных и пользовательских типов данных не должно быть никаких различий.

6. Временные, или темпоральные базы данных -- это базы, хранящие данные, привязанные ко времени и имеющие средства управления такой информацией. Главное отличие темпоральных систем управления базами данных (СУБД) от обычных реляционных СУБД заключается в том, что для любого объекта, который был создан в момент времени t1 и был удален в момент времени t2, сохраняются все его состояния в этом временном интервале [t1, t2], тогда как в обычной СУБД существует только текущее на конкретный момент времени состояние объекта. Таким образом, в темпоральной базе данных хранится история изменений состояний объекта, и пользователь может получить информацию о состоянии записи в базе данных в любой момент времени из указанного промежутка.

7. Географические базы данных связаны с представлением объектов и явлений, происходящих на поверхности Земли. Географические объекты включают в себя страны, города, дороги, реки, горы, железнодорожные и телефонные линии сети, погодные условия и т. д. Представления баз данных принимают форму различных типов карт или различных видов графиков, которые выражают некоторые отношения между географическими объектами.

Пространственные базы данных включают в себя географические базы данных, но имеют более общий характер, потому что они могут быть связаны не со строго географическими явлениями. Например, пространственные базы данных могут хранить информацию об астрономической информации, такую, как галактики и звезды вселенной или макет интегральной схемы. Несмотря на это незначительное различие, термины, географические базы данных и базы пространственных данных, часто используются как взаимозаменяемые. Кроме того, термин географическая информационная система (ГИС) стал популярными вместо географической системы баз данных. Географическая информационная система или геоинформационная система (ГИС) - это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, анализ и отображение пространственных данных и связанных с ними непространственных, а также получение на их основе информации и знаний о географическом пространстве.

Считается, что географические или пространственные данные составляют более половины объема всей циркулирующей информации, используемой организациями, занимающимися разными видами деятельности, в которых необходим учет пространственного размещения объектов. ГИС ориентирована на обеспечение возможности принятия оптимальных управленческих решений на основе анализа пространственных данных.

Также существует пространственно-временная база данных, в которой одновременно поддерживается одно или более измерений в аспектах как пространства, так и времени.

8. Базы данных изображений.

Многие приложения, такие как медицинская диагностика и военная целевая идентификация, требуют поиска от большой базы данных изображения тех изображений, которые подобны новому изображению камеры. Это требует следующих задач:

* Аффинно-инвариантная мера сходства: когда плоский объект фотографируется с разных ракурсов фотографического изображения являющимися аффинными преобразованиями друг друга. Следовательно, если изображение хранится в базе данных изображений, а другой изображение видно камерой, причем оба изображения показывают один и тот же объект, там должна быть аффинно-инвариантная мера сходства между парами изображений.

* Эффективное индексирование: эффективное индексирование важно, когда база данных изображений содержит большое количество изображений. Сочетание этих двух задач трудно. В целом компьютерное исследование видения сосредотачивается на первой и пренебрегает второй, а исследование базы данных сосредоточено на второй и пренебрегает первой.

Исследователи компьютерного зрения предложили несколько аффинно-инвариантных мер подобия между парами картинок, например, минимальная мера расстояния Хаусдорфа, геометрическая техника хеширования и подобия меры на основе наименьших квадратов расстояния. Ни одна из этих мер не приводит к эффективному индексированию.

Исследователям баз данных предлагается эффективные методы индексирования на основе следующих свойств: формы или контура, цвет и цветной гистограммы, отнести реляционные графы, которые представляют пространственные отношения между объектами с помощью графа, и различные коэффициенты сжатия изображения. Ни одно из этих свойств не является аффинно-инвариантным.

9.Геномные базы данных.

GDB (Genome Data Base) крупнейшая база данных по структуре генома человека, созданная и поддерживаемая в университете Джонса Гопкинса (Балтимор, США). Кроме известных последовательностей нуклеотидов генома человека в ней хранится вся получаемая информация о генетических маркерах, зондах и контигах, ассоциированных с генетическими заболеваниями. Проводятся работы по включению в базу данных результатов физического картирования генома. Поддерживается база данных по менделевскому наследованию у человека, которая представляет собой каталог наследуемых признаков и наследственных заболеваний человека. [20]

Классификация БД по среде физического хранения:

· БД во вторичной памяти (традиционные): средой постоянного хранения является периферийная энергонезависимая память (вторичная память) -- как правило, жёсткий диск. В оперативную память СУБД помещает лишь кэш и данные для текущей обработки;

· БД в оперативной памяти (in-memory databases): все данные находятся в оперативной памяти;

· БД в третичной памяти (tertiary databases): средой постоянного хранения является отсоединяемое от сервера устройство массового хранения (третичная память), как правило, на основе магнитных лент или оптических дисков. Во вторичной памяти сервера хранится лишь каталог данных третичной памяти, файловый кэш и данные для текущей обработки; загрузка же самих данных требует специальной процедуры.

Классификация по содержимому:

Примеры:

· Географическая

· Историческая

· Научная

· Мультимедийная.

Классификация БД по степени распределённости:

· Централизованная, или сосредоточенная: БД, полностью поддерживаемая на одном компьютере.

· Распределённая: БД, составные части которой размещаются в различных узлах компьютерной сети в соответствии с каким-либо критерием.

o Неоднородная: фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами более одной СУБД

o Однородная: фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами одной и той же СУБД.

o Фрагментированная, или секционированная: методом распределения данных является фрагментирование (партиционирование, секционирование), вертикальное или горизонтальное.

o Тиражированная: методом распределения данных является тиражирование.

Классификация БД по способу доступа к данным:

· БД с локальным доступом;

· БД с удаленным (сетевым) доступом.

Системы централизованных БД с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:

- файл-сервер;

- клиент-сервер.

Архитектура файл-сервер предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы БД в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. Пользователи могут также создавать на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.

В архитектуре клиент-сервер подразумевается, что помимо хранения централизованной БД центральная машина (сервер БД) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) передаются по сети от сервера к клиенту.

2. Математическая модель баз данных

Определение 2.1 База данных (БД) - поименованная совокупность данных, относящихся к некоторой области приложения, обладающая определенной структурой, компонентами которой могут быть любые структурные единицы данных (элементы, группы, записи, файлы), связанные между собой определенным образом. Причем эти данные могут использоваться как в одной, так и в нескольких задачах, одним или несколькими пользователями.

Определение 2.2 Модель данных -- это совокупность структур данных и операций, позволяющих обрабатывать эти данные.

Определение 2.3 Модель данных -- это некоторая абстракция, которая, будучи приложима к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию, то есть сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязь между ними.

Структурные элементы БД: поле, запись, файл (таблица).

Определение 2.4 Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации -реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

· имя, например, ФИО;

· тип, например, символьный, числовой, календарный;

· длина, определяемая максимально возможным количеством символов, например, 15 байт;

· точность для числовых данных.

Определение 2.5 Запись - совокупность логически связанных полей.

Определение 2.6 Экземпляр записи - отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Определение 2.7. Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной структуры.

В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами: первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей).

Определение 2.8 Система управления базами данных (СУБД) - это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Основные функции СУБД:

1.Создание БД

· определение данных,

· инициализация файлов,

· ввод данных с формально-логическим контролем (контроль типов данных);

2.Справочная функция;

3.Журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

4.Обновление данных;

5.Управление данными во внешней памяти (на дисках);

6.Управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

7.Обеспечение целостности;

8.Обеспечение безопасности;

9.Поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

СУБД поддерживает определенную модель данных и функционирует в определенной операционной обстановке.

Определение 2.9 Обстановка - конфигурация технических средств и системно-программных средств.

Определение 2.10 Домен - это семантическое понятие, которое можно рассматривать как подмножество значений некоторого типа данных, имеющих определенный смысл.

Определение 2.11 Кортежи - это упорядоченная совокупность элементов доменов.

Определение 2.12 Первичный ключ - это атрибут или набор атрибутов, значение которых однозначно указывают на конкретный кортеж отношения. Первичный ключ должен быть минимальным набором атрибутов.

Определение 2.13 Нормализация - это удаление из таблицы повторяющихся данных путём их переноса в новые таблицы.

Определение 2.14 Алгебра множество объектов с заданной на нем совокупностью операции, замкнутых относительно этого множества, называемого основным множеством.

Определение 2. 15 Реляционная алгебра -- замкнутая система операций над отношениями в реляционной модели данных.

Определение 2. 16 Предикат это утверждение, истинность которого зависит от значения переменных, входящих в него. При конкретном наборе переменных предикат превращается в обычное высказывание, о котором можно сказать истинно оно или ложно.

3. Программные продукты баз данных

Рассмотрим конкретные программные продукты, относящиеся к классу СУБД. На самом общем уровне все СУБД можно разделить:

- на профессиональные, или промышленные;

- персональные (настольные).

Профессиональные (промышленные) СУБД представляют собой программную основу для разработки автоматизированных систем управления крупными экономическими объектами. На их базе создаются комплексы управления и обработки информации крупных предприятий, банков или даже целых отраслей.

Основные требования, которым должны удовлетворять профессиональные СУБД, являются:

- возможность организации совместной параллельной работы большого количества пользователей;

- масштабируемость, то есть возможность роста системы пропорционально расширению управляемого объекта;

- переносимость на различные аппаратные и программные платформы;

- устойчивость по отношению к сбоям различного рода, в том числе наличие многоуровневой системы резервирования хранимой информации;

- обеспечение безопасности хранимых данных и развитой структурированной системы доступа к ним.

3.1 Access

База данных -- это средство сбора и организации информации. В базах данных могут содержаться сведения о людях, продуктах, заказах и т. д. Многие базы данных изначально представляют собой список в текстовом процессоре или электронной таблице. По мере того как список разрастается, в нем накапливаются излишние и противоречивые данные. В форме списка эти данные становится все труднее понять, а возможности поиска или извлечения подмножеств данных для просмотра весьма ограничены. Когда возникают подобные проблемы, полезно перенести информацию в базу данных, созданную с помощью системы управления базами данных (СУБД), например Office Access 2007.

Компьютерная база данных представляет собой хранилище объектов. В одной базе данных может содержаться несколько таблиц. Например, система складского учета, в которой используются три таблицы, -- это не три базы данных, а одна, содержащая три таблицы. В базе данных Access таблицы сохраняются в одном файле вместе с другими объектами, такими как формы, отчеты, макросы и модули, если только база данных не предназначена специально для использования данных или кода из другого источника. Базы данных, созданные в формате Access 2007, имеют расширение имени файла ACCDB, а базы данных, созданные в более ранних форматах Access, -- расширение MDB. Приложение Access 2007 можно использовать для создания файлов в более ранних форматах файлов (например, Access 2000 и Access 2002-2003).

Приложение Access предоставляет следующие возможности:

· добавление новых данных в базу данных (например, новой позиции в складскую опись);

· изменение существующих данных в базе данных (например, изменение текущего размещения позиции на складе);

· удаление сведений (например, если позиция продана или отбракована);

· организация и просмотр данных различными способами;

· совместное использование данных посредством отчетов, сообщений электронной почты, внутренней сети или Интернета.

Компоненты базы данных Access

Далее представлено краткое описание компонентов обычной базы данных Access.

По внешнему виду таблица базы данных сходна с электронной таблицей, в которой данные располагаются в строках и столбцах. Поэтому электронные таблицы обычно легко импортируются в таблицы базы данных. Основное различие между хранением данных в электронной таблице и в базе данных -- способ организации данных.

Чтобы обеспечить наибольшую гибкость базы данных, необходимо распределить данные по таблицам так, чтобы избежать их избыточности. Например, если в базе хранятся сведения о сотрудниках, каждого из них следует один раз внести в таблицу, которая предназначена исключительно для хранения данных о сотрудниках. Данные о продуктах будут храниться в отдельной таблице, а данные о филиалах -- в другой. Эта процедура называется нормализацией. То есть нормализация - это удаление из таблицы повторяющихся данных путём их переноса в новые таблицы.

Каждую строку в таблице называют записью. Запись -- это место хранения отдельного элемента информации. Каждая запись состоит из одного или нескольких полей. Поля соответствуют столбцам таблицы. Например, в таблице с именем «Сотрудники» каждая запись (строка) может содержать сведения об определенном сотруднике, а каждое поле (столбец) -- сведения определенного типа, например имя, фамилию, адрес и т. п. Поля должны быть определены как конкретный тип данных: текст, дата или время, число или какой-либо иной тип.

Чтобы понять, что такое записи и поля, можно представить себе библиотечный каталог с карточками. Каждая карточка в ящике картотеки соответствует записи в базе данных. Каждый элемент сведений на отдельной карточке (автор, название и т. п.) соответствует полю в базе данных.

Связи между таблицами

В нормализованной реляционной базе данных связь двух таблиц характеризуется отношениями записей типа один-к-одному, один-ко-многим, многие-к-многим. Отношение один-к-одному предполагает, что каждой записи одной таблицы соответствует одна запись в другой. Отношение один-ко-многим предполагает, что каждой записи первой таблицы соответствует много записей другой таблицы, но каждой записи второй таблицы соответствует только одна запись в первой. Соответственно, связь многие-к-многим - это связь многих записей одной таблицы ко многим записям другой.

Для двух таблиц, находящихся в отношении один-ко-многим, устанавливается связь по уникальному ключу таблицы, представляющей в отношении сторону «один», - главной таблицы в связи. Во второй таблице, представляющей в отношении сторону «многие» и называемой подчинённой, этот ключ связи может быть либо частью уникального ключа, либо не входить в состав ключа. В подчинённой таблице ключ связи называется ещё внешним ключом.

Формы

Формы иногда называются окнами ввода данных. Это интерфейсы, которые используются для работы с данными и часто содержат кнопки для выполнения различных команд. Базу данных можно создать без помощи форм, просто вводя в таблицу данные в режиме таблицы. Однако большинство пользователей баз данных предпочитают просматривать, вводить и редактировать данные таблиц при помощи форм.

Формы позволяют работать с данными в удобном формате; кроме того, в них можно добавлять функциональные элементы, например кнопки команд. Программным путем этим кнопкам можно назначить выполнение разнообразных задач, таких как определение данных, отображаемых в форме, или открытие других форм или отчетов. Например, можно создать форму с именем «Форма клиента» для работы с данными клиента. В форме клиента может присутствовать кнопка, открывающая форму заказа, в которой создается новый заказ для данного клиента.

Формы также позволяют задавать условия работы других пользователей с информацией, содержащейся в базе данных. Например, можно создать форму со строго ограниченным набором отображаемых полей и разрешенных операций. Это помогает защитить данные и гарантировать правильность их ввода.

Отчеты

Отчеты служат для сбора и представления данных, содержащихся в таблицах. Обычно отчет позволяет ответить на определенный вопрос, например: «Сколько денег было получено от каждого клиента в этом году?», «В каких городах есть клиенты нашей компании?» Каждый отчет можно отформатировать так, чтобы представить сведения в наиболее удобном виде.

Отчет можно запустить в любое время, и он всегда будет отражать текущие сведения в базе данных. Обычно отчеты форматируют для печати, но их можно также просматривать на экране, экспортировать в другую программу или отправлять в виде сообщений электронной почты.

Запросы

Запросы являются основным рабочим инструментом базы данных и могут выполнять множество различных функций. Самая распространенная функция запросов -- извлечение определенных данных из таблиц. Данные, которые необходимо просмотреть, как правило, находятся в нескольких таблицах; запросы позволяют представить их в одной таблице. Кроме того, поскольку обычно не требуется просматривать все записи сразу, с помощью запросов можно, задав ряд условий, «отфильтровать» только нужные записи. Часто запросы служат источником записей для форм и отчетов.

Некоторые запросы предусматривают возможность обновления: это означает, что данные в основных таблицах можно изменять через таблицу запроса. Работая с запросом с возможностью обновления, следует помнить, что изменения фактически вносятся не только в таблицу запросов, но и в соответствующие таблицы базы данных.

Существует два основных вида запросов: запросы на выборку и запросы на изменение. Запрос на выборку просто извлекает данные и дает возможность пользоваться ими. Результаты такого запроса можно просмотреть на экране, распечатать или скопировать в буфер обмена. Кроме того, их можно использовать в качестве источника записей для формы или отчета.

Запрос на изменение, как следует из его названия, выполняет действия с данными. Запросы на изменение можно использовать для создания новых таблиц, добавления данных в существующие таблицы, обновления или удаления данных.

Макросы

Макросы в приложении Access можно рассматривать как упрощенный язык программирования, который позволяет добавлять функциональные возможности в базу данных. Например, кнопке команды в форме можно назначить макрос, который будет запускаться при нажатии этой кнопки. Макрос содержит последовательность действий для выполнения определенной задачи, например для открытия отчета, выполнения запроса или закрытия базы данных. Большинство операций с базой данных, выполняемых вручную, можно автоматизировать с помощью макросов, которые позволяют существенно экономить время.

Модули

Модули, как и макросы, являются объектами, которые можно использовать для добавления функциональных возможностей в базу данных. В то время как макросы создаются в приложении Access путем выбора макрокоманд из списка, модули пишутся на языке программирования Visual Basic для приложений (VBA). Модуль представляет собой набор описаний, операторов и процедур, которые хранятся в одном программном блоке. Модуль может быть либо модулем класса, либо стандартным модулем. Модули класса присоединяются к формам или отчетам и обычно содержат процедуры, предназначенные для формы или отчета, к которому они относятся. Стандартные модули содержат процедуры общего назначения, не связанные ни с одним другим объектом. Стандартные модули, в отличие от модулей класса, перечисляются в группе Модули в области переходов.

3.2 Oracle

Обзор архитектуры Oracle

Система Управления Реляционными Базами Данных (СУРБД) Oracle предназначена для одновременного доступа к большим объемам хранимой информации. СУРБД складывается из двух составляющих: База Данных (информация) и экземпляр (конкретная реализация системы). База данных состоит из физических файлов, хранящихся в системе, и из логических частей (например, схема БД). Эти файлы могут быть совершенно разными, их мы рассмотрим чуть далее. Экземпляр - это способ доступа к данным, который состоит из процессов и системной памяти.

Примечание: В связи с тем, что в Oracle8 появилась система объектов, корпорация Oracle иногда называет свой продукт объектно-ориентированной СУРБД (О-СУРБД). Однако, для ясности, будем называть ее просто СУРБД.

БД Oracle состоит из двух уровней: физический и логический. Физический уровень включает файлы, которые хранятся на диске, а логический уровень представляет компоненты физического уровня. Рассмотрим эти уровни более подробно.

Физический уровень.

Физический уровень включает три категории файлов:

1) один или более файлов данных - В этих файлах хранится информация, имеющаяся в БД. Вы можете иметь как один файл данных, так и сотни таких файлов. Информация из одной таблицы может быть разбросана по нескольким файлам данных (а несколько таблиц могут делить между собой пространство файлов данных). Распределение таблиц по нескольким файлам данных может значительно увеличить производительность системы. Количество файлов данных ограничено параметром MAXDATAFILES.

2) два или более файлов журналирования операций (redo log files) - Файлы журналирования операций содержат информацию, необходимую для процесса восстановления в случае сбоя системы. Файлы журналирования операций (называемые также просто журналом операций) хранят все изменения, которые произошли в БД. С помощью журнала операций восстанавливаются те изменения, которые были произведены, но не зафиксированы перед сбоем системы. Файлы журналирования операций должны быть очень хорошо защищены против аппаратных сбоев (как на программном, так и на аппаратном уровне). Если информация журнала операций будет утеряна, то Вы не сможете восстановить систему.

3) один или более управляющих файлов - Управляющие файлы содержат информацию, необходимую для запуска экземпляра Oracle (в том числе расположение файлов данных и файлов журналирования операций). Управляющие файлы должны быть хорошо защищены. Oracle предоставляет механизм для хранения нескольких копий управляющих файлов.

Логический уровень.

Логический уровень составляют следующие элементы:

· Одно или несколько табличных пространств;

· Схема БД, состоящая из таблиц, кластеров, индексов, представлений, хранимых процедур и т.д.

Табличные пространства и файлы данных

База данных разделяется на одно или более логических частей, называемых табличными пространствами. Табличные пространства используются для логической группировки данных между собой. Например, Вы можете определить одно табличное пространство для бухгалтерских данных, а другое для складских. Сегментирование групп по табличным пространствам упрощает администрирование этих групп. Каждое табличное пространство состоит из одного или более файлов данных. Используя несколько файлов данных для одного табличного пространства, можно распределить их по разным дискам, увеличив тем самым скорость ввода-вывода и, соответственно, производительность системы.

Таким образом, БД Oracle состоит из табличных пространств, которые, в свою очередь, состоят из файлов данных. А файлы данных могут быть разбросаны по нескольким физическим дискам.

В процессе создания БД Oracle автоматически создается табличное пространство SYSTEM. Хотя для небольших баз данных может хватить этого табличного пространства, но все же следует создать дополнительные табличные пространства для пользовательских данных. В табличном пространстве SYSTEM хранится словарь данных. В словаре данных содержится информация о таблицах, индексах, кластерах и т.д.

Сегменты, экстенты и блоки данных

В СУБД Oracle контроль над дисковым пространством происходит с использованием специальных логических структур. Эти структуры следующие:

· блоки данных - Это наименьшая единица хранения данных в БД Oracle. Блок БД содержит заголовочную информацию о себе, и данные.

· экстенты - Экстент состоит из блоков данных.

· сегменты - Сегмент состоит из совокупности экстентов, содержащих определенный вид данных.

Сегменты

БД Oracle использует четыре типа сегментов:

· сегмент данных - хранит пользовательские данные.

· индексный сегмент - содержит индексы.

· сегмент отката - хранит информацию отката, используемую при возврате к предыдущему состоянию БД.

· временный (промежуточный) сегмент - создается в случае, если для выполнения SQL-выражения необходимо дополнительное рабочее пространство. Эти сегменты уничтожаются сразу после выполнения SQL-команд. Промежуточные сегменты используются также в разнообразных операциях с БД, например, при сортировке.

Экстенты

Экстенты являются строительными блоками сегментов, и, в тоже время, состоят из блоков данных. Экстенты используются для минимизации неиспользуемого (пустого) пространства хранилища. По мере увеличения количества данных в табличных пространствах, экстенты используются для хранения тех данных, которые могут разрастаться. Таким образом, несколько табличных пространств могут делить между собой пространство хранилища без предопределения разделов этих табличных пространств.

При создании табличного пространства, Вы можете указать минимальное число определения экстент, а также число экстент, добавляемых при заполнении уже определенных. Это распределение позволяет вам контролировать пространство хранилища БД.

Блоки данных

Это наименьшие единицы БД Oracle. Они физически хранятся на диске. Блоки данных на большинстве систем 2Кб (2048 байт), но Вы можете изменить этот размер на свое усмотрение для увеличения эффективности работы системы.

4. Язык программирования SQL

SQL (Structured Query Language) -- Структурированный Язык Запросов -- стандартный язык запросов по работе с реляционными БД. Язык SQL появился после реляционной алгебры, и его прототип был разработан в конце 70-х годов в компании IBM Research. Он был реализован в первом прототипе реляционной СУБД фирмы IBM System R. В дальнейшем этот язык применялся во многих коммерческих СУБД и в силу своего широкого распространения постепенно стал стандартом «де-факто» для языков манипулирования данными в реляционных СУБД.

4.1 Основные понятия, определения, операторы. Структура SQL

В отличие от реляционной алгебры, где были представлены только операции запросов к БД, SQL является полным языком, в нем присутствуют не только операции запросов, но и операторы, соответствующие DDL -- Data Definition Language -- языку описания данных. Кроме того, язык содержит операторы, предназначенные для управления (администрирования) баз данных. SQL содержит разделы, представленные в таблице 4.1:

Таблица 4.1 Операторы определения данных DDL

Оператор	Смысл	Действие
CREATE TABLE	Создать таблицу	Создает новую таблицу в БД
DROP TABLE	Удалить таблицу	Удаляет таблицу из БД
ALTER TABLE	Изменить таблицу	Изменяет структуру существующей таблицы или ограничения целостности, задаваемые для данной таблицы
CREATE VIEW	Создать представление	Создает виртуальную таблицу, соответствующую некоторому SQL-запросу
ALTER VIEW	Изменить представление	Изменяет ранее созданное представление
DROP VIEW	Удалить представление	Удаляет ранее созданное представление
CREATE INDEX	Создать индекс	Создает индекс для некоторой таблицы для обеспечения быстрого доступа по атрибутам, входящим в индекс
DROP INDEX	Удалить индекс	Удаляет ранее созданный индекс

Таблица 4.2 Операторы манипулирования данными Data Manipulation Language (DMP)

Оператор	Смысл	Действие
DELETE	Удалить строки	Удаляет одну или несколько строк, соответствующих условиям фильтрации, из базовой таблицы. Применение оператора согласуется с принципами поддержки целостности, поэтому этот оператор не всегда может быть выполнен корректно, даже если синтаксически он записан правильно
INSERT	Вставить строку	Вставляет одну строку в базовую таблицу. Допустимы модификации оператора, при которых сразу несколько строк могут быть перенесены из одной таблицы или запроса в базовую таблицу
UPDATE	Обновить строку	Обновляет значения одного или нескольких столбцов в одной или нескольких строках, соответствующих условиям фильтрации

Таблица 4.3 Язык запросов Data Query Language (DQL)

Оператор	Смысл	Действие
SELECT	Выбрать строки	Оператор, заменяющий все операторы реляционной алгебры и позволяющий сформировать результирующее отношение, соответствующее запросу

Таблица 4.4 Средства управления транзакциями

Оператор	Смысл	Действие
COMMIT	Завершить транзакцию	Завершить комплексную взаимосвязанную обработку информации, объединенную в транзакцию
ROLLBACK	Откатить транзакцию	Отменить изменения, проведенные в ходе выполнения транзакции
'SAVEPOINT	Сохранить промежуточную точку выполнения транзакции	Сохранить промежуточное состояние БД, пометить его для того, чтобы можно было в дальнейшем к нему вернуться

Таблица 4.5 Средства администрирования данных

Оператор	Смысл	Действие
ALTER DATABASE	Изменить БД	Изменить набор основных объектов в базе данных, ограничений, касающихся всем базы данных
ALTER -DBAREA	Изменить область хранения БД	Изменить ранее созданную область хранения
Оператор	Смысл	Действие
ALTER PASSWORD	Изменить пароль	Изменить пароль для всей базы данных
CREATE DATABASE	Создать БД	Создать новую базу данных, определив основные параметры для нее
CREATE DBAREA	Создать область хранения	Создать новую область хранения и сделать ее доступной для размещения данных
DROP DATABASE	Удалить БД	Удалить существующую базу данных (только в том случае, когда вы имеете право выполнить это действие)
DROP DBAREA	Удалить область хранения БД	Удалить существующую область хранения (если в ней на настоящий момент не располагаются активные данные)
GRANT	Предоставить права	Предоставить нрава доступа на ряд действий над некоторым объектом БД
REVOKE	Лишить прав	Лишить прав доступа к некоторому объекту или некоторым действиям над объектом

Таблица 4.6 Программный SQL

Оператор	Смысл	Действие
DECLARE	Определяет курсор для запроса	Задает некоторое имя и определяет связанный с ним запрос к БД, который соответствует виртуальному набору данных
OPEN	Открыть курсор	Формирует виртуальный набор данных, соответствующий описанию указанного курсора и текущему состоянию БД
FETCH	Считать строку из множества строк, определенных курсором	Считывает очередную строку, заданную параметром команды из виртуального набора данных, соответствующего открытому курсору
CLOSE	Закрыть курсор	Прекращает доступ к виртуальному набору данных, соответствующему указанному курсору
PREPARE	Подготовить оператор SQL к динамическому выполнению	Сгенерировать план выполнения запроса, соответствующего заданному оператору SQL

В коммерческих СУБД набор основных операторов расширен. В большинство СУБД включены операторы определения и запуска хранимых процедур и операторы определения триггеров.

Типы данных. база данный код информационный

В языке SQL поддерживаются следующие типы данных:

· CHARACTER(n) или CHAR(n) -- символьные строки постоянной длины в n символов. При задании данного типа под каждое значение всегда отводится n символов, и если реальное значение занимает менее, чем n символов, то СУБД автоматически дополняет недостающие символы пробелами.

· NUMERIC[(n,m)] -- точные числа, здесь n -- общее количество цифр в числе, m -- количество цифр слева от десятичной точки.

· DECIMAL[(n,m)] -- точные числа, здесь n -- общее количество цифр в числе, m -- количество цифр слева от десятичной точки.

· DEC[(n,m)] - то же, что и DECIMAL[(n,m)].

· INTEGER или INT -- целые числа.

· SMALLINT -- целые числа меньшего диапазона.

· FLOAT[(n)] -- числа большой точности, хранимые в форме с плавающей точкой. Здесь n -- число байтов, резервируемое под хранение одного числа. Диапазон чисел определяется конкретной реализацией.

· REAL -- вещественный тип чисел, который соответствует числам с плавающей точкой, меньшей точности, чем FLOAT.

· DOUBLE PRECISION специфицирует тип данных с определенной в реализации точностью большей, чем определенная в реализации точность для REAL.

· VARCHAR(n) -- строки символов переменной длины.

· NCHAR(N) -- строки локализованных символов постоянной длины.

· NCHAR VARYING(n) -- строки локализованных символов переменной длины.

· BIT(n) -- строка битов постоянной длины.

· BIT VARYING(n) -- строка битов переменной длины.

· DATE -- календарная дата.

· ТIMESТАМР(точность) -- дата и время.

· INTERVAL -- временной интервал.

В стандарте SQL определены встроенные функции:

· BIT_LENGTH(cтpoкa) -- количество битов в строке;

· САSТ(значение AS тип данных) -- значение, преобразованное в заданный тип данных;

· CHAR_LENGTH(cтpoкa) -- длина строки символов;

· CONVERT(cтpoкa USING функция) -- строка, преобразованная в соответствии с указанной функцией;

· CURRENT_DATE - текущая дата;

· CURRENT_TIME(точность) -- текущее время с указанной точностью;

· CURRENT_TIMESTAMP(точность) -- текущие дата и время с указанной точностью;

· LOWER(cтpокa) -- строка, преобразованная к верхнему регистру;

· OCTED_LENGTH(строка) -- число байтов в строке символов;

· POSITION(первая строка IN вторая строка) -- позиция, с которой начинается вхождение первой строки во вторую;

· SUBSTRING(cтpoкa FROM n FOR длина) -- часть строки, начинающаяся с n-го символа и имеющая указанную длину;

· TRANSLATE(строка USING функция) -- строка, преобразованная с использованием указанной функции;

· TRIM(BOTH символ FROM строка) -- строка, у которой удалены все первые и последние символы;

· TRIM(LEADING символ FROM строка ) -- строка, в которой удалены все первые указанные символы;

· TRIM(TRAILING символ FROM строка) -- строка, в которой удалены последние указанные символы;

· UPPER(строка) -- строка, преобразованная к верхнему регистру.

Оператор выбора SELECT

Язык запросов (Data Query Language) в SQL состоит из единственного оператора SELECT. Этот единственный оператор поиска реализует все операции реляционной алгебры. Кажется просто, всего один оператор. Однако писать запросы на языке SQL (грамотные запросы) сначала совсем не просто. Надо учиться, так же как надо учиться решать математические задачки или составлять алгоритмы для решения непростых комбинаторных задач. Один и тот же запрос может быть реализован несколькими способами, и, будучи все правильными, они, тем не менее, могут существенно отличаться по времени исполнения, и это особенно важно для больших баз данных.

Синтаксис оператора SELECT имеет следующий вид:

SELECT [ALL | DISTINCT] «Список полей>|*)

FROM <Список таблиц>

[WHERE <Предикат-условие выборки или соединения>]

[GROUP BY <Список полей результата>]

[HAVING <Предикат-условие для группы>]

[ORDER BY <Список полей, по которым упорядочить вывод>]

Здесь ключевое слово ALL означает, что в результирующий набор строк включаются все строки, удовлетворяющие условиям запроса. Значит, в результирующий набор могут попасть одинаковые строки. И это нарушение принципов теории отношений (в отличие от реляционной алгебры, где по умолчанию предполагается отсутствие дубликатов в каждом результирующем отношении). Ключевое слово DISTINCT означает, что в результирующий набор включаются только различные строки, то есть дубликаты строк результата не включаются в набор.

Символ *. (звездочка) означает, что в результирующий набор включаются все столбцы из исходных таблиц запроса.

В разделе FROM задается перечень исходных отношений (таблиц) запроса.

В разделе WHERE задаются условия отбора строк результата или условия соединения кортежей исходных таблиц, подобно операции условного соединения в реляционной алгебре.

В разделе GROUP BY задается список полей группировки.

В разделе HAVING задаются предикаты-условия, накладываемые на каждую группу.

В части ORDER BY задается список полей упорядочения результата, то есть список полей, который определяет порядок сортировки в результирующем отношении. Например, если первым полем списка будет указана Фамилия, а вторым Номер группы, то в результирующем отношении сначала будут собраны в алфавитном порядке студенты, и если найдутся однофамильцы, то они будут расположены в порядке возрастания номеров групп.

В выражении условий раздела WHERE могут быть использованы следующие предикаты:

· Предикаты сравнения { =, <>, >,<, >=,<= }, которые имеют традиционный смысл.

· Предикат Between A and В -- принимает значения между А и В. Предикат истинен, когда сравниваемое значение попадает в заданный диапазон, включая границы диапазона. Одновременно в стандарте задан и противоположный предикат Not Between A and В, который истинен тогда, когда сравниваемое значение не попадает в заданный интервал, включая его границы.

· Предикат вхождения в множество IN (множество) истинен тогда, когда сравниваемое значение входит в множество заданных значений. При этом множество значений может быть задано простым перечислением или встроенным подзапросом. Одновременно существует противоположный предикат NOT IN (множество), который истинен тогда, когда сравниваемое значение не входит в заданное множество.

· Предикаты сравнения с образцом LIKE и NOT LIKE. Предикат LIKE требует задания шаблона, с которым сравнивается заданное значение, предикат истинен, если сравниваемое значение соответствует шаблону, и ложен в противном случае. Предикат NOT LIKE имеет противоположный смысл.

По стандарту в шаблон могут быть включены специальные символы:

o символ подчеркивания (_) -- для обозначения любого одиночного символа;

o символ процента (%) -- для обозначения любой произвольной последовательности символов;

o остальные символы, заданные в шаблоне, обозначают самих себя.

· Предикат сравнения с неопределенным значением IS NULL. Понятие неопределенного значения было внесено в концепции баз данных позднее. Неопределенное значение интерпретируется в реляционной модели как значение, неизвестное на данный момент времени. Это значение при появлении дополнительной информации в любой момент времени может быть заменено на некоторое конкретное значение. При сравнении неопределенных значений не действуют стандартные правила сравнения: одно неопределенное значение никогда не считается равным другому неопределенному значению. Для выявления равенства значения некоторого атрибута неопределенному применяют специальные стандартные предикаты:

<имя атрибута>IS NULL и <имя атрибута> IS NOT NULL.

Если в данном кортеже (в данной строке) указанный атрибут имеет неопределенное значение, то предикат IS NULL принимает значение «Истина» (TRUE), а предикат IS NOT NULL -- «Ложь» (FALSE), в противном случае предикат IS NULL принимает значение «Ложь», а предикат IS NOT NULL принимает значение «Истина».

В условиях поиска могут быть использованы все рассмотренные ранее предикаты.

Отложив на время знакомство с группировкой, рассмотрим детально первые три строки оператора SELECT:

· SELECT -- ключевое слово, которое сообщает СУБД, что эта команда -- запрос. Все запросы начинаются этим словом с последующим пробелом. За ним может следовать способ выборки -- с удалением дубликатов (DISTINCT) или без удаления (ALL, подразумевается по умолчанию). Затем следует список перечисленных через запятую столбцов, которые выбираются запросом из таблиц, или символ '*' (звездочка) для выбора всей строки. Любые столбцы, не перечисленные здесь, не будут включены в результирующее отношение, соответствующее выполнению команды. Это, конечно, не значит, что они будут удалены или их информация будет стерта из таблиц, потому что запрос не воздействует на информацию в таблицах -- он только показывает данные.

...