Базы данных. Назначение и функциональные возможности СУБД.

Оперативная память ПК организована в виде отдельных ячеек с последовательными адресами. Однако часто бывает удобно представлять эти ячейки в виде других структур данных.

Указатели. Указатель – это ячейка (или блок ячеек), содержащий адрес другой ячейки памяти. Пример использования указателя. В памяти ПК храниться список рассказов, отсортированный в алфавитном порядке по названию. Массивы. Часто удобно представлять данные в виде таблиц, т.е. как двумерный массив. Списки. Это набор записей, выстроенных в определенной последовательности.

Следуя этому принципу, список можно раскидать по небольшим блокам, каждый из 9 ячеек, которые связаны между собой указателями. Подобная организация списков называется связным списком.

Для того чтобы определить начало связного списка, отдельно определяется еще один указатель, в котором хранится адрес первой записи. Так как этот указатель указывает на начало, или голову списка, он называется указателем головы.

Для определения конца связного списка используется пустой указатель (NIL),

Стек.. В стеке последний добавленный элемент всегда будет удален первым (последним прибыл – первым убыл).

Очередь – это список, в который записи добавляются с одной стороны, а удаляются с другой (первым прибыл – первым обслужен).

Деревья. Эта структура данных отражает принцип организации типичных компаний. В такой структуру президент находится на вершине, от которой отходят линии к вице-президентам, и т.д.

Каждый элемент дерева называется узлом. Узел, находящийся наверху, называется корневым. Узлы на противоположном конце дерева называются терминальными (или листовыми). Эти меньшие структуры называются поддеревьями. Бинарное дерево – дерево, где у каждого узла может быть максимум два потомка. Каждая запись (или узел) дерева состоит из трех компонентов: 1) данные, 2) указатель на первого потомка узла и 3) указатель на второго потомка узла.

В широком смысле слова база данных - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области.

Но в то же время при использовании баз данных возникают и проблемы: управление доступом к данным, передача больших объемов информации без искажения, право собирать и хранить информацию.

Базы данных представляют собой синтез структур данных и файловых структур. Типичная система базы данных состоит из двух уровней – прикладного уровня (уровня приложений) и системы управления базой данных (СУБД). системой управления базой данных (СУБД) - комплексом программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Если база данных размещается на нескольких ЭВМ в сети, то она является распределенной. Такая база данных может содержать фрагментированные и/или дублированные данные.

По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удалённым (сетевым) доступом. Системы централизованных баз данных с сетевым доступом могут иметь различные архитектуры.

Архитектура файл-сервер систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов

В концепции клиент-сервер подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объёма обработки данных.

 

Вопрос11

Модели базы данных, безопасность данных.

Реляционная модель.

В этой модели концептуальное представление базы – набор таблиц, состоящих из строк и столбцов. СУБД в таком случае будет включать процедуры, которые позволят приложению выбирать определенные элементы определенной строки таблицы.

Данные в такой базе хранятся в прямоугольных таблицах (называемых отношениями). Строки в таблице называются записями, столбцы – атрибутами (полями).

Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

1) имя поля (например, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения);

2) тип данных, которые будут находиться в этом поле (например, символьный, числовой, календарный);

3) длина (например, 15 байт, причём длина поля будет определяться максимально возможным количеством символов);

4) точность для числовых данных (например, два десятичных знака для отображения дробной части числа).

Запись - совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи - отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения её полей.

Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной структуры.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем, первичным ключом). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ.

 

Иерархическая модель.

Модель позволяет строить базы данных с древовидной структурой, где каждый узел содержит свой тип данных

Для представления такой модели используется ориентированный граф. Граф – графическое представление математической модели системы связей между объектами любой природы. Объекты задаются в графе точками, которые называются вершинами, связи между объектами – линиями, соединяющими вершины, - ребрами или дугами графа

К основным понятиям иерархической структуры базы данных относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел - это совокупность данных, описывающих некоторый объект.

Сетевая модель.

В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 3.19).

Объектно-ориентированная база данных является одной из новейших моделей, она начала разрабатываться в связи с появлением объектно-ориентированных языков программирования в 90-е г.г. ХХ века. Она состоит из объектов, связи между которыми отражают отношения между объектами. Связи между объектами в такой базе данных обычно поддерживаются СУБД, поэтому подробности их реализации не касаются программиста, разрабатывающего приложения. Когда новый объект добавляется в базу, приложению необходимо указать с какими объектами его нужно связать в базе. СУБД сама создает необходимую для регистрации этих связей систему указателей.

По степени универсальности различают два класса СУБД: 1) системы общего назначения; 2) специализированные системы.

Обеспечение безопасности.

СУБД обычно содержат средства обеспечения безопасности данных. Такие средства обеспечивают выполнение следующих операций:

- шифрование прикладных программ;

- шифрование данных;

- защиту паролем;

- ограничение уровня доступа (к базе данных, к таблице, к словарю, для пользователя).

 

Вопрос12