Ещё один пример базы данных: Фрагмент базы огромной бд «Wikipedia», включающей бд по различным областям знаний. История развития бд

Деятельность человека постоянно связана с накоплением, отбором и хранением информации об окружающем нас мире. Для упорядоченного хранения и обработки связанных между собой данных используются базы данных. Существует множество определений, что такое БД, отражающих скорее субъективное мнение тех или иных авторов о том, что означает база данных (БД) в их понимании, однако общепризнанная единая формулировка отсутствует. Поэтому обратимся к такому серьёзному и важному документу как Гражданский кодекс Российской Федерации, согласно которого, база данных (БД) представляет собой совокупность самостоятельных материалов (статей, расчетов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов), систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ) (Гражданский кодекс РФ, ст. 1260).

Примеры баз данных (БД):

• 
  база данных книжного фонда медицинской библиотеки;
  
• 
  база данных кадрового состава поликлиники;
  
• 
  база данных лекарственных средств
  
• 
  база данных по законодательству в медицине и здравоохранении и т.п.
  

История возникновения и развития технологий баз данных может рассматриваться как в широком, так и в узком аспекте.

В широком аспекте понятие истории баз данных обобщается до истории любых средств, с помощью которых человечество хранило и обрабатывало данные. В таком контексте упоминаются, например, средства учёта царской казны и налогов в древнем Шумере¹ (4000 г. до н. э.). Чиновники древнего Шумера создали надёжную систему учета и контроля налоговых поступлений. Все деловые документы в Шумере хранились в архивах, часть которых сохранилась до наших дней.

Табличка старовавилонского времени.	Дворцы Месопотамии.

Следует помнить, что недостатком этого подхода является размывание понятия «база данных» и фактическое его слияние с понятиями «архив» и даже «письменность».

История баз данных в узком аспекте рассматривает базы данных в традиционном (современном) понимании. Эта история начинается с 1955 г., когда появилось программируемое оборудование обработки записей. Программное обеспечение этого времени поддерживало модель обработки записей на основе файлов. Для хранения данных использовались перфокарты.

Оперативные сетевые базы данных появились в середине 1960-х. Операции над оперативными базами данных обрабатывались в интерактивном режиме с помощью терминалов. За руководство работой DBTG (Data Base Task Group), разработавшей стандартный язык определения данных и манипулирования данными, Чарльз Бахман получил Тьюринговскую премию.

Сам термин database (база данных) появился в начале 1960-х гг., и был введён в употребление на симпозиумах, организованных фирмой SDC (System Development Corporation) в 1964 и 1965 гг.

Существует огромное количество разновидностей баз данных, отличающихся по различным критериям (например, в «Энциклопедии технологий баз данных» определяются свыше 50 видов БД).

Рассмотрим только несколько из них.

Прежде всего, БД бывают фактографическими и документальными.

В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Из приведенных выше примеров три первые БД, скорее всего, будут организованы как фактографические. В БД библиотеки о каждой книге хранятся библиографические сведения: год издания, автор, название и пр. Разумеется, текст книги в ней содержаться не будет. В БД отдела кадров медучреждения хранятся анкетные данные сотрудников: фамилия, имя, отчество; год и место рождения. В базе данных лекарственных средств хранятся наименования лекарственных средств, дозировка, производители и т.д.

База данных в четвертом примере, скорее всего, будет организована как документальная и будет включать в себя тексты законов и нормативных актов.

Современные информационные технологии постепенно стирают границу между фактографическими и документальными БД. Существуют средства, позволяющие легко подключать любой документ (текстовый, графический, звуковой) к фактографической базе данных.

Другой важный принцип классификации БД – по модели данных:

• 
  иерархические (древовидные),
  
• 
  сетевые( графовый),
  
• 
  реляционные( табличные).
  

Иерархические базы данных представляют собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и могут быть представлены как перевернутое дерево (граф), состоящее из объектов различных уровней. Данная модель характеризуется такими параметрами как уровни, узлы, связи. Несколько узлов более низкого уровня соединяются при помощи связи с одним узлом более высокого уровня, а узел – информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.

1. 
   Верхний уровень занимает один объект, т.е. иерархическое дерево имеет одну вершину (корень).
   
2. 
   Несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня.
   
3. 
   Каждый узел имеет своё имя (идентификатор).
   
4. 
   Существует только один путь от корневой записи к к более частной записи данных.
   

Сетевая база данных является обобщением иерархической, но в ней принята свободная связь между элементами разных уровней. Сетевой базой данных фактически является Всемирная паутина глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов в единую распределенную сетевую базу данных.

Структура всемирной сети Интернет как пример сетевой БД.

Такая модель хранения данных построена на взаимоотношениях составляющих её частей. В простейшем случае она представляет собой таблицу (двухмерный массив), в более сложных информационных моделях – совокупность взаимосвязанных таблиц. Таблицы, в свою очередь, состоят из столбцов и строк, на пересечении которых расположены ячейки. Данные в одних таблицах, как правило, связаны с данными других таблиц, откуда и произошло название "реляционные".

Примерами реляционных (табличных) баз данных могут служить расписания занятий, представленные в виде таблицы, ведомости с оценками, расписания движения какого-либо вида транспорта.
Фрагмент таблицы расписания движения поездов из Москвы в Санкт –Петербург как пример части реляционной базы данных.

		московское время
рейсы		отправление ↑ ↓	прибытие ↑ ↓	в пути ↑ ↓	дни курсирования
	038Щ Москва — Санкт-Петербург поезд, РЖД	00:12 Курский вокзал	08:48 Московский вокзал	8 ч 36 мин	вт, ср, чт, пт по 22 апреля
	270Щ Москва — Санкт-Петербург поезд, РЖД	00:36 Курский вокзал	11:13 Московский вокзал	10 ч 37 мин	вт, ср, чт, пт с 12 апреля по 22 апреля
	038А Москва — Санкт-Петербург поезд, РЖД, Афанасий Никитин	00:44 Ленинградский вокзал	08:48 Московский вокзал	8 ч 4 мин	9, 10, 11, 16, 17, 18, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 апр, 1, 2, 3, 4, 5, 6 мая, …
	030А Москва — Санкт-Петербург	00:44 Ленинградский вокзал	09:42 Московский вокзал	8 ч 58 мин	вт, ср, чт, пт по 22 апреля, кроме 07.04, 08.04

В реляционных БД строка таблицы называется записью, а столбец — полем. В общем виде это выглядит так:

Поля — это различные характеристики (иногда говорят — атрибуты) объекта. Значения полей в одной строчке относятся к одному объекту. Разные поля отличаются именами. Записи различаются значениями ключей.

Главным ключом в базах данных называют поле (или совокупность полей), значение которого не повторяется у разных записей.

В БД «Расписание движения поездов» номер рейса является главным ключом для записей.

С каждым полем связано еще одно очень важное свойство — тип поля.

• 
  числовой;
  
• 
  символьный;
  
• 
  дата;
  
• 
  логический;
  
• 
  OLE;
  
• 
  MEMO.
  

В современных базах данных можно хранить изображения и звукозаписи. Поле для таких объектов называется поле объекта OLE.

Для вставки длинного текста имеется поле типа MEMO. В нём можно хранить до 65 535 символов.

Отдельно надо отметить поле типа Счетчик. Это числовое поле имеет свойство автоматического наращивания. Это поле удобно для нумерации записей.

1. 
   Каждый элемент таблицы – один элемент данных.
   
2. 
   Поля образуют структуру базы данных, а записи составляют информацию, которая в ней содержится
   
3. 
   Одинаковые записи в таблице отсутствуют.
   

Примеры БД такого типа:

• 
  географические;
  
• 
  исторические;
  
• 
  научные;
  
• 
  мультимедийные.
  

ИС = БД+СУБД+технические средства.

Примерами информационных систем являются системы продажи билетов на пассажирские поезда и самолеты. WWW — это тоже пример глобальной информационной системы.

Таким образом, для взаимодействия пользователя с базами данных используют системы управления данными (СУБД).

Принципы построения систем управления баз данных следуют из требований, которым должна удовлетворять организация баз данных:

• 
  Производительность и готовность. Запросы от пользователя базой данных удовлетворяются с такой скоростью, которая требуется для использования данных. Пользователь быстро получает данные всякий раз, когда они ему необходимы.
  
• 
  Минимальные затраты. Низкая стоимость хранения и использования данных, минимизация затрат на внесение изменений.
  
• 
  Простота и легкость использования. Пользователи могут легко узнать и понять, какие данные имеются в их распоряжении. Доступ к данным должен быть простым, исключающим возможные ошибки со стороны пользователя.
  
• 
  Простота внесения изменений. База данных может увеличиваться и изменяться без нарушения имеющихся способов использования данных.
  
• 
  Возможность поиска. Пользователь базы данных может обращаться с самыми различными запросами по поводу хранимых в ней данных. Для реализации этого служит так называемый язык запросов.
  
• 
  Целостность. Современные базы данных могут содержать данные, используемые многими пользователями. Очень важно, чтобы в процессе работы элементы данных и связи между ними не нарушались. Кроме того, аппаратные ошибки и различного рода случайные сбои не должны приводить к необратимым потерям данных. Значит, система управления данными должна содержать механизм восстановления данных.
  
• 
  Безопасность и секретность. Под безопасностью данных понимают защиту данных от случайного или преднамеренного доступа к ним лиц, не имеющих на это права, от неавторизированной модификации (изменения) данных или их разрушения. Секретность определяется как право отдельных лиц или организаций решать, когда, как какое количество информации может быть передано другим лицам или организациям.
  

Современные СУБД являются объектно-ориентированными и реляционными. Основной единицей является объект, имеющий свойства и связи с другими объектами.

Но любая СУБД включает в качестве базового объекта двумерные таблицы. Каждая таблица может отвечать определённой тематике. Но таблицы, подготовленные для одной базы данных, можно использовать и в других. Возможными типами связей между таблицами являются:

1. 
   Отношение «Один - к - одному», между одинаковыми ключевыми полями разных таблиц (1-1).
   
2. 
   Отношения «один – ко – многим» устанавливается между одним полем ключевым полем главной таблицы и полями подчиненной таблицы (1- ∞).
   

3. 
   Связь «многие – ко – многим» фактически представляет две связи «один – ко – многим» между двумя таблицами через третью таблицу
   

По сути дела, таблицы и формы применяются для обслуживания «начинки» базы данных, а запросы, отчеты, макросы выполняют основную функцию информационных систем – извлечение, преобразование и представление информации.

К наиболее популярным реляционным системам относят FoxPro, Visual FoxPro, Access (Microsoft), Paradox (фирма Borland), MySQL (фирма Oracle) и некоторые другие.

Все перечисленные СУБД весьма похожи по системе команд и структуре файлов. Это означает, что, освоив систему команд одной из перечисленных СУБД, вы сможете без особых трудностей освоить другие системы.

Вам предлагается познакомиться с одной из замечательных по своим возможностям реляционной СУБД – Microsoft Access 2003(на рынке представлены и более поздние версии – 2007, 2010).
Microsoft Access 2003

MS Access – это настольная система управления реляционными базами данных, предназначенная для работы на автономном ПК или в локальной сети (Access в переводе с английского означает «доступ»). MS Access одна из самых мощных, гибких и простых в использовании СУБД. В ней можно создавать большинство приложений, не написав ни единой строки программы, но если нужно создать нечто очень сложное, то на этот случай MS Access предоставляет мощный язык программирования — Visual Basic Application.

Средствами Access проводят следующие операции:

1. 
   Проектирование базовых объектов – двумерных таблиц с различными типами данных. Например, прежде чем заполнять данными таблицу, надо создать её макет.
   
2. 
   Установление связей между таблицами, с поддержкой целостности данных.
   
3. 
   Ввод, хранение, просмотр, сортировка, модификация и выборка данных из таблиц с использованием различных средств контроля информации, индексирования таблиц и аппарата алгебры логики (для фильтрации данных).
   
4. 
   Создание, модификация и использование производных объектов (форм, запросов и отчетов).
   

1. 
   Проектирование БД. На этом этапе определяется, какие поля будут входить в состав БД и, какова их структура.
   
2. 
   Создание структуры. На этом этапе с помощью конкретной СУБД описывается структура таблиц, входящих в состав БД.
   
3. 
   Ввод записей. Заполнение таблиц БД конкретной информацией.
   

• 
  доступность в изучении и понятность позволяют Access являться одной из лучших систем быстрого создания приложений управления базами данных;
  
• 
  СУБД полностью русифицирована;
  
• 
  возможность использования OLE технологии;
  
• 
  интегрированность с пакетами Microsoft Office;
  
• 
  визуальная технология позволяет постоянно видеть результаты своих действий и корректировать их; кроме того, работа с конструктором форм может существенно облегчить дальнейшее изучение таких систем программирования, как Visual Basic или Delphi;
  
• 
  широко и наглядно представлена справочная система;
  
• 
  наличие большого набора «мастеров» по разработке объектов.
  

1. 
   Начало работы с MS Access 2003. Графический интерфейс программы.
   

Чтобы запустить MS Access нажмите на панели задач Пуск -> Программы -> Microsoft Office -> Microsoft Access. Чтобы создать новую базу данных, необходимо выбрать горизонтальное меню Файл – Создать – Новая база данных. В результате появляется окно, в котором необходимо указать расположение создаваемого файла и имя создаваемой базы данных. После нажатия кнопки Создать в рабочей области появляется окно, в которой необходимо выбрать создаваемый объект БД (см. Рис1. «Окно базы данных»).

В окне базы данных мы видим три командные кнопки (Создать, Открыть, Конструктор) и шесть вкладок(объектов): Таблица, Запрос, форма, Отчет, Макрос и Модуль. Если выбрана вкладка Таблица, в окне этой вкладки отображается список существующих таблиц данной базы данных. Чтобы открыть существующую таблицу, надо нажать кнопку Открыть. Чтобы включить в БД новую таблицу – нажать кнопку Создать. Чтобы исправить макет существующей таблицы, надо выделить её имя в списке и нажать кнопку Конструктор (позволяет менять не содержимое, а устройство).

2. 
   Работа с объектами БД. Таблицы
   

Для этого вам необходимо запустить MS Access 2003, создать пустую базу данных, сохранить под именем "db1".

Любая таблица Microsoft Access 2003 может быть представлена в двух режимах:

1. 
   режиме таблицы, предназначенном для ввода данных, их просмотра и редактирования;
   
2. 
   режиме конструктора, предназначенном для создания и изменения таблицы.
   

Соответственно, в столбец Имя поля мы занесем: ID, автор, название книги, год выпуска, жанр, переплет, количество страниц (см. рис. 1.). Четыре поля предусматривают внесение текста, то есть записей текстового типа, а два – числового. Идентификатор в данной таблице является типом счетчик.

Рис.1 (а,в)

Для того чтобы связи между таблицами работали надёжно, и по записи из одной таблицы можно было однозначно найти записи в другой таблице, надо предусмотреть в таблице уникальные поля.

Уникальное поле – это поле, значения в котором не могут повторяться, например, код товара или номер истории болезни. ID - идентификатор - является таким уникальным полем в нашей таблице. Если же записи в этом поле повторяются, то предусмотрено ключевое поле. С ключевыми полями компьютер работает особо. Он проверяет их уникальность и быстрее выполняет сортировку по таким полям. С помощью ключевых полей создаются связи между таблицами. Для того, чтобы сделать поле ключевым необходимо выделить поле, щелкнув по нему мышью, а затем выбрать соответствующую команду на панели инструментов (см. рис. 2).

Теперь следует сохранить структуру таблицы под именем «bd1», выбрав соответствующую команду на панели инструментов или в меню Файл. После того, как структура таблицы сохранена (Таблица 1), она появится на рабочем поле главного окна базы данных.

Существует несколько видов запросов: на выборку, с параметром, на удаление, на обновление, на добавление и т.д.

Создадим запросы для БД «bd1».

Задание 1: Создать запрос на выборку, чтобы выводились все авторы, фамилия которых начинается на букву «П».

Для того, чтобы сделать такой запрос, используется функция Like “П*”, где П – первая буква фамилии автора.

Зайдите на вкладку , затем создайте запрос в режиме Конструктора. Появляется диалоговое окно выбора источника таблицы, выберите «Таблица 1».

Перед вами появится Конструктор запросов. Добавьте все поля. В строке условие отбора для поля «Автор» введите условие как на рисунке 1.

Рисунок 1. Конструктор запросов

Запуск запроса осуществляется кнопкой «Запуск», либо меню Запрос→Запуск.

Например, в результате выполнения Запроса может вывестись:

Запрос с параметром осуществляется с помощью квадратных скобок: [Вопрос].

Запустите Конструктор запросов. Добавьте таблицу. Вставьте поля: Автор, Название издания и год издания.



Рисунок 2. Запрос с параметром

В строке условие отбора напишите условие согласно рисунку 2.

Запустите Запрос и вас попросят ввести год. Введите, например 1999.

Результат выполнения:

Задание 3: Создать запрос с условием, что год издания не более 2000 года, а жанр повесть.

В условиях запроса используются известные арифметические операции: >=, <=, >,<, =,< >; логические операции: Or, And, Not. Для их ввода щёлкните правой кнопкой мыши по ячейке Условие отбора, в открывшемся меню выберите Построитель выражений, затем выбирайте нужную функцию.

Запустите Конструктор, введите нужные поля, и условия как показано на рисунке 3.

Запрос на обновление обновляет все записи в таблице, которые удовлетворяют условию. Поэтому, заранее создайте копию вашей базы данных, чтобы проверить.

Чтобы создать запрос на обновление, нужно с помощью Конструктора создания запросов добавить таблицу и выбрать в меню Запрос→Обновление.

Добавить поле Год издания, поставить в строку условия отбора <1990, а в строчку обновление то, на что будем обновлять, в нашем случае 2000. Выполните задание в соответствие с рисунком 4.

Создать базу данных "Поиск", с помощью которой осуществляется поиск лекарственных средств по различным аптечным складам, и состоящую из следующих таблиц с полями:

1. 
   "Склад": Наименование лекарственных средств, Количество, Цена.
   
2. 
   "Поиск": Наименование лекарственных средств, Количество, Цена.
   

Создадим таблицу Поиск. Для этого запустите Microsoft Access (ПускПрограммы> Microsoft Access). В появившемся диалоговом окне необходимо указать, что у Вас будет новая база данных

(bd2). Затем следует указать имя создаваемой базы данных и нажать кнопку Создать. После чего в появившемся главном диалоговом окне СУБД Access (окне базы данных) выберите закладку таблица, где необходимо нажать кнопку Создать. Для создания таблицы будем использовать режим Конструктора, который позволяет самостоятельно описать структуру будущей таблицы. Таким образом, сначала в Конструкторе мы опишем структуру всех таблиц, установим нужные связи, а уже потом будем вносить какие-то данные. Заполните таблицы данными (5-6 наименований, некоторые из них должны совпадать, ведь необходимо организовать поиск!).

Свяжите таблицы. Для связывания таблиц используется Схема данных, которая запускается одноименной кнопкой, расположенной на ленте Работа с базами Данных. Обратите внимание на то, что при создании новой связи связываемое поле переносится на связуемое при нажатой левой клавише мыши. Затем в свойствах указывается обеспечение целостности данных. Связь один к одному организуется, когда ключевое поле связывается с ключевым. Связь один ко многим организуется, когда ключевое поле связывается с неключевым.

В схеме данных показаны связи ключевых полей. Щелкните два раза по линии связи и установите переключатели в соответствии с рисунком 3.

Рис.3

Рис. 4

• 
  Построение запросов к многотабличной базе данных
  

• 
  Представление информации в виде форм и отчетов
  

Рис.1

Рис. 2

1. 
   .Создать таблицу Пациент со следующими полями: Номер карты, ФИО, Пол, Дата рождения.
   
2. 
   Создайте таблицу Анализ крови с полями: Номер карты, PH крови
   

3. 
   Самостоятельно определите типы полей.
   
4. 
   Создайте удобную форму для ввода данных.
   
5. 
   Заполните базу данных не менее, чем пятью записями.
   
6. 
   Свяжите таблицы, создав схему БД.
   
7. 
   Создать запрос с условием, который бы выводил данные анализа крови при вводе фамилии пациента.
   
8. 
   Создайте форму для запроса, отредактировав её в Конструкторе.
   

1. Итоговый тест по теме "Базы данных"

A. хранения и упорядочения информации

B. ведения расчетно-вычислительных операций

C. обработки текстовой документации

D. обработка графической информации

2.Что составляет структуру таблицы?

A. запись

B. поле

C. ячейка

A. байтах

B. миллиметрах

C. пикселях

D. символах

4.Записями считаются:

A. заголовки

B. столбцы

C. строки

D. таблицы

5.Текстовое поле позволяет занести информацию до:

A. 256 символов

B. 20 символов

C. 65536 символов

D. 8 символов

6.Логические данные - это:

A. денежные данные

B. текст

C. одно из двух значений

D. числа

7.Свойство автоматического наращивания имеет поле:

A. числовое

B. счетчик

C. МЕМО

A. статические данные

B. поля одинаковых свойств

C. обязательно внедренные объекты

D. связанные таблицы

9.Поле считается уникальным, если:

A. если значения не повторяются

B. его значения повторяются

C. его длина минимальна

D. его имя не повторяется в базе данных

10.Ключевое поле должно быть:

A. непременно счетчиком

B. обязательно числовым

C. уникальным