VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

ВВЕДЕНИЕ

Под базой данных обычно понимается именованная совокупность данных, отображающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Характерной чертой баз данных является постоянство: данные постоянно накапливаются и используются; состав и структура данных, необходимых для решения тех или иных прикладных задач, обычно постоянны и стабильны во времени; отдельные или даже все элементы данных могут меняться, но это и есть проявление постоянства – постоянная актуальность.

Информация в базах данных может быть организована по-разному. Чаще всего используется табличный способ.

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирование содержимого и визуализации информации.

СУБД Access входит в состав широко распространенного семейства офисных приложений Microsoft Office. Microsoft Access на сегодняшний день является одним из самых распространенных настольных приложений для работы с базами данных. Достоинством Access является возможность создания СУБД (т.е. программы управления) без программирования. Однако, для сложных СУБД применение программирования на встроенном языке Visual Basic for Applications (VBA) позволяет повысить эффективность системы управления.

Основным элементом базы данных является таблица. Столбцы таблицы называются полями, а строки — записями. Первым этапом создания таблицы базы данных является задание ее структуры. Вторым — ввод и редактирование записей в таблицу. База данных считается созданной, даже если она пустая.

В информационном обществе в настоящее время разработка баз данных является весьма актуальной задачей. Целью данного курсового проекта является создание реляционной базы данных на тему: «Американский джаз».

1 Базы данных и системы управления базами данных.

1.1 Базы данных.

Потоки информации, циркулирующие в мире, который нас окружает, огромны. Во времени они имеют тенденцию к увеличению. Поэтому в любой организации, как большой, так и маленькой, возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Некоторые организации используют для этого шкафы с папками, но большинство предпочитают компьютеризированные способы – базы данных, позволяющие эффективно хранить, структурировать и систематизировать большие объемы данных. И уже сегодня без баз данных невозможно представить работу большинства финансовых, промышленных, торговых и прочих организаций. Базы данных составляют основу компьютерного обеспечения информационных процессов, входящих практически во все сферы человеческой деятельности.

Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование клиент/серверных технологий позволяют сберечь значительные средства, а главное и время для получения необходимой информации, а также упрощают доступ и ведение, поскольку они основываются на комплексной обработке данных и централизации их хранения.

Целью создания баз данных, как разновидности информационной технологии и формы хранения данных, является построение системы данных, не зависящих от принятых алгоритмов (программного обеспечения), применяемых технических средств и физического расположения данных в ЭВМ; обеспечивающих непротиворечивую и целостную информацию при нерегламентируемых запросах. База данных предполагает многоцелевое ее использование (несколько пользователей, множество форм документов и запросов одного пользователя). При этом она должна поддерживаться в среде ЭВМ единым программным обеспечением.

1.2 Иерархическая модель данных.

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры является дерево (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема иерархической модели данных

Дерево представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимается совокупность атрибутов, описывающих объекты.

В модели имеется корневой узел (корень дерева), который находится на самом верхнем уровне и не имеет узлов, стоящих выше него. У одного дерева может быть только один корень. Остальные узлы, называемые порожденными, связаны между собой следующим образом: каждый узел имеет только один исходный, находящийся на более высоком уровне, и любое число подчиненных узлов на следующем уровне.

К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения операций над данными. Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями.

1.3 Сетевая модель данных.

Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема сетевой модели данных

Она состоит из набора записей и набора соответствующих связей. На формирование связи особых ограничений не накладывается. Если в иерархических структурах запись-потомок могла иметь только одну запись-предка, то в сетевой модели данных запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков (сводных родителей).

Физическое размещение данных в базах сетевого типа может быть организовано практически теми же методами, что и в иерархических базах данных.

Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей. Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы базы данных, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в базе данных обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями.

1.4 Реляционная модель данных.

Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IBM Эдгаром Коддом и основывается на понятии отношение (relation). Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является привычная для человеческого восприятия двумерная таблица (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема реляционной модели данных

Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам - атрибуты отношения. С помощью одной таблицы удобно описывать простейший вид связей между данными, а именно: деление одного объекта (явления, сущности, системы и прочее), информация о котором хранится в таблице, на множество подобъектов, каждому из которых соответствует строка или запись таблицы. При этом каждый из подобъектов имеет одинаковую структуру или свойства, описываемые соответствующими значениями полей записей. Поскольку в рамках одной таблицы не удается описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц.

Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми. Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.

1.5 СУБД Microsoft Access.

СУБД Access является системой управления базами данных реляционного типа. Данные хранятся в такой базе в виде таблиц, строки (записи) которых состоят из наборов полей определенных типов. С каждой таблицей могут быть связаны индексы (ключи), задающие нужные пользователю порядки на множестве строк. Таблицы могут иметь однотипные поля (столбцы), и это позволяет устанавливать между ними связи, выполнять операции реляционной алгебры. Типичными операциями над базами данных являются определение, создание и удаление таблиц, модификация определений (структур, схем) существующих таблиц, поиск данных в таблицах по определенным критериям (выполнение запросов), создание отчетов о содержимом базы данных.

СУБД позволяет задавать типы данных и способы их хранения. Можно также задать критерии (условия), которые СУБД будет в дальнейшем использовать для обеспечения правильности ввода данных. В самом простом случае условие на значение должно гарантировать, что не будет введен случайно в числовое поле буквенный символ. Другие условия могут определять область или диапазоны допустимых значений вводимых данных.

Microsoft Access предоставляет максимальную свободу в задании типа данных. Для уверенности, что в базе хранятся только корректные значения, можно задавать условия на значения различной степени сложности. Для обработки данных базовых таблиц используется мощный язык SQL. Используя SQL можно выделить из одной или нескольких таблиц необходимую для решения конкретной задачи информацию. Access значительно упрощает задачу обработки данных.

Microsoft Access спроектирован таким образом, что он может быть использован как в качестве самостоятельной СУБД на отдельной рабочей станции, так и в сети – в режиме «клиент-сервер». Поскольку в Microsoft Access к данным могут иметь доступ одновременно несколько пользователей, в нем предусмотрены надежные средства защиты и обеспечения целостности данных.

В процессе научных исследований, посвященных тому, как именно должна быть устроена СУБД, предлагались различные способы реализации. Самым жизнеспособным из них оказалась предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) трехуровневая система организации базы данных, изображенная на рисунке 4.

Рисунок 4 - Трехуровневая модель системы управления базой данных

1. Уровень внешних моделей - самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое "видение" данных, который определяет точку зрения на базы данных отдельных приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Например, система распределения работ использует сведения о квалификации сотрудника, но ее не интересуют сведения об окладе, домашнем адресе и телефоне сотрудника, и обратное, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.

2. Концептуальный уровень - центральное управляющее звено. Здесь база данных представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной базой данных. Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов реального мира.

3. Физический уровень – представляет собой данные, расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных на внешних носителях информации.

Данная архитектура позволяет обеспечить логическую (между уровнями 1 и 2) и физическую (между уровнями 2 и 3) независимость при работе с данными. Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных. Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной базой данных.

Выделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления базой данных.

1.6 Типы данных и объекты базы данных.

Таблицы баз данных, как правило, допускают работу с гораздо большим количеством разных типов данных. Так, например, базы данных Microsoft Access работают со следующими типами данных.

Текстовый – тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера.

Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.

Поле Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста.

Дата/время – тип данных для хранения календарных дат и текущего времени

Денежный – тип данных для хранения денежных сумм.

Счетчик – специальный тип данных для натуральных чисел с автоматическим наращиванием.

Логический – тип для хранения логических данных.

Гиперссылка – специальное поле для хранения адресов URL Web-объектов Интернета.

Мастер подстановок – это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать их из раскрывающегося списка.

Объекты базы данных.

Таблицы – это основные объекты любой базы данных. Во-первых, в таблицах хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хранят и структуру базы (поля, их типы и свойства).

Запросы - служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции как отбор данных, их сортировку и фильтрацию. С помощью запросов можно выполнять преобразования данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнения таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое. Существуют следующие виды запросов:

1) Запрос на выборку. Запросы на выборку данных из нескольких таблиц; предназначены для решения логических информационных задач и подразделяются на три группы:

Запросы на сочетание строятся на основе операции скалярного произведения реляционных таблиц и по смыслу направлены на формирование полного набора сочетаний строк-записей, представленных в исходных таблицах.

Запросы на объединение таблиц реализуют операцию объединения реляционных таблиц и решают задачи создания наборов данных, объединяющих однотипные по смыслу записи (по группам однотипных полей) из нескольких таблиц.

При формировании набора данных по запросам на выборку требуется проводить вычисления или операции по обработке отбираемых данных. Такие возможности предоставляются через вычисляемые поля и групповые операции. При создании вычисляемого поля в бланке к списку отбираемых полей добавляется выражение, по которому вычисляется новое поле. Главное значение в процессе отбора данных имеет группирование данных по значениям какого-либо поля и осуществление операций над сгруппированными записями. Групповые операции осуществляются на основе статистических функций, таких как:

• SUM (выражение) – вычисляет сумму набора значений;

• AVG (выражение) – среднее арифметическое набора чисел;

• Min (выражение) – минимальное значение из набора значений;

• Max (выражение) –максимальное значение из набора значений;

• Count (выражение) –количество записей, содержащихся в наборе.

Элементы выражения в запросах могут быть связаны следующими операторами:

• арифметическими операторами: *, -, /, ^;

• операторами для задания диапазона значений в окне конструктора запросов: > (больше), >= (не менее), < (меньше),

Код для цитирования: Скопировать