База данни блок- лекции доц. д-р В. Кукенска

База данни и системи за управление (СУБД)

Базата от данни е подредена структура от данни. Тя може да се разглежда и като логически интегрирана съвкупност от данни с централизирано управление. Базите от данни се изграждат за конкретни приложения. Информацията, която се съхранява в тях е свързана с обекти, характеристики връзки между тях.
Информацията може да се разглежда от 2 гледни точки (описание) – Физическа и логическа:
а) Физическа страна е свързана с начина на съхраняване на информация върху носителите;
б) Логическата страна е свързана със структурирането на информация по удобен начин за потребителите.
За целта се използва структурите от данни, който се разделят на прости и сложни:
а) Простите отнасят се линеен списък, опашка;
б) Сложните отнасят се мрежи, йерархий, релации (отношения).
Релации- релационният модел е най-доминиращият (книга, автор, читател).
Избора на подреждането се определя от информацията, коят се съхранява, както и от целите на използване. Базите от данни се изграждат по-определени модели, избора зависи от структурата.
Предимство на Бази от данни
Базите от данни имат следните предимства:
Съхраняване на малко по-обем информация, добре подредена без излишество, която позволява да се генерира по-голям обем информация.
Може да се използва за различни приложения от различни потребители.
Позволява много лесно да се защитава информацията.
Може да се използва в информационни системи, за раазлично приложение (Информационни системи от бази дании).
Лесно да се използва като споделен рекурс.
Изисквания
Да отразява актуалност на информация:
точност на информация.
гъвкавост (Обективност на информация)
еднозначност на информацията.
интегритет (цялост на данни).
СУБД
Съвкупност от програмни и езикови средства за подържане базата от данни.
Има четири основни компонента:
Съвкупност от програми, който изпълняват основните функции на СУБД;
Сервизни програми- изпълняват допълнителни функции за подържане на данни;
Такива са голяма част от инструменталните данни (tools).
Езикови средства;
Каталожна подсистемна.
Някой от най-популярните са MySQL, Oracle, DB2, Paradox, Open Ingress.
СУБД – изпълнява следните функции:
Управлява начина на съхраняване на информацията (форматиране на файлове);
Служи за разделяне на файлове по страници;
Форматиране на самите страници;
Създаване на списъци;
Резервиране на памет;
Подготовка за съхраняване на данни.
Тези функции са свързани с организацията и стратегията за управление на различните видове памет в компл. Системи.
Събиране първоначален контрол на данни
Отнася към извънбазовата обработка на данните;
Други функции свързано с първоначално съхранява еднократни корекции в бази от данни.
Проверка на коректността и пълността на въведение;
Функции за създаване на архивни копия, както и резервни за въстановяване на данни;
Водене на системен журнал;
Въстановяване база данни следствия на аварията;
Реорганизация бази от данни;
Моделиране на схемата на база данни (определяне основните параметри на схемата БД(база данни) и оценка на бъдещето функциониране).

СУБД- системата за БД е съвременно решение, която позволява отделяне на данните от приложенията.
Осигуряване на логически поглед върху данните, независимо от физическия начин на съхраняване;
Осигуряване на достъп само данните, необходими на отделните потребители и приложения

Модели на данните в база данни

Избора на модел на база данни се налага при проектиране и реализация на база данни. Той се определя от информацията, която ще се съхранява от този база от данни, изискванията на потрбителите към нея, както от презначенията на БД.
За правилния избор на модел на база от данни е необходимо:
Да се знае информация за какви обекти или процеси ще се съхранява в БД, кои са техните определящи характеристики (на тези обекти) за изгражданата БД;
Да се знае кои ще се потребителите и какви ще бъдат те, каква обработка ще се реализира от БД;
Необходимо е също така да се определят отношенията между обектите.
Между техните характеристики и между потребители и обекти. Те могат да бъдат представени чрез различни диграми, а чрез тях по-лесно да се реализират програмно заложение обработки. Едни от най-използваните модели за изграждане на БД са: йерархичен, мрежов, релационен и обектно-релационен.
За реализацията на БД е необходимо да се познават и изберат програмните среди и езиковите средства за целта. Всеки един от моделите позволява да се опишат данните, връзките между тях, тематиката на данните и ограниченията върху тях.

Модели на данни
Йерархичен модел
Състои се от записи свъзрани помежду си с връзки. Записът е набор от полета, всяка от които съдържда една стойност. Връзката свързва два записа. Един от записите е главен (корен). Той е родителски запис и е празен. Всеки останал запис може да бъде родителски или подчинен (дъщерен).
Характерно е, че тук не са възможни цикли (няма)Родителския запис може да има стрелка към подчиненияПодчинения трябва да има стрелка към родителския!
-Ако отношението (връзката) е 1:1 (един към един), то е стрелката е двупосочна.
-Ако връзката е 1:N (един към много), стрелката е еднопосочна.
В тестове има йерхархичният модел.
Всеки родителски запис може да има краен брой подчинени запис.
-Предимство на модела- бърз достъп до данните.

Недостатък:
а) излишък на информация;
б) изтриването на родителски запис води до изтриване на подчинените.
Мрежов модел
Той е подобен на йерархичения, но при него са възможни връзки N:N (много към много).
Предимство - бърз достъп до данните и универсален.
Недостатък – утежен (сложен).
Потребителя трябва да бъде много добре запознат. Със структурата от данните при формиране на заявки за търсене за обработката.
Структурата не може да се променя лесно!
Релационен модел
Създаден е от Edgar Codd през 1979г.
От 2003г. се използва много. Най-често използвания модел обекти между потребители и обекти. Обекта е нещо, което може да съществува самостоятелно, и за което потребителя желае да поддържа данни. Например книга, читател, студенти, поръчка и др. Връзките в този модел описват взаимодействията между отделните обекти. Не е няма връзкаиздателствочитателкнигачитателзадължително всички обекти да имат връзки помежду си.

Пряка връзка между читател и издателство няма.
Всяка мрежа може да се представи като различни графи.
студент
ИмеДисциплинаАдресПреподавателИмеТелЕмайлСпециалносткурс

При релационния модел могат да се дефинират всички възможни връзки.
1:N – един към много;
N:1 – много към един;
1:1 – един към един;
M:N – много към много.
а) Връзка 1:1 всеки елемент от едно множество може да отговоря на елемент от друго множество;
б) 1:N – когато на елемент от първото множество отговорят N елемента от второто множество.
в) Всеки елемент от първото множество отговоря само 1 елемент от първото множество.
г) M:N на всеки елемент от първото множество и на един от второто множество отговорят M елемента от първото множество.
При релационният модел за всеки от обекти и те са определят неговите характеристики. Те са разглеждат като свойства (атрибути) на обектите. Разделят се на приложими и неприложими свойства (атрибути). Приложими са тези, които са важни, определящи за база данни. Неприложимите са тези, които не са важни.
Домейн – множеството за всички допустими стойности за един атрибут. Специалната стойност null е чин на всеки домейн.
Релация – структура от данни състояща се от заглавие (име) и наподред набор кортени (редове, записи от един и същи тип).
Всеки един обект се описва чрез неговите атрибути. Обикновено за всеки обект съществува поне една релация (таблица). Базата от данни може да се разглежда като съставена от множество релации (една или повече).
Релационният можел е близко до реалния свят.
Реален святРелационен модел
Ред от таблицаВръзка между два обектаАтрибутСвойстваРелация (таблица)Обект

В реалния свят (конкретен обект). В реалния свят имаме връзка между два обекта.
Релационния модел имаме ключови атрибути, които косвено отразяват обектите. Атрибутите могат да бъдат ключови или неключови. Ключовите атрибути могат да бъдат първичен ключ (primary key), който еднозначно определя обекта.
Съставен ключ – когато обекта се различава с няколко ключови атрибута.
Външен ключ – ключът е първичен за един обект и атрибут за друг обект.
Супер ключ – всеки ключ, който може да идентифират еднозначен обект (ЕГН, факултетен номер и др.).
Кандидат ключ – минимална супер ключ може да се разглежда като кандидат.

Релационните операции в релационната база данни са:
селекция (да избираме)
съединеня
обединения
сечения
разлика
проекция
естесвено съединение

Обектно-ориентиран модел – базира се на възможностите на езиците за обектно-ориентирано програмиране.
Използва се при компютърно проектиране.

Базира се на следните понятия:
а) обект – елементарна единица в обектно-ориентираното проектиране (ООП) включваща в себе си данните за обекта, както и средствата за тяхната обработка;
б) клас – обобщено описание.

Обединяване на данните с процедурите и функциите с едно цяло.
полиморфизъм – задаване на действия, което се предава нагоре или надолу по йерархията на обектите и изпълнения на това действия съответстващо начин на обекта в йерархията. Обектите са независими. Вместо таблица имат колекции от обекти, съдържажщи копия, обектите могат да имат връзка, а един обект. Всеки обект се идентифицира уникално от своя OID.

Обектно-релациионен модел – комбинация от двата релацията могат да се наследяват БД могат да се съдържа код за обработка на тези данни. Един ред може да се използва като обект, един ред може да има директна връзка с друг ред позволявайки навигация. Обектът се идентифицира чрез името на таблицата с първичен ключ.

Представяне на структурата от БД – може да стане с различни диаграми. E-R диаграми. Набор обекти се представя с правоъгълен, връзката се представя с ромб-атрибутите се представят в елипса, първичният ключ се подчертава. Атрибутите с много стойности се ограждат двойна елипса, а наследените атрибути с пунктирана.
служител адрес
служител адрес1:1ТЕЛИмефирмаGSMАдресИмеЕГНслужител

Функционални зависимости
Базите от данни са същите като теорията на множествата, свойствата на отделните обекти могат да се разглеждат като елементи на едно множество описващи обекта, за който се съхранява информацията на базите от данни. Функционалните зависимости имат най-голямо отношение към релационния модел и към норматизацията на базите от данни. Желателно е в базите от данни да се включват атрибути на обектите, които ги характеризират и са функционални зависими само от единствения първичен ключ. Това се налага, за да има еднозначност при търсене на определени кортен (запис). Конкретен обект. Обикновено в една