Возможно, вы еще не знаете, что входит в понятие базы данных, но то, что вы ими постоянно пользуетесь абсолютно точно. Каждый раз, когда вы что-то ищете в поисковике, вы используете базу данных. Когда вы вводите свои логин и пароль для входа на какой-нибудь сервис, они сравниваются со значениями, которые хранятся в базе данных этого сервиса.

Несмотря на то, что мы постоянно используем базы данных, для многих остается непонятным, что же это такое на самом деле. И связано это отчасти с тем, что одни и те же термины, относящиеся к базам данных, используются людьми для определения совершенно разных вещей.

Давайте разберемся с терминами и понятиями баз данных:

База данных - набор сведений, хранящихся некоторым упорядоченным способом. Можно сравнить базу данных со шкафом, в котором хранятся документы. Иными словами, база данных - это хранилище данных. Сами по себе базы данных не представляли бы интереса, если бы не было систем управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных - это совокупность языковых и программных средств, которая осуществляет доступ к данным, позволяет их создавать, менять и удалять, обеспечивает безопасность данных и т.д. В общем СУБД - это система, позволяющая создавать базы данных и манипулировать сведениями из них. А осуществляет этот доступ к данным СУБД посредством специального языка - SQL.

SQL - язык структурированных запросов, основной задачей которого является предоставление простого способа считывания и записи информации в базу данных.

Итак, простейшая схема работы с базой данных выглядит примерно так:

По характеру использования СУБД делят на однопользовательские (предназначенные для создания и использования БД на персональном компьютере) и многопользовательские (предназначенные для работы с единой БД нескольких компьютеров, объединенных в локальные сети). Вообще деление по характеру использования можно представить следующей схемой:

Не вдаваясь далее в подробности, отметим, что на сегодняшний день число используемых СУБД исчисляется десятками. Наиболее известные однопользовательские СУБД - Microsoft Visual FoxPro и Access, многопользовательские - MS SQL Server, Oracle и MySQL.

В этих уроках мы будем использовать СУБД MySQL. Во-первых, она бесплатная, а во-вторых, она является стандартом де-факто у российских хост-провайдеров. Но об этом позже, а пока вернемся к основам. В определении базы данных говорится, что это сведения, которые упорядочены некоторым образом. А как собственно они упорядочены? Об этом и пойдет речь в следующем уроке.

Эта статья посвящена понятию базы данных. Различные базы данных сегодня активно используются при работе с ПК - персональными компьютерами. Для краткости введем принятую аббревиатуру и для базы данных - БД.

Что такое база данных: определение и функции

На вопрос, что такое база данных, информатика дает очень четкий ответ.

Базой данных (БД) называется совокупность материалов, которые систематизированы таким образом, чтобы их было легко найти и обработать с помощью ПК или другой ЭВМ (электронно-вычислительной машины). Под материалами может пониматься все, что угодно: статьи, различные документы, отчеты и т.д.

БД называется также такая совокупность данных, которая хранится на ПК в соответствии с определенной схемой.

Существует и еще одно определение: БД - это набор перманентных данных, которые используются различными программными системами какой-либо организации.

Исходя из этих определений, нетрудно догадаться, для чего нужна база данных для ПК. Различные БД используются для систематизации и хранения большого количества однотипных документов и быстрого доступа к ним. Помните, когда вы раньше приходили в какую-нибудь крупную библиотеку, сколько времени у библиотекаря занимало нахождение интересующей вас книги? А ведь не всегда можно сразу даже вспомнить, есть ли какой-то материал в картотеке. Теперь эта проблема решена. Достаточно открыть на своем компьютере интересующую БД и набрать в поиске интересующее название. Быстрое нахождение и обработка интересующей информации из списка - вот для чего предназначена база данных и программы, оперирующие различными БД. Современные БД и программы, с помощью которых они обрабатываются, оказывают неоценимую помощь людям различных профессий, которые вынуждены работать с большими объемами однотипной информации. Это прежде всего торговые работники, библиотекари, работники медицинских учреждений, бухгалтеры.

Что такое реляционная база данных

Реляционной БД называется такая БД, которая основана на реляционной модели данных. Более точное определение мы приведем, так сказать, из первых уст. Напомним, что реляционную модель данных предложил и впоследствии реализовал американский математик Кодд в 1970 году. А в статье от 1985 года он же сформулировал 12 правил, по которым можно определить, что данная БД является реляционной. Приведем их здесь.

1. Правило информации. Вся информация в БД должна быть представлена только в виде значений, содержащихся в таблицах, то есть на логическом уровне.
2. Гарантированный доступ. Доступ к каждому элементу БД должен осуществляться с помощью имени таблицы имени столбца и первичного ключа.
3. Поддержка недействительных значений. Нулевые значения в БД должны использоваться для представления отсутствующих данных и должны отличаться от любых числовых символов и символа пробела.
4. Динамический каталог. Описание БД на логическом уровне представляется в таком же виде, что и основные данные.
5. Исчерпывающий подъязык данных. В реляционной БД должен существовать особый символьный язык с четким синтаксисом, который поддерживает различные элементы самой БД: обработку, определение данных, границы транзакций и т.п.
6. Обновление представлений. Делает доступными все представления, которые возможно обновить.
7. Добавление, обновление и удаление. Возможность работать с БД при этих операциях.
8. Независимость физических данных.
9. Независимость логических данных.
10. Независимость условий целостности. Существование возможности определения условий целостности, особые для каждой реляционной БД.
11. Независимость распространения. То есть независимость от условий конкретного пользователя.
12. Правило единственности. Это отсутствие возможности использования низкоуровневого языка для обработки данных на языке высокого уровня (в случае нескольких записей сразу, например).

В статье рассказывается о роли баз данных в современных реалиях и сформировано определение. Помимо этого, указываются виды баз данных и их классификация на основе структуры хранения данных. MySQL как эталонная СУБД для хранения данных в интернет-пространстве.

Ещё до появления информационных технологий у людей возникала необходимость в упорядоченном хранении тех или иных данных. Для удобства их разделяли по определённому признаку, объединяли в группы, создавали иерархическое представление и применяли множество других способов.

С развитием компьютерной техники и интернета большинство методов, которые ранее использовались в библиотеках и архивах, были взяты за основу для хранения данных уже на носителях информации. В случае с интернет-пространствам данные хранятся на конкретном носителе, который присутствует в серверной машине. Сервер под размещение базы данных можно заказать у Rackstore .

База данных с точки зрения информатики - это хранение информации в упорядоченном виде, следуя определённой, заранее установленной разработчиком, системе.

Выделяются следующие виды баз данных по структуре:

• иерархические;
• сетевые;
• реляционные;

Рассмотрим каждый из них.

Иерархическая база данных

Под иерархической понимается такая база данных, в которой хранение данных и их структурирование осуществляется по принципу разделения элементов на родительские и дочерние. Преимуществом таких баз является лёгкость в чтении запрашиваемой информации и её быстрое предоставление пользователю.

Компьютер способен быстро ориентироваться в ней. Иерархический принцип взят за основу в структурировании файлов и папок в операционной системе Windows, а реестр хранит информацию о параметрах работы тех или иных приложений в структурированном иерархическим способом виде.

Все интернет-ресурсы также построены по иерархическому принципу, так как при его использовании ориентироваться в рамках сайта очень легко.

В качестве примера можно привести базу данных на языке XML, содержащую в себе очерки о состоянии сельского хозяйства в регионах России. В этом случае родительским элементом выступит государство, далее пойдёт разделение на субъекты, а в рамках субъектов будет своё разветвление. В данном случае от верхнего элемента к нижнему идёт строго одно обращение.

Сетевая база данных

Под сетевой базой данных понимается модифицированная иерархическая. Её особенность заключается в том, что элементы могут быть связаны с друг другом в нарушение иерархии. То есть дочерний элемент одновременно может иметь несколько предков.

В этом случае также примером выступает база данных на основе языка XML.

Реляционная база данных

Под данным типом баз данных понимается их представление в рамках двумерной таблицы. Она имеет несколько столбцов, в которых устанавливаются такие параметры, как, например, тип вводимых данных (текст, число, дата и др.).

Таблица здесь является способом хранения введённых в неё данных и способна реагировать на любые обращения со стороны СУБД. Главная проблема в работе с реляционными базами данных состоит в их правильном проектировании.

Во время проектирования базы данных следует учесть следующие два фактора:

1. база данных должна быть компактной и не содержать избыточных компонентов;
2. обработка базы данных должны происходить просто.

Проблема в том, что эти факторы друг другу противоречат. А ведь проектирование - важнейший момент при составлении базы данных и дальнейшей работе с ней. Заниматься им рекомендуется администратору сервера, обладающему определённым опытом.

В крупных проектах задействовано множество таблиц, которых может быть более сотни. При этом обойтись без них невозможно, если человек имеет дело с важным и сложным проектом.

Перед составлением таблицы следует составить диаграмму или схему, в которой содержится информация о видах хранимой информации, а также о типе данных, который лучше всего подойдёт для таких целей.

СУБД

Система управления базами данных - это термин, который не нужно расшифровывать. Она представляет собой встраивыемый модуль или полноценную программу, которая способна работать с данными и вносить изменения в базы.

Существует две модели СУБД - реляционная и безсхемная. О том, что такое реляционные базы данных, уже рассказано выше. Безсхемные СУБД основанные на принципах неструктурированного подхода избавляют программиста от проблем реляционной модели, в число которых входит низкая производительность и трудное масштабирование данных в горизонтальном формате.

Неструктурированные базы данных (NoSQL) создают структуру по ходу и убирают необходимость в создании жёстко определённых связей между данными. Здесь можно экспериментировать с разными способами доступа к тем или иным видам данных.

К реляционным базам данных относятся:

• SQLite;
• MySQL;
• PostgreSQL.

Из них наиболее распространённой является база данных MySQL, но остальные тоже имеют популярность и с ними можно столкнуться.

Принцип работы таких систем заключается в слежении за строгой структурой данных, которая представлена в виде комплекса таблиц. В свою очередь внутри таблицы есть ячейки и поля, которыми также управляет MySQL.

По принципу NoSQL работает база данных MongoDB. Они хранят все данные как единое целое в одной базе. При этом данные могут быть и одиночным объектом, но в то же время любой запрос не останется без ответа.

Каждая NoSQL имеет собственную систему запросов, что требует дополнительного изучения данной системы.

Сравнение SQL и NoSQL

1. Если SQL-системы основаны исключительно на строгом представлении данных, то NoSQL-системы предоставляют свободу и способны работать с любым типом данных.
2. SQL-системы стандартизированы, за счёт чего запросы формируются с использованием языка SQL. В то же время NoSQL-системы базируются на специфической для каждой из них технологии, что является недостатком.
3. Масштабируемость. Обе СУБД способны обеспечить вертикальное масштабирование, то есть увеличить объём системных ресурсов на обработку данных. При этом NoSQL, будучи более новой разновидностью баз данных, позволяет применять простые методы горизонтального масштабирования.
4. В плане надёжности SQL обладает уверенным лидерством.
5. У SQL-баз есть качественная техническая поддержка за счёт их продолжительной истории, в то время как NoSQL-системы весьма молоды и и решить какую-либо проблему сложнее.
6. Хранение данных и доступ к их структурам в рамках реляционных систем лучше всего происходит в SQL-системах.

Таким образом, хоть NoSQL и является стремительно развивающейся разновидностью систем управления базами данных, однако на данном этапе рекомендуется остановить свой выбор на SQL.

Надёжность SQL-систем, особенно MySQL, подтверждается временем и массовостью. Сегодня любой уважающий себя ресурс использует для хранения данных именно систему MySQL.

Понятие базы данных. База данных - это организованная струк- тура, предназначенная для хранения информации. В ней хранится информация о группах объектов с одинаковым набором свойств.

Например, база данных «Сотрудники» содержит информацию о сотрудниках фирмы, каждый из которых имеет фамилию, имя, отчество, год рождения, адрес, телефон и т.д.

Обычно доступ к базе данных имеется у достаточно большою количества людей, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способ- но единолично вносить в базу данных произвольные изменения. Кроме данных база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников организации оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате вза- имодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступ- ными конкретным сотрудникам, образуется информация, кото- рую они потребляют и на основании которой в пределах собствен- ной компетенции производят ввод и редактирование данных.

Вся информация в базе данных имеет упорядоченный вид. Су- ществует несколько классификаций баз данных.

По технологии хранения данных различают цент- рализованные и распределенные базы данных.

Uентраiiизованные базы данных размешаются в памяти одной вычислительной системы.

Распределенные базы данных состоят из нескольких частей, хра- нимых на различных компьютерах.

По способу доступа к данным различают базы дан- ных (БД), организованные как файл-сервер и клиент-сервер.

При организации файл-сервер одна из машин является совместно используемым хранилищем централизованной базы данных. Дос- туп к базе данных осуществляется с других машин, которые носят название рабочих станций. Файлы базы данных передаются на ра- бочие станции, где производится их обработка.

При организации клиент-сервер кроме хранения на централь- ную машину ложатся и функции обработки данных. На клиентс- ких машинах выполняется только представление информации.

Модели организации баз данных. С помощью модели данных представляются взаимосвязи объектов в базе данных. В зависимос- ти от вида взаимосвязей объектов различают иерархическую, се- тевую и реляционную (табличную) модели данных.

Иерархическая модель данных представляется на схеме взаимо- связи объектов в виде перевернутого дерева (рис. 12.1). Каждому элементу соответствует только одна связь от элемента более высо- кого уровня.

Сетевая модель данных представлена на рис. 12.2. В ней каждый элемент может иметь более одного порождающего элемента.

Реляционная (табличная) модель данных основана на организа- ции данных в виде двухмерных таблиц. Строки реляционной таб- лицы являются записями и хранят информацию об одном экзем- пляре объекта данных, представленного в таблице.

Одинаковых строк в таблице нет. В качестве примера рассмотрим таблицу «То- вары» (табл. 12.1), в которой каждая строка содержит сведения об одном из поставляемых товаров.

В полях (столбцах таблицы) находятся основные характеристи- ки объекта данных. Каждое из полей однородно, т.е. данные в нем имеют одинаковые тип и длину. Каждое поле таблицы имеет уни- кальное имя. Поле, значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется ключевым полем. Если клю- чевое поле одно, то это простой ключ, если ключевых полей не- сколько, то это составной ключ.

Для отражения связей между несколькими объектами в пред- метной области используется информационно-логическая (инфо- логическая) модель. В ней отражаются состав и структура данных

предметной области. Мифологическая модель строится на первом этапе создания базы данных.

Этапы создания базы данных. Основные этапы создания базы данных могут быть представлены в виде схемы (рис. 12.3.)

На этапе построения инфологической модели выделяются объекты базы данных и взаимосвязи между ними. Определение структуры таблиц базы данных предполагает определение типом полей в каждой таблице.

Ввод и редактирование данных производятся двумя способами: с помощью специальных форм и без использования форм, не- посредственно в таблицу.

Обработка информации в базе данных производится путем выполнения запросов или с использованием специальной про- граммы.

Для вывода информации из базы данных существует специаль- ное средство - отчеты. Они позволяют выводить итоговую инфор- мацию из базы данных, включать в отчет выборочную информа- цию из таблиц базы данных и добавлять информацию, не содержа- щуюся в базе, а также форматировать выводимую информацию.

Система управления базой данных - это комплекс программ- ных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и ви- зуализации (отбор, упорядочение и оформление) информации. СУБД - это программы, управляющие хранением и обработкой данных.

Работа с базой данных в СУБД включает в себя этапы создания структуры базы данных, ввод и редактирование данных и обра- ботку данных. Наиболее популярными являются реляционные СУБД: Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.

Непрерывно растущий объем информации, поступающий через все СМИ каждому человеку в отдельности и человечеству в общем, постоянно растет, и она обязательно нуждается в хранении и обработке. Поэтому освоение средств, позволяющих систематизировать, накапливать и рационально использовать всю информацию, становится необходимостью в жизни каждого. Именно для этого предназначены различные СУБД — системы управления базами данных.

СУБД - термины и определения

База данных - это многогранное понятие. В общем случае под базой данных (БД) подразумевается совокупность сведений, объединенных по какому-то признаку. Например, к БД можно отнести телефонный справочник или прайс-лист компании.

Информационные базы данных имеют и более узкое определение. Под ними понимают хранилище сведений, структурированных оптимальным для машинной обработки образом. Это наиболее распространенное определение, его лучше и принять за основу.

Создание базы данных, обработка и поиск всей необходимой информации в ней осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД). СУБД - это набор определенных программных средств, которые предоставляют возможность пользователю быстро и эффективно взаимодействовать с БД.

Сравнение Access и Excel

Какие же преимущества имеют БД перед другими хранилищами информации, например, электронными таблицами, текстовыми редакторами и так далее? Для сравнения лучше всего подходят и электронные таблицы Excel. Такой выбор обусловлен тем, что оба приложения входят в один пакет и применяются для хранения данных. Access - это, по сути, бесплатная база данных, идущая бонусом к текстовому редактору Word и таблицам Excel.

Итак, первая проблема Excel - это отсутствие контроля правильности вводимой информации. В строках таблицы иногда встречаются повторяемые данные, и любая опечатка приведет к ошибке при их группировке. В Excel нельзя задавать правила ввода определенной информации. Например, если требуется ввести ИНН из 12 цифр, то Excel не забьет тревогу, если оператор введет лишний знак.

В Access можно гибко настроить ограничения на вводимую информацию. Также в Access она вводится один раз. Если какие-то данные могут повторяться, они выносятся в отдельную таблицу, которую потом можно связать с другими таблицами. Такой подход резко снижает вероятность ошибок, связанных с вводом информации.

Количество строк в Excel не может превышать 65536, в Access же количество записей вообще не ограничено. Существует только лимит на общий размер файла - не более 2Гб.

В Excel есть встроенные средства по сортировке, фильтрации информации, созданию сводных таблиц и диаграмм, но они меркнут перед возможностями языка структурированных запросов (SQL) - главного инструмента для выборки и сортировки данных в любой СУБД.

Очевидно, база данных - это более подходящее место для хранения информации, чем таблицы Excel. Оптимальным решением будет создание базы данных для хранения информации, а анализ и вычисления следует проводить в электронных таблицах - оба этих приложения позволяют свободно обмениваться всей введенной информацией.

Классификация баз данных

Базы данных можно разделить по 4 признакам:

1. Применяемый язык программирования. Открытые базы опираются на один из универсальных языков. В замкнутых базах используются собственный язык программирования.

2. Выполняемые функции. Информационные базы данных предназначены для хранения и доступа к информации. Операционные позволяют проводить сложные обработки информации.

3. Сфера применения. Различают универсальные БД и специализированные, предназначенные для решения конкретных задач.

4. По «мощности» все БД делятся на корпоративные и настольные. Вторые имеют низкую стоимость, рассчитаны на единичного пользователя, имеют низкие требования к техническим средствам.

Корпоративные БД предназначены для работы в распределенной среде, поддерживают одновременную работу многих пользователей, предлагают широкие возможности по проектированию и администрированию базы.

5. По ориентации на целевую аудиторию. Существуют системы, заточенные на разработчиков и конечных пользователей. В первом случае СУБД должна обладать широкими возможностями отладки проектируемой базы данных, иметь возможность создавать не привязанное к СУБД приложение, в нее должны входить средства по созданию сложных и эффективных конечных продуктов.

БД для конечных пользователей должны быть просты, интуитивно понятны, должны иметь программную защиту от непреднамеренной порчи данных со стороны пользователя.

Модели баз данных

Существует 3 способа хранения информации в базах данных:

1. Иерархическая модель может быть представлена в виде дерева. На первом уровне расположен один объект. Ниже располагаются подчиненные ему объекты 2-го уровня. Каждый объект может иметь несколько подчиненных ему низшего уровня, но всегда связан только с одним объектом уровня выше. Примером иерархической модели служит операционная система Windows.

2. Сетевая модель является расширением иерархической. В ней убрано ограничение на количество связей объекта низшего уровня с объектом уровня выше. Примером такой модели служит сеть Интернет, которая представляет собой глобальную распределенную базу данных.

3. Реляционная (табличная) модель - самый распространенный способ хранения данных. Все данные собраны в таблицы, между которыми можно установить связи. На этом виде мы остановимся подробнее.

Реляционная модель баз данных

Большинство современных СУБД используют реляционную модель построения базы данных.

1. Все таблицы имеют одинаковую структуру.

2. В каждой таблице есть ключевое поле, значения которого не могут повторяться.

3. Связь таблиц происходит через ключевые поля, когда ключевое поле одной из них приводится в соответствие с ключевыми полями других таблиц.

Сфера применения баз данных

Глобализация экономики, развитие компьютерной техники и распространение интернета создали предпосылки для внедрения компьютеризированных систем учета. В жизни мы на каждом шагу сталкиваемся с необходимостью и случаями, когда используется база данных. Пример можно найти и в библиотеке, где бумажные картотека уже заменена на электронный каталог, и в супермаркете, где давно уже применяется автоматизация торговли. Бухгалтерский и управленческий учет, торговля и склад - все это тоже не обходится без применения базы данных.

Даже обычным людям они могут пригодиться. Для них база данных - это набор карточек слов для обучения иностранному языку, электронный дневник, собрание кулинарных рецептов и так далее.

Access - сама распространенная БД

Для этих целей не требуются сложные СУБД, заточенные на корпоративных клиентов. Обычно достаточно настольного приложения на одного пользователя. И лучше всего с этой задачей справится база данных Access. Она входит в состав пакета MS Office. Access ориентирована на конечного пользователя и имеет удобный интерфейс. Имеется огромное количество литературы, в которой рассматривается база данных. Пример учебной базы данных входит также и в состав Access.

Краткий обзор Access

Рассмотрим основные ее возможности - большинство из них характерны и для других БД. Приведем список элементов, из которых состоит любая база данных: таблица, отчет, запрос, форма.

Особенностью Access является то, что все они хранятся в одном файле. В Access существует понятие типа данных. То есть в столбец, которому присвоен числовой тип, нельзя ввести текст, и наоборот. Такое разделение информации по типам дает богатые возможности по сортировке, выборке, контролю над вводимыми значениями.

Сам ввод происходит не в таблицы, а через интерфейс, настроенный программистом. Таким образом можно обеспечить сохранность информации в таблице - пользователь просто не будет иметь к ней доступа. Кроме того, сам ввод данных будет комфортным и удобным.

За выборку данных из таблиц отвечает специальный язык - SQL. Он примерно одинаков для разных СУБД, хотя отдельные команды в них могут различаться. В Access выборка осуществляется с помощью запросов. Запросы носят динамический характер, то есть при вводе в таблицы новых данных результаты, выдаваемые запросом, будут меняться. Результат запроса можно также просмотреть в удобочитаемой форме в виде отчета.

Отчет - это шаблон документа, при открытии которого в него вносятся данные из запроса или таблицы. В Access создана гибкая система обмена данными, прежде всего между различными приложениями пакета Office. Данные из Access легко переносятся в Word или Excel. После чего их можно отправить по электронной почте, провести необходимые вычисления и опять экспортировать в Access.

База данных - это еще и среда программирования. В Access встроен мощный язык программирования - Visual Basic for Application(VBA). Он позволяет создавать достаточно сложные приложения, в том числе и для коммерческого применения.

Тенденции развития баз данных

Доступность интернета и распространение мобильных устройств способствуют развитию облачных технологий. Иными словами, все данные хранятся на удаленном сервере, и обработка информации происходит там же. Это позволяет, например, бизнесмену иметь доступ к актуальной информации в любой точке земного шара - достаточно лишь выйти в интернет с планшета или смартфона. Также он может удаленно внести изменения в свою БД.

Подобные сервисы уже работают и становятся все популярнее - например, существуют складские и торговые программы, выведенные в сеть. Для работы по такой схеме не требуется покупать мощный компьютер или приобретать дорогостоящее программное обеспечение. Фирмы, предоставляющие такие услуги, обычно взимают небольшую абонентскую плату за подключение к своему сервису.