Лекцій 1. Основи теорії реляційних баз даних

Тема: " Основи теорії реляційних баз даних ".

Предметною областю зветься будь-яка область життєдіяльності людини, об'єкти якої можна представити як інформаційну модель даних, описати її в термінах інформатики і вести облік цих об'єктів за допомогою обчислювальної техніки.

Моделлю, або схемою даних, зветься формальний опис даних з вказівкою зв'язків між ними. Тип моделі даних визначається трьома компонентами:

• способом представлення і організації даних;
• способами доступу до даних і методами їх опрацювання;
• способами захисту даних від руйнації.

Типи зв'язків між об'єктами:

• один-до-одного; 
• один-до-багатьох;
• багато-до-багатьох.

Базою даних зветься структурований набір інформації, який описує об'єкти предметної області з урахуванням зв'язків між ними. База даних розміщується на носіях зовнішньої пам'яті комп'ютера. Доступ до даних і маніпуляція ними здійснюються спеціально написаною для цього програмою.

Історія розвитку баз даних.

1. Банки даних або інформаційно-пошукові системи (ІПС) – Банк даних (БнД) - це система спеціально організованих даних, програмних, мовних, організаційних та технічних засобів, призначених для централізованого накопичення та колективного багатоцільового використання даних. Дані знаходилися в окремих непов'язаних між собою файлах. Кожним з таких файлів керувала окрема виконавча програма. Банки даних характеризувалися надлишковістю і неоднозначністю інформації.
2. Бази даних – дані знаходилися в файлах, пов'язаних між собою. Всіма ними керує одна виконавча програма. Бази даних характеризуються інформаційною  однозначністю і відсутністю інформаційної надлишковості.
3. Бази знань – дані обираються не тільки за вказівкою певного критерію, а й за аналізом певної ситуації. Використовуються в експертних системах та системах штучного інтелекту.

Рівні представлення баз даних.

Будь-яку базу даних можна розглядати на трьох рівнях:

1. Нижній або фізичний рівень реалізації бази даних – на цьому рівні дані представлені як набір файлів на зовнішніх носіях інформації. Файли бувають:       послідовного доступу, прямого доступу і індексовані. Індекси це невеликі позначки, які приписуються до полів інформаційних записів файлів, що дозволяє сортувати записи за проіндексованими полями без фізичного переміщення записів на дисках.
2. Середній або концептуальний рівень. На цьому рівні будується інфологічна (інформаційно-логічна) модель даних, яка описує найбільш загальні властивості об'єктів і зв’язки між ними. Інфологічна модель орієнтована на організацію робочих місць з використанням обчислювальної техніки, на опис функціональних завдань на відповідних робочих місцях, на обіг і використання первинних (вхідних) і звітних (вихідних) документів, на відповідні права доступу користувачів.
3. Верхній рівень або рівень кінцевого користувача. На ньому будується датологічна модель даних, яка представляє дані з точки зору кінцевого користувача. Ця модель описує назви, типи і розміри інформаційних полів вхідних (первинних) та вихідних (звітних) документів.

Типи баз даних.

Тип бази даних залежить від моделі даних, яка лежить в її основі. Існує три типи баз даних: мережна, ієрархічна і реляційна.

1. Мережна база даних. В цій БД доступ до інформаційних об'єктів може здійснюватися через будь-які інші об'єкти. Така БД враховує будь-які типи зв'язків. Даний термін не пов'язаний із розміщенням інформації бази даних на носіях різних комп'ютерів у мережі. Бази даних, у яких  дані зберігаються  на зовнішніх носіях різних комп'ютерів, називаються розподіленими базами даних.
2. Ієрархічна база даних має чітко визначену інформаційну ієрархію. Доступ до інформаційних об'єктів може здійснюватися лише певним шляхом, починаючи з об’єкту верхнього рівня. Зв'язків між об’єктами одного рівня, тобто зв'язків багато-до-багатьох, не існує.
3. Реляційна база даних розміщує інформацію у таблицях. Якщо вся інформація міститься в одній таблиці – це "плоска БД", якщо  інформація міститься в декількох пов'язаних між собою таблицях, то це "розширена БД". Умови встановлення зв'язку між таблицями:

• назви полів можуть бути довільними;
• типи полів повинні обов'язково співпадати;
• розміри полів, бажано, повинні співпадати, інакше може відбутися втрата інформації у вихідній документації.

Термінологія реляційних БД.

Атрибут – це властивість, яка притаманна будь-якому об'єкту у відношенні.

Кортеж – це набір атрибутів, який повністю описує об’єкт у відношенні.

Ключ – це атрибут або набір атрибутів, який дозволяє однозначно визначити кортеж у відношенні (рядак у таблиці).

Фільтр – це умова, яка накладається на атрибут або декілька атрибутів, з метою вибору частини кортежів з їх загальної кількості у відношенні.