Технология хранения, поиска и сортировки информации Н. Угринович. Информатика и информационные технологии. 10-11 класс. Глава 13. Учитель информатики МОУ г. Кургана «Гимназия № 47» Вольман Н.Н. >1 Понятие базы данных Веками человечество накапливало знания, навыки работы, сведения об окружающем нас мире, другими словами - собирало информацию. Вначале информация передавалась из поколения в поколение в виде преданий и устных рассказов. Возникновение и развитие книжного дела позволило передавать и хранить информацию в более надежном письменном виде. Открытия в области электричества привели к появлению телеграфа, телефона, радио, телевидения - средств, позволяющих оперативно передавать и накапливать информацию. Развитие прогресса обусловило резкий рост информации, в связи с чем вопрос о ее сохранении и переработке становился год от года острее. С появлением вычислительной техники значительно упростились способы хранения, а главное, обработки информации. Развитие вычислительной техники на базе микропроцессоров приводит к совершенствованию компьютеров и программного обеспечения. Появляются программы, способные обработать большие потоки информации. С помощью таких программ создаются информационные системы. Целью любой информационной системы является обработка данных об объектах и явлениях реального мира и предоставление нужной человеку информации о них. Если мы рассмотрим совокупность некоторых объектов, то сможем выделить объекты, обладающие одинаковыми свойствами. Такие объекты выделяют в отдельные классы (рыбы, мебель, ученики и т. д.). Внутри выделенного класса объекты можно упорядочивать как по общим правилам классифицирования, например по алфавиту, так и по некоторым конкретным общим признакам, например по цвету или материалу. Группировка объектов по определенным признакам значительно облегчает поиск и отбор нужной информации. Рассмотрев свойства объекта, можно продумать, какие действия можно совершать над этим объектом. База данных (БД) – это организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти вычислительной системы, постоянного обновления и использования. Базы данных хранят информацию о группах объектов с одинаковым набором свойств. Эта информация хранится в упорядоченном виде. Для реализации возможностей компьютерной обработки требуется специальное программное обеспечение. Такое обеспечение принято называть Системами Управления Базой Данных или СУБД. СУБД - универсальное программное обеспечение. Для адаптации СУБД к конкретной предметной области необходима возможность «подстройки» программного обеспечения. С этой точки зрения большинство СУБД обладают собственным языком программирования. Информационная система – это БД + СУБД Функции СУБД: Ввод информации в БД и обеспечение ее логического контроля ( проверка на допустимость вводимых значений). Исправление информации. Удаление устаревшей информации. Контроль целостности непротиворечимости данных (данные хранящиеся в разных частях БД не противоречат друг другу). Защита данных от разрушений. Поиск информации с необходимыми свойствами. Автоматическое упорядочивание информации в соответствии с требованиями человека. Обеспечение коллективного доступа к данным. Защита от несанкционированного доступа. Удобный и понятный интерфейс. Классификация баз данных 1. Один из признаков, по которому можно классифицировать базы данных - характер хранимой информации. Фактографические БД содержат данные, представляемые в краткой форме и строго фиксированных форматах. В фактографических БД регистрируются факты. БД являются аналогами бумажных карточек (н-р, библиотечный каталог или каталог видеотеки). Документальные БД содержат обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную. Здесь аналогом являются архивы документов (н-р, БД эстрадной песни или архив судебных дел, архив исторических документов). Классификация баз данных 2. По способу хранения данных: Централизованные БД Вся информация хранится на одном компьютере. Это может быть автономный ПК или сервер сети, к которому имеют доступ пользователи-клиенты. Распределенные БД используются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В этом случае разные части БД хранятся на разных компьютерах. Классификация баз данных 3. По структуре данных: Иерархические Сетевые Реляционные Разновидности структуры данных Иерархическая модель БД Иерархические БД графически могут быть представлены как перевернутое дерево (граф), состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень (корень дерева) занимает один объект, второй – объекты второго уровня и т.д. 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 (более низкого уровня). Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами. Пример иерархической БД (набор данных в виде многоуровневой структуры) Прайс-лист: Иванов И. Продавец (уровень 1) Автомобили Товар (уровень 2) Тойота Марка (уровень 3) Модель (уровень 4) Цена (уровень 5) Камри $50000 Хонда Королла $70000 Мотоциклы Лексус Пример иерархической БД (набор данных в виде многоуровневой структуры) Иерархической БД является Каталог папок Windows. Верхний уровень занимает папка Рабочий стол. На втором уровне находятся папки: Мои документы, Мой компьютер, Сетевое окружение и Корзина. Эти папки являются потомками папки Рабочий стол, а между собой являются близнецами. В свою очередь папка Локальный диск (С:) является предком по отношению к папкам третьего уровня (Intel, TP7, и т.д.) Сетевая модель БД Сетевая БД - это набор узлов, в которых каждый может быть связан с каждым. Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных. А Связи между атрибутами могут быть произвольными. Этот тип организации БД наиболее соответствует реальным данным от объекте (человек может быть и работником, и клиентом банка, и больным, и водителем и т.д.). Но, к сожалению, такую БД очень сложно организовать в компьютере. Сетевой БД фактически является Всемирная паутина глобальной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов в единую распределенную сетевую БД. Г В Б Реляционная модель БД Это слово происходит от английского relation – отношение. В реляционной БД используют табличную модель данных. База данных может состоять из одной таблицы – однотабличная БД, или из нескольких взаимосвязанных таблиц – многотабличная БД. Табличная база данных содержит перечень объектов одного типа, т.е. объектов, имеющих одинаковый набор свойств. Такую БД удобно представить в виде двумерной таблицы: в каждой ее строке последовательно размещаются значения свойств одного из объектов; каждое значение свойства – в своем столбце, озаглавленным именем свойства. Преимущество таких БД – наглядность и понятность организации данных, быстрота поиска нужной информации. Реляционная база данных Каждый столбец в такой таблице называется – полем - это признак объекта, выделенный в отдельный столбик и которому задано имя Каждая строка такой таблицы называется запись - совокупность значений полей, которые относятся к конкретному объекту. Каждая таблица должна содержать, по крайней мере, одно ключевое поле, содержимое которого уникально для каждой записи в этой таблице. Ключевое поле позволяет однозначно идентифицировать каждую запись в таблице. Табличные БД Моделью табличной БД может служить, например картотека в библиотеке или записная книжка. Иванова Света г. Курган, ул Красина, д. 32, кв. 11 75-75-75 поля записи Фамилия Имя Адрес Телефон Иванова Света г. Курган, ул. Красина, д. 32, кв. 11 75-75-75 Петров Костя г. Москва, ул. Ленина, д.5, кв.12 76-76-76 Смирнов Иван г. Киров, ул. 1 Мая, д.12, кв 56 78-78-78 Домашнее задание: Составить схему, показывающие взаимоотношения основных понятий базы данных, рассмотренных на этом уроке. Данные смотри на следующем слайде. Система основных понятий БАЗЫ ДАННЫХ Запись По структуре данных: Иерархические Классификация баз данных Фактографические Поле Централизованные Таблица – структура данных БД Сетевые Реляционные По характеру информации: По способу хранения данных: Ключевое поле Документальные