Документ посвящен управлению данными и системам управления базами данных (СУБД), охватывая их назначение, функции и преимущества. В нем рассматриваются различные модели данных, такие как иерархическая, реляционная и объектно-ориентированная, а также архитектура баз данных ANSI/SPARC. Основное внимание уделяется процессу хранения, обработки и предоставления доступа к данным пользователям через интерфейсы СУБД.

1. Управление данными
Лекция 1

2. Информационный рост
2

3. Web 2.0
3

4. Управление данными
4
 Управление данными — процесс, связанный с
созданием, изменением и удалением информации в
базах данных, организацией их хранения, поиска и
предоставления средствами систем управления
базами данных.

5. База данных
5
 База данных (БД) — совокупность данных,
хранимых в соответствии со схемой данных,
манипулирование которыми выполняют в
соответствии с правилами средств моделирования
данных. (ГОСТ)
 База данных — некоторый набор перманентных
(постоянно хранимых) данных, используемых
прикладными программными системами какого-
либо предприятия. (К. Дж. Дейт)

6. Система управления базами данных
6
 Система управления базами данных (СУБД) —
совокупность программных и лингвистических
средств общего или специального назначения,
обеспечивающих управление созданием и
использованием баз данных.

7. Система баз данных
7
 Система баз данных понимается фактически как
синоним понятия информационная система и
включает в себя данные, аппаратное обеспечение,
программное обеспечение и пользователей.
 Цель: хранить данные и предоставлять
информацию.
 В узком смысле система баз данных понимается как
СУБД с управляемой ею базой данных, возможно,
уже наполненной.

8. Система баз данных
Система баз данных
8
Сервер баз данных (конструктив)
СУБД (программа)
База данных База данных
База данных
Data
Data
Прикладные
программы
Конечные
пользователи

9. Программное обеспечение баз данных
9
 ПО БД может быть реализовано в виде:
 диспетчера базы данных,
 сервера базы данных,
 системы управления базами данных.
 В состав ПО БД входят:
 СУБД,
 утилиты,
 средства разработки приложений,
 средства проектирования,
 средства генерации отчетов.

10. Программное обеспечение баз данных
10
 Все запросы пользователей на получение доступа к
базе данных обрабатываются СУБД. Все имеющиеся
средства добавления файлов (или таблиц), выборки
и обновления данных в этих файлах или таблицах
также предоставляет СУБД.
 Основная задача СУБД — дать пользователю базы
данных возможность работать с ней, не вникая во
все подробности работы на уровне аппаратного
обеспечения.

11. Пользователи базы данных
11
 Прикладные программы:
 скрипты web-сайтов,
 бизнес-логика приложений;
 Конечные пользователи;
 Администраторы.

12. Функции администратора базы данных
12
 Функции администратора базы данных включают:
 Определение концептуальной схемы данных
(логическая организация БД).
 Определение внутренней схемы данных (физическое
проектирование БД).
 Взаимодействие с пользователями.
 Определение правил безопасности и целостности.
 Определение процедуры резервного копирования и
восстановления.
 Управление производительностью и нагрузкой.

13. Модель данных
13
 Модель данных — это абстрактное,
самодостаточное, логическое определение объектов,
операторов и прочих элементов, в совокупности
составляющих абстрактную машину доступа к
данным, с которой взаимодействует пользователь.
Эти объекты позволяют моделировать структуру
данных, а операторы — поведение данных
 Реализация заданной модели данных — это
физическое воплощение на реальной машине
компонентов абстрактной машины, которые в
совокупности составляют эту модель.

14. Преимущества баз данных
14
 Преимущества системы с базой данных по
сравнению с любым другим электронным или
бумажным методом ведения учета сведений вполне
очевидны. Отметим некоторые из них:
 Компактность
 Быстродействие
 Низкие трудозатраты
 Актуальность
 Защита

15. Классификация баз данных
15
 Классификация по модели данных:
 Иерархическая;
 Объектно-ориентированная;
 Реляционная;
 Объектно-реляционная;
 Сетевая;
 Инвертированный список.
 Классификация по степени распределённости
 Централизованная, или сосредоточенная: БД, полностью
поддерживаемая на одном компьютере.
 Распределённая.

16. Иерархическая модель данных
16
 Иерархическая модель данных — это модель
данных, где используется представление базы
данных в виде древовидной (иерархической)
структуры, состоящей из данных различных
уровней.
 Между объектами существуют связи, каждый объект
может включать в себя несколько объектов более
низкого уровня.
 Объекты находятся в отношении от предка (объект
более близкий к корню) к потомку (объект более
низкого уровня).

17. Иерархическая модель данных
17
Организация
Отделы
Начальник Заместитель Сотрудники
Филиалы

18. Объектно-ориентированная модель данных
18
 Объектно-ориентированная модель данных – модель
данных, в которой данные представлены в виде
объектов, их атрибутов, методов и классов.
 Любая сущность реального мира в объектно-
ориентированных языках и системах моделируется в
виде объекта. Любой объект при своем создании
получает генерируемый системой уникальный
идентификатор, который связан с объектом во все время
его существования и не меняется при изменении
состояния объекта.
 Каждый объект имеет состояние и поведение.
 Состояние объекта - набор значений его атрибутов.
 Поведение объекта - набор методов, оперирующих над
состоянием объекта.
 Состояние и поведение объекта инкапсулированы в
объекте.

19. Объектно-ориентированная модель данных
19
Организация
Название string
Форма string
ИНН string
Отдел class
Филиал class
Сотрудник
ФИО string
Должность string
Отдел
Наименование string
Сотрудник class
Филиал
Город string
Отдел class

20. Реляционная модель данных
20
 Реляционная модель данных основана на
следующих принципах:
 данные в базе данных представляют собой набор
отношений.
 отношения (таблицы) отвечают определенным
условиям целостности.
 существуют декларативные ограничения целостности
уровня домена (типа данных), уровня отношения и
уровня базы данных.
 поддерживаются операторы манипулирования
отношениями (реляционная алгебра).

21. Реляционная модель данных
21
Id ФИО должность кафедра
0 Петров А.Б. 0 2
1 Андрианова Е.Г. 1 2
2 Стариковская Н.А. 2 2
3 Крюков Д.А. 2 2
Id должность
0 декан
1 зам. декана
2 преподаватель
Id кафедра
0 ВТ
1 ИТС
2 КИС

22. Объектно-реляционная модель данных
22
 Объектно-реляционная модель данных –
реляционная база данных, поддерживающая
некоторые технологии, реализующие объектно-
ориентированный подход: объекты, классы и
наследование реализованы в структуре баз данных и
языке запросов.
 Объектно-реляционными базами данных являются,
 Oracle Database,
 Informix,
 DB2.

23. Сетевая модель данных
23
 Сетевая модель данных — логическая модель
данных, являющаяся расширением иерархического
подхода
 Разница между иерархической моделью данных и
сетевой состоит в том, что в иерархических
структурах запись-потомок должна иметь в
точности одного предка, а в сетевой структуре
данных у потомка может иметься любое число
предков.
 Сетевая БД состоит из набора экземпляров
определенного типа записи и набора экземпляров
определенного типа связей между этими записями.

24. Сетевая модель данных
24
Сотрудник 1 Сотрудник 2 Сотрудник N
Приказ ДокументПроект

25. Модель инвертированного списка
25
 Модель применяется в информационно поисковых
системах при формировании базы данных индексов
 Поисковый робот создает прямой индекс
 Поисковая база данных преобразует в
инвертированный
Прямой индекс
Документ Содержимое
yandex.ru Поисковая система
Яндекс
mail.ru Национальная
почтовая система
vk.com Поиск друзей и
знакомых
Инвертированный индекс
Каноническая
форма слова
Положение
друг vk.com (1)
знакомый vk.com (3)
и - (стоп слово)
национальный mail.ru (0)
поиск yandex.ru (0), mail.ru (0)
система yandex.ru (1), mail.ru (2)
Яндекс yandex.ru (2)

26. Распределённая база данных
26
 Распределённой называется такая база данных,
составные части которой размещаются в различных
узлах компьютерной сети в соответствии с каким-
либо критерием.
 Каждый узел — это полноценная база данных.
 Узлы взаимодействуют между собой таким образом,
что пользователь любого из них может получить
доступ к любым данным в сети так, как будто они
находятся на его собственном узле.
 Распределённую систему баз данных можно
рассматривать как партнёрство между отдельными
локальными СУБД на отдельных локальных узлах.

27. Архитектура системы баз данных
27
 Архитектура ANSI SPARC включает три уровня:
внутренний, внешний и концептуальный
Внутренний уровень
(представление физического хранения)
Концептуальный уровень
(обобщённое представление пользователей)
Внешний уровень
(представления отдельных пользователей)

28. Внешний уровень ANSI SPARC
28
 Внешний уровень наиболее близок к пользователям, т.е.
связан со способами представления данных для
отдельных пользователей.
 Это индивидуальный уровень пользователя.
 Пользователем может быть администратор базы данных,
прикладным программистом или конечным
пользователем.
 У каждого пользователя есть свой язык для работы с
СУБД.
 Для прикладного программиста это либо один из
распространенных языков программирования (C++ или
Java), либо специальный язык рассматриваемой системы.
 Для конечного пользователя это или специальный язык
запросов, или язык специального назначения, который
может быть основан на использовании форм и меню

29. Концептуальное представление ANSI SPARC
29
 Концептуальное представление — это
представление всей информации базы данных в
абстрактной форме по сравнению с описанием
физического способа хранения данных. Однако
концептуальное представление существенно
отличается от представления данных какого-либо
отдельного пользователя.
 Концептуальное представление определяется с
помощью концептуальной схемы, включающей
определения для каждого существующего типа
концептуальных записей.
 Описывает данные и их взаимосвязи с наиболее
общей точки зрения, - концепции архитекторов
базы, используя одну из моделей баз данных.

30. Внутренний уровень ANSI SPARC
30
 Внутренний уровень (называемый также
физическим) наиболее близок к физическому
хранилищу информации, т.е. связан со способами
сохранения информации на физических устройствах.
 Это низкоуровневое представление всей базы
данных как базы, состоящей из некоторого
множества экземпляров каждого из существующих
типов внутренних записей.
 Термин внутренняя запись относится к
терминологии ANSI/SPARC и означает хранимую
запись

31. Функции СУБД
31
 Основные функции СУБД
 Определение данных и структуры баз данных
посредством языка определения данных (DDL).
 Обработка данных и запросов пользователя посредством
языка манипулирования данными (DHL).
 Поддержка планирования и оптимизации запросов.
 Поддержка восстановления и дублирования данных.
 Ведение словаря данных (метаданных)
 Обеспечивать функции с максимальной эффективностью.