Курсовая работа: Мультимодельные СУБД

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….3
1.Теоретическая часть:………………………………………………………...4
1.1 Классификация БД ………………………………………………………10
1.2 Объектно-ориентированные СУБД …………………………………….13
2.Практическая часть:…………………………………………………………15
2.1 Иерархическая модель базы данных …………………………………...15
2.1.1 Недостатки иерархической модели ………………………………..18
2.2 Реляционная модель базы данных ……………………………………...20
2.2.1Реляционные датологические модели СУБД ……………………...23
2.3 Сетевые модели данных ………………………………………………...27
2.4 Иерархические модели в реляционных БД …………………………….31
3.Аналитическая часть:………………………………………………………..33
3.1 Научные исследования в области системах ……………………………33
3.2Основные возможности и организация СУБД иерархического,
сетевого, реляционного типов ………………………………………………37
Заключение ……………………………………………………………………39
Список литературы …………………………………………………………...40
Введение
Целью моей курсовой работы является описание мультимодельных СУБД. В связи с поставленной целью в курсовой работе решаются следующие задачи: рассмотреть модели СУБД в целом, процесс создания баз данных.
В теоретической части будут рассмотрены: общая информация рассматриваются основные концепции, понятия, черты и характеристики объектно-ориентированных систем управления БД.
В практической части будут рассмотрены: иерархических и реляционных моделей базы данных, возможности и преимущества моделей.
В аналитической части будут рассматриваться: вопросы о данных, исследования, связанные с разработками новых СУБД, развитие теории реляционных баз данных, СУБД с мультимодельным внешним уровнем.
1 Теоретическая часть
База данных - это именованная совокупность данных, адекватно отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в некоторой предметной области и организованных таким образом, что данные могут использоваться для решения многих задач многими пользователями. Предметная область, в общем случае, складывается из множества реальных объектов, обладающих некоторым набором свойств, - атрибутов. Отображению в базе данных подлежать лишь существенные атрибуты, несущественными можно пренебречь.
База данных (БД) - совокупность взаимосвязанных данных хранящихся в памяти ЭВМ, вводятся, хранятся, просматриваются, обрабатываются, а также выводятся на экран.
Существует два способа создания базы данных:
а) Позадачный- каждая задача работает со своей совокупностью данных;
б) с использованием систем управления БД (СУБД).
Имеем БД, СУБД, задачи (прикладная программа 1,2, ..., п) работает сразу со всеми задачами.
СУБД выполняет двоякую функцию:
а) является инструментальным средством (средой), создания, разработки,
программирование БД;
б) обеспечивает эксплуатацию БД.
Современные СУБД можно классифицировать на следующие классы:
а) электронные таблицы (Super Calc /MSDOS/, Excel /Windows/)
Первый класс СУБД используется для решения небольших по объему (V) и
несложных по выполнению задач.
Функциональные возможности электронных таблиц:
- написание, корректировка и другая работа с текстом (т.е. имеют свой встроенный редактор);
- проведение расчетов и вычислений с помощью общепринятых арифметических, логических операций и встроенных функций (sin, cos, tg, ctg).
- работа в режиме псевдографики, т.е. создание столбовых, прямоугольных, круговых, линейчатых, зонных и других диаграмм.
- работа со встроенной БД реалиционного типа.
Электронные таблицы содержат һеір(помощь); встроенный пакет-справочник с примерами.
При работе с базой данных в электронных таблицах, исходную таблицу смещают вниз от левого верхнего угла, а вверху записывают условия нахождения данных, они же результирующие таблицы, которые отражают поиска.
б) Второй класс СУБД средство программирования баз данных оперативного
типа (Clipper, dbase, FoxBase). Эти СУБД с точки зрения технологии создания
БД аналогичны стандартному языку программирования (Турбо-паскаль).
в) СУБД комбинированного типа (на основе файловой структуры /Clarion/).
г) СУБД со встроенными программами (генераторами) автоматизированного
программирования объектов БД (таблицу, форм входных документации,
меню с подключением механизма реорганизации данных в БД, запросов с
отчетами /форм входных документов/). Paradox - язык Pal (Pal не уступает
Турбо-Паскалю 7.0). Он позволяет подключение подпрограмм, написанных
на любом языке программирования
Объекты базы данных:
1. а) Таблицы (взаимосвязанные или невзаимосвязанные);
б) логические (виртуальные) таблицы - связанные между собой с помощью ключевых атрибутов (нужна, чтоб не дублировать данные).
2. Формы входных документов с которыми работает пользователь.
3. Система управляющего меню.
4. Запросы.
5. Формы входных документов (отчеты).
Для полноценной работы БД создают или подключают механизм реорганизации данных в БД.
Жизненный цикл автоматизированной информационной системы:
- "бумажное" программирование;
- реализация;
- эксплуатация (введение БД). Различают 3 основных модели БД:
- иерархическая;
- сетевая (реализует технологию "Клиент-Сервер");
- реляционную модель для IBM PC (локальная). Существует два подхода к созданию базы данных:
- сначала создаются таблицы и формы, а потом меню и запросы с отчетом;
- создается меню, потом таблицы и формы, запросы с отчетами.
Элементы построения баз данных.
Номер. Буква алфавита. Ф.И.О. Место работы. Телефон. Адрес. printf("\n");
printf ("\п Номер Буква алфавита ФИО Место работы Телефон Адрес \п"); printf(" \п");
В современных средствах программирования баз данных используется программа автоматизации программирования следующих объектов: таблиц, форм документов, систем управления меню и запросов с отчетами. Эти средства делятся на классы:
- средства операторного типа;
- средства, включающие комплекс программ автоматизированного построения указанных объектов электронной таблицы.
Для небольшого по V и несложных по вычислению баз данных используются электронные таблицы.
Структура базы данных.
Это взаимосвязь основных объектов БД (таблицы, формы, меню) с файловой структурой. В настоящее время для создания баз данных и других программных продуктов используются технологии "Клиент-Сервер". Рассмотрим применение этой технологии на примере разработки фирмы Staffware (Англия). На протяжении последнего года эта фирма разрабатывает продукты вместе с ІВМ(США) и Microsoft (США). Структура разработки фирмы Staffware:
Данная система предназначена для автоматизации управления документами в электронном офисе. Объем электронной текстовой информации (документа) станет в 3 раза больше. Например, в США ежедневно создается 900 млн. страниц информации, 76 млн. писем и 21 млн. других документов, храница І.Зтрл. документов на бумаге. Однако, получить доступ можно лишь к 10% этой информации.
Требования к СУБД:
1) Эффективность выполнения различных функций предметной области;
2) Минимизация избыточности;
3) Предоставление для процесса принятия решений непротиворечивой информации;
4) Обеспечение безопасности;
5) Отсутствие повышенных требований к персоналу, связанное с разработкой прикладных программ;
6) Реорганизация БД;
7) Централизованное управление;
8) Упрощение эксплуатации ЭВМ.
БД должна:
1) Удовлетворять актуальным требованиям внешних юзеров, обеспечивать хранение и модификацию больших объемов информации;
2) Обеспечивать заданный уровень достоверности хранимой информации и ее непротиворечивость;
3) Обеспечивать доступ к секретным данным только спец. юзерам;
4) Возможность поиска информации по ключу;
5) Удовлетворение требованиям по производительности обработки запросов;
6) Возможность реорганизации и расширения при замене границ ПО;
7) Различные виды выдачи информации;
8) Простота и удобство обращения к информации.;
9) Обеспечивать возможность одновременного обслуживания большого числа юзеров.
Администратор БД (АБД). АБД — лицо, ответственное за выполнение функции администрирования БД. АБД не обладатель БД, а ее хранитель. С усложнением предметной области усложняются процессы формирования информации, и принятия решения (расширение спектра функций администрирования БД. Главный принцип — непротиворечивость данных.
АБД должен: координировать все действия по сбору информации. Ее проектирование и ведение в целом. А также ЗИ. Независимость данных. Прикладному программисту для организации доступа к данным надо знать: 1)каков формат;
2) где располагаются;
3) как обратиться к ним.
Используя ту или иную БД и не зная ее внутреннего представления, этим достигается независимость данных. Возникают модернизации, связанные с ЭКСПОРТОМ и импортом файлов в БД (добавление и усечение БД). Причины, порождающие необходимость независимости данных:
1) АБД должен проводить изменения содержания, расположения БД;
2) поставщик Hard & Soft обработки данных должен вводить новые технологии, не требуя
перепрограммирования программ клиента. Необходимо обеспечить разделение данных, представляя их по-разному ограниченно прикладным программистам. Защита АБД.
Два уровня независимости данных. Процесс проектирования БД начинается с установления концептуальных требований ряда юзеров. Эти требования интегрируются как единое обобщенное представление, из которого образуется концептуальная модель предметной области.
Транслирование концептуальной модели (адаптация) в совместимую область с выбранной СУБД.
База Данных (БД) — структурированный организованный набор данных, описывающих характеристики каких-либо физических или виртуальных систем.
«Базой данных» часто упрощённо или ошибочно называют Системы Управления Базами Данных (СУБД). Нужно различать набор данных (собственно БД) и программное обеспечение, предназначенное для организации и ведения базы данных (СУБД).
Структура БД
Организация структуры БД формируется исходя из следующих соображений:
1. Адекватность описываемому объекту/системе — на уровне концептуальной и логической модели.
2. Удобство использования для ведения учёта и анализа данных — на уровне так называемой физической модели.
Виды концептуальных (инфологических) моделей БД: «сущность-связь», семантические, графовые
Виды логических (даталогических) моделей БД:
1. Документальные (архивы) — ориентированные на формат документа, дескрипторные, тезаурусные.
2. Фактографические (картотеки)
теоретико-графовые: иерархическая модель, сетевая модель.
теоретико-множественные: реляционная модель (ER-модель), многомерная модель.
объектно-ориентированные: объектная модель.
основанные на инвертированных файлах.
Таким образом, по модели представления данных БД классифицируются:
* Картотеки
* Сетевые
* Иерархические
* Реляционные
* Многомерные
* Объектно-ориентированные
* Дедуктивные
На уровне физической модели электронная БД представляет собой файл или их набор в формате TXT, CSV, Excel, DBF, XML либо в специализированном формате конкретной СУБД. Также в СУБД в понятие физической модели включают специализированные виртуальные понятия, существующие в её рамках — таблица, табличное пространство, сегмент, куб, кластер и т. д.
В настоящее время наибольшее распространение получили реляционные базы данных. Картотеками пользовались до появления электронных баз данных. Сетевые и иерархические базы данных считаются устаревшими, объектно-ориентированные пока никак не стандартизированы и не получили широкого распространения. Некоторое возрождение получили иерархические базы данных в связи с появлением и распространением XML.
Этапы проектирования базы данных
1. Концептуальное проектирование — сбор, анализ и редактирование требований к данным. Для этого осуществляются следующие мероприятия:
* обследование предметной области, изучение ее информационной структуры
* выявление всех фрагментов, каждый из которых характеризуется пользовательским представлением, информационными объектами и связями между ними, процессами над информационными объектами
* моделирование и интеграция всех представлений
По окончании данного этапа получаем концептуальную модель, инвариантную к структуре базы данных. Часто она представляется в виде модели «сущность-связь».
2. Логическое проектирование — преобразование требований к данным в структуры данных. На выходе получаем СУБД-ориентированную структуру базы данных и спецификации прикладных программ. На этом этапе часто моделируют базы данных применительно к различным СУБД и проводят сравнительный анализ моделей.
3. Физическое проектирование — определение особенностей хранения данных, методов доступа и т. д.
Различие уровней представления данных на каждом этапе проектирования реляционной базы данных:
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ — Представление аналитика (используется инфологическая модель «сущность-связь»)
* сущности
* атрибуты
* связи
ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ — Представление программиста
* записи
* элементы данных
* связи между записями
ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ — Представление администратора
* группирование данных
* индексы
* методы доступа.....