Базы данных

Понятие информационной системы и базы данных

Информационной называют систему, предназначенную для сбора, обработки, хранения и передачи информации. Это многогранный, сложный комплекс взаимосвязей между аппаратным и программным обеспечением, хранилищами данных, коммуникационными сетями, а также людьми, которые такие системы создают, поддерживают или используют.

Фундаментом информационных систем и информационных технологий является информационное обеспечение – совокупность инструментов, позволяющих:

— описать информационные потоки в системе;

— определить систему классификации объектов;

— привести все виды документов к единым форматам;

— создать единое пространство для взаимодействия.

Старая бумажная картотека в читальном зале библиотеки – это тоже информационная система: в ней есть и получение, и обработка, и хранение, и передача информации, однако все эти операции выполняются вручную, что очень неэффективно. Повысить производительность, надежность, качество и безопасность информационных систем помогает широкое использование компьютерной техники, заменяющей ручной труд. Такая замена называется автоматизацией.

Виды баз данных

Есть огромное количество самых разных видов баз данных. Избрание самой лучшей базы данных для определенной фирмы основывается лишь на цели компании. Так, выделяют: 

1. Реляционные. Их активно начали внедрять в 80-х годах 20 века. Информация в таких базах оформлена в качестве таблиц со строками и столбцами. Реляционная система управления базами данных способствует стремительному и продуктивному предоставлению доступа к оформленной информации. 
2. Объектно-ориентированные. В таких базах данные представляют в виде объекта, подобно объектно-ориентированному виду программирования. 
3. Распределительные. Они формируются из двух или нескольких элементах, которые располагаются на различных серверах доступа. Данная база данных способна храниться на нескольких устройствах. 
4. Хранилища данных. Это единый центр хранения всех данных, является базой, которая направлена на стремительное исполнение поисковых запросов и оценки данных. 
5. Нереляционная Oracle база. Это база, в которой можно сохранять и работать с данными, которые либо не имеют структуры вообще, либо слабо структурированы. Спрос на подобные базы данных растет из-за масштабирования и увеличения сложности работы веб-приложений. 
6. Графовые базы. Такая база данных сохраняет данные только в сущностном контексте, устанавливает связи между объектами. 
7. Базы данных OLTP. Данная база служит для того, чтобы исполнять все бизнес-операции, которые совершают юзеры. 

Названные базы данных являются лишь частью из всего многообразия баз данных, которые есть в современном мире. Эти базы самые применимые в работе. Но есть и такие, которые используются только для узких направлений человеческой деятельности: науки, финансов и иных целей. Кроме этого, базы данных растут еще и в других областях — стремительно меняются концепции создания технологий, цифровой мир в целом меняется, например, посредством введения облачной системы хранения данных и автоматизации. Из появившихся в последнее время баз данных можно выделить: 

1. Базы данных с открытым исходным кодом. Подобные базы обладают открытым изначальным кодом, ими можно регулировать при помощи технологий SQL и NoSQL. 
2. Облачные хранилища. Под облачным хранилищем подразумевается комплекс данных, которые имеют и не имеют структуры, размещаются на личной, общественной или гидридной площадке облачных значений. Бывает два вида облачных моделей: классическая база данных и база данных, представляемая в качестве услуги. Во втором случае администрирование и уход за системой осуществляется тем, кто предоставляет услугу.  
3. Многомодельные базы. Данный тип соединяет различные виды моделей в одну общую систему правления базами данных на сервере. Может хранить самые разные данные.  
4. Документные. Это базы, которые нужны для сохранения, обработки и извлечения информации в формате документа. Это один из самых современных способов хранения такой информации, потому что он подразумевает отсутствие столбцов и строк. 
5. Автономные базы. Это базы, которые саморегулируются. Их называют самыми продвинутыми современными базами данных, они используют технологии машинного обучения для того, чтобы автоматизировать настройки, безопасность, процессы создания резервной копии, установки обновления и других обычных задач ухода за системой. 

Особенности создания объектов системы управления базы данных

В Microsoft Office Access к объектам базы данных относят разнообразные таблицы, многочисленные запросы и формы, а также отчеты, макросы с модулями.

Таблица

Определение

Таблицей — объект, направленный на систематизацию и хранение информации. Представляет собой распределение данных по однотипным строкам и столбцам.

Содержание таблиц всегда разнообразное. Но на языке информатики ее содержимое делится на две составляющих: заголовок и тело. Под заголовком подразумевается наименование столбцов. Это может быть ФИО, адрес проживания и прочее. Телом называется содержание строки. Если говорить о теле в значении представленных выше заголовков, то это может быть занимаемая сотрудником должность.

К тому же составляющей любой таблицы является первоначальный ключ, отвечающий за оригинальность каждой строки, и индексы, обеспечивающие упорядоченную систему вносимой в таблицу информации.

В Microsoft Office Access таблица в какой-то мере — это основной объект, поскольку на ее базе формируются такие элементы, как формы, запросы или отчеты.

Форма

Форма отвечает за ввод информации и ее облик для отображения на экране во время работы в приложении. Она позволяет вносимой информации создать такой внешний вид, который будет понятен для восприятия других лиц. При необходимости представить информацию наглядно, формы можно распечатать или сохранить на другие носители. Если при создании формы произошла ошибка, то исправить ситуацию можно, используя макрос.

Определение

Макрос — способ, основанный на структурированной системе действий, направленных на реализацию одного события.

При обнаружении, например, неправильной формы запускается действие по ее удалению. После чего производится замена формы при необходимости дальнейшее ее сохранение. С помощью макроса можно запустить функцию модуля. Это способ, позволяющий реализовывать не совсем типичные манипуляции при создании формы или приложений.

Запрос

Определение

Запрос — это запрашиваемая пользователем информация.

Данный объект позволяет собрать необходимую базу данных из разных источников. Благодаря фильтрации, запрос позволяет отметить необходимые параметры поиска. Создаются запросы по намеченному в системе образцу или имеющейся инструкции.

Допускается создание запроса как на выбор и обновление, так и на удаление, а также на добавление информации.

Отчет

Определение

Под отчетом полученной информации подразумевается предварительный просмотр созданных данных. Данный объект рассчитан на создание документа. После просмотра и редактирования он может быть распечатан или добавлен в состав документа иного приложения.

Объекты и формы с отчетами построены на многочисленных элементах графики.

Возможности СУБД

В автоматизированных информационных системах скорость поиска и обработки информации настолько высока, что позволяет человеку осуществлять выбор без промедления и решать недоступные ранее задачи. Водитель, получая оперативные данные о «пробках» на дорогах, может за считанные секунды после их появления изменить свой маршрут. Человек, не умеющий готовить какое-то изысканное блюдо, может стать специалистом по его приготовлению, если ему дали время просмотреть соответствующий видеоурок в сети Интернет.

В первом примере данные от сотен тысяч источников поступают в единую информационную систему контроля ситуации на дорогах, но через несколько минут становятся никому не нужными, потому что теряют свою актуальность. Во втором примере, наоборот, видео, записанное одним человеком, хранилось несколько лет, прежде чем пригодилось кому-то. Для разных задач существуют разные способы хранения информации, определяемые типом базы данных.

База данных (БД) – это специальным образом организованная совокупность данных, хранящаяся в электронном виде в компьютерной системе.

Программное обеспечение, которое обеспечивает взаимодействие базы данных с пользователями и приложениями называется системой управления базами данных (СУБД).

Отчеты

Используются при выводе данных на принтер. В отчетах предусмотрены специальные меры для группировки выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления для печатных документов (колонтитулы, номера страниц и др.). В отличии от других объектов СУБД используются только для вывода данных на печать, а не на экран.

Замечание 4

Отчеты многим схожи с формами и страницами доступа к данным, однако имеют другое функциональное назначение — применяются для форматированного вывода данных на печатающее устройство, поэтому они должны учитывать параметры принтера и бумаги.

В отчетах, как и в формах, предусмотрены средства автоматического, автоматизированного и ручного проектирования. Средства автоматического проектирования реализуются с помощью автоотчетов (База данных — Создать — Новый отчет — Автоотчет в столбец). Также существуют «ленточные» автоотчеты.

Автоматизированное создание отчетов осуществляется с помощью Мастера отчетов, который запускается двойным щелчком по значку Создание отчета с помощью мастера в окне База данных. Мастер отчетов выполняет работу в 6 этапов. С помощью него осуществляются выбор:

• базовых таблиц или запросов, на которых базируется отчет;
• полей отчета;
• полей группировки;
• полей и методов сортировки;
• формы печатного макета и стиля оформления.

В структуре готового отчета в отличии от структуры формы присутствует увеличенное количество разделов. Помимо разделов заголовка, примечания и данных в отчете могут содержаться разделы верхнего и нижнего колонтитулов. В отчете объемом более 1 страницы данные разделы необходимы для печати служебной информации (например, номеров страниц). Чем больше по объему отчет, тем важнее роль данных, выводимых на печать в этих разделах. Если для каких-либо полей отчета выполнена группировка, количество разделов отчета увеличится, так как оформление заголовков групп будет выполняться в отдельных разделах.

Редактировать структуру отчета можно в режиме Конструктора. Приемы редактирования такие же, что и у форм. Важная особенность отчетов заключается в наличии средства для вставки в область верхнего или нижнего колонтитула текущего номера страницы и полного количества страниц. Эту операция выполняется в диалоговом окне Номера страниц (Вставка — Номера страниц).

Список основных объектов СУБД

На любом ПК можно выполнять многочисленные разнообразные операции, но к объектам СУБД принято относить все то, что имеет свое наименование. Условно составляющие СУБД можно разделить на две группы: управление и конструирование. Управление базируется на сохранении и передаче материала. Конструирование строится на его создании.

Управление базой данных — это система, которая состоит из следующих основных пунктов:

• управление информацией во внешней памяти;
• управление буферами оперативной памяти;
• управление транзакциями, то есть группой действий, направленных на выполнение одной операции;
• протоколирование;
• управление языковой системой базы данных.

Конструирование основано на графических элементах. При обработке материала выборка того или иного способа работы обусловлена целью пользователя. Необходимый инструмент включается автоматически. Анализ характеристики выбранного способа не требуется. Характеристика познается в процессе работы.

Создание межтабличных связей

При продуманной заранее структуре БД и намеченных связях между таблицами создать реляционные отношения между таблицами можно легко и просто. Всю необходимую работу можно выполнить в специальном окне Схема данных, открывающемся кнопкой панели инструментов или командой Сервис — Схема данных. Образованная межтабличная связь отобразится в окне Схема данных в виде линии, которая соединит 2 поля разных таблиц. Причем в соединении одна из таблиц будет главной, а другая — связанной.

С помощью этой связи можно:

• исключить вероятность удаления или изменения данных ключевого поля главной таблицы, если оно связано с какими-либо полями других таблиц;
• при удалении (или изменении) данных ключевого поля главной таблицы выполнить корректное автоматическое удаление или изменение соответствующих данных в полях связанных с ним таблиц.

Пошаговая инструкция по созданию базы данных в Access

Существует два основных способа создания базы данных в Access: с использованием готового шаблона или вручную, «с нуля».

Примером создания базы данных с помощью шаблона может служить выбор одного из поставляемых вместе с программой Access шаблонов, доступных непосредственно из меню «создать».

Рисунок 10 – Предустановленные шаблоны баз данных

Выбрав один из предложенных шаблонов, мы получим простейшую базу, состоящую из одной-двух таблиц. Но это будут полноценные таблицы, с полями, ключами и связями. Например, схема данных для шаблона «учащиеся» выглядит так:

   Рисунок 11 – Схема данных шаблонной базы «учащиеся»

Схема демонстрирует размещение в базе двух видов сущностей – «учащиеся» и «опекуны». Сущности эти связаны между собой по полю «учащийся» таблицы «опекуны», которое ссылается на ключ «ИД» таблицы «учащиеся». Тип связи «один ко многим».

Далее опишем порядок создания базы данных вручную, по шагам.

Обычно, первым шагом в разработке БД является создание сервера базы данных, но в нашем случае этого не требуется, так как Access, установленный в операционную систему, уже содержит в себе сервер файловых баз данных.

Шаг 1. Создание пустой базы

В меню «создать» выберите элемент «пустая база данных». Это инструментальное средство создания баз данных в виде заготовок с единственной пустой таблицей.

   Рисунок 12 – Кнопка создания пустой базы

Укажите имя файла создаваемой базы и нажмите кнопку «создать»

   Рисунок 13 – Окно ввода имени файла базы данных Access

Автоматически произойдет создание таблицы базы данных с названием «Таблица1», которую можно найти на вкладке «все объекты Access»

   Рисунок 14 – Внешний вид вкладки «все объекты»

Шаг 2. Создание полей таблицы

В центральной части окна Access открыта активная таблица. Используя выпадающее меню «щелкните для добавления», добавьте поле с типом «Краткий текст». 

   Рисунок 15 – Меню выбора типов данных

Вам будет предложено отредактировать название поля, введите «Фамилия» и нажмите «Enter».

Рисунок 16 – Редактирование имени поля

Аналогичным образом добавьте еще два поля: «Начало урока» с типом «дата и время» и «Оценка» с типом «числовой».

Шаг 3. Наполнение таблицы данными

Создание информационной базы данных не может считаться выполненным, пока эта база не содержит информации. Наполним данными нашу таблицу.

 Под созданными именами полей располагаются пустые строки – записи. Активная в данный момент запись отмечается цветным маркером.

Рисунок 17 – Заполнение таблицы

Заполните их случайными данными о гипотетических учениках так, чтобы у некоторых была оценка «5»

Обратите внимание, что для указания даты можно использовать кнопку «календарь», а числовое поле не может оставаться пустым, в нем должен быть хотя бы ноль. После заполнения вернитесь на одну из первых записей и внесите изменения в любое поле

Шаг 4. Создание запроса пользователя к базе данных

Создайте запрос, результатом которого станет список учеников, получивших оценку «отлично». Для этого в меню «создание» выберите «конструктор запросов» и перетащите в появившуюся пустую область таблицу «Таблица 1»

Рисунок 18 – Конструирование запроса

В нижней части окна в качестве первого поля укажите поле «Фамилия», в качестве второго – «Оценка». В столбце с оценкой укажите условие отбора «=5».

Рисунок 19 – Создание условия отбора

Запрос создан. Чтобы убедиться в корректности его работы, переключитесь в режим таблицы, нажав соответствующую кнопку в правом нижнем углу окна.

Рисунок 20 – Кнопки «режим таблицы», «режим SQL» и «конструктор»

Теперь вы видите не всю исходную таблицу, а только те поля, которые мы указали в запросе, причем записи взяты лишь содержащие оценку «отлично».

Рисунок 21 – Результат выполнения запроса

Если теперь вы выберете для запроса режим отображения «SQL», то увидите код запроса на том самом универсальном языке, который понятен всем базам данных.

   Рисунок 22 – SQL-код запроса

Сохраните запрос, нажав кнопку сохранения, расположенную в левом верхнем углу окна программы. При сохранении укажите название «Отличники».

Рисунок 23 – Сохранение запроса

Шаг 5. Создание отчета

Теперь создадим отчет со списком отличников.

В меню «создание» выберите «мастер отчетов», на появившейся форме выберите запрос «Отличники», переместите оба поля в «выбранные поля» и нажмите кнопку «готово».

   Рисунок 24 – Создание отчета

В результате должен появиться отчет, похожий на представленный на рисунке 25.

   Рисунок 25 – Создание отчета

На этом процесс создания простейшей электронной базы данных завершен.

Различия между электронными таблицами и базами данных

По своей сути они похожи, потому что служат для хранения определенных данных. При этом они отличаются друг от друга по следующим параметрам: 

• технология сохранения и обработки информации; 
• привилегии получения доступа к информации; 
• количество сохраненных данных. 

Электронная таблица создана для использования лишь одним человеком, что отражается на ее свойствах. Они идеально подойдут для использования одним человеком или небольшой группой людей. При этом всем им не нужно совершать сложные действия с информацией. Базы данных нужны для того, чтобы хранить информацию в огромных размерах. Доступ к базам данных может получить большое количество людей, при этом это будет безопасно. 

Типы данных в СУБД Access

При формировании полей в таблицах используются различные типы данных, от правильного выбора которых зависит корректность и эффективность ее работы

Если, например, речь идет об электронных текстовых данных, то важно заранее определиться с допустимым размером строк. Выделив слишком мало позиций для символов, можно не уместить какую-то строку

Другая крайность – выделение слишком большого количества места – стремительно раздувает объем базы данных. Использование динамически изменяемых по размеру полей повышает вычислительную нагрузку, снижая быстродействие.

Выбор подходящего формата для хранения числовых данных тоже имеет свои тонкости: поле для целых чисел не может хранить дробную часть, округление «математическое» и «банковское» имеют разные правила.

Представление дат и времени, выбор точки или запятой в качестве разделителя, возможность использования кириллицы в ссылках зависят от языковых и культурных настроек системы.

Основные типы данных СУБД Access, их описание и примеры использования приведены в таблице.

Базовые операции с объектами базы данных

К базовым операциям с объектами базы данных относятся: 

• загрузка; 
• корректировка; 
• поиск; 
• реорганизация; 
• реструктуризация. 

Рассмотрим каждую операцию подробнее.

Загрузка

Загрузка — исходное заполнение баз данных информацией. Характерная особенность подобной операции состоит в том, что приходится вводить большое количество информации. В целом, данная операция служит для сохранения и усвоения данных. Этот процесс достаточно продолжителен по времени, но выполняется всего один раз. Эту операцию выполняют до начала работы с базами данных. 

Корректировка

Посредством корректировки можно внести изменения в информацию, которая заложена в базы данных в результате работы компьютерной системы. Корректировать данные приходится из-за таких причин, как: 

• необходимость исправления ошибок, которые были обнаружены в информации из баз данных; 
• необходимость совершить изменения в информации из баз данных или же добавить новую информацию в базы данных; 
• необходимость в ликвидации старых и бесполезных данных. 

Методика получения доступа в случае изменения составляющих: 

Методика получения доступа в случае добавления составляющих: 

Методика ликвидации составляющих: 

Поиск 

При помощи поиска можно выбрать информацию из баз данных по конкретным признакам. Найденные данные предоставляются пользователю в том виде, который требует информационная система. В процессе осуществления данной операции можно обозначить типы поисковых запросов, методики и техники поиска, варианты постановки условий отбора информации и форм подачи итогов поиска. 

После того, как от системы управления базой данных поступает нужный запрос, происходит поиск информации в базе данных. В результате — человек получает данные, которые ему нужны или же уведомляет юзера, что в системе таких данных нет. В процессе поиска система управления базой данных может сообщать пользователю об ошибках, которые были обнаружены в запросе. 

Реорганизация

В процессе использования базы данных ее нужно иногда чистить и приводить в нормальное состояние, потому что после ликвидации информации между существующими еще записями может оставаться память, которая не используется системой. Более того, в базах данных нередко можно встретить такое явление, как фрагментация памяти. Это процесс, при котором внешняя память разрушается на несколько частей. 

Процесс реорганизации помогает создать копию баз данных, в которых данные будут размещены в конкретной последовательности, без пробелов в памяти. Принимает решение о запуске реорганизационных процессов человек, который занимается администрированием баз данных. Основываться он должен на определенных условиях использования баз данных. Главными причинами реорганизации считаются: 

• большая нагрузка на базы данных в виде постоянного удаления или добавления информации; 
• ошибки от системы управления базами данных в процессе формирования данных о свободном месте в памяти; 
• неправильный вариант организации информации или способа получения доступа к ним. 

Реструктуризация

Решение о начале реструктуризации баз данных принимает человек, который администрирует их. Процесс реструктуризации подразумевает трансформацию внутренней и логической моделей, трансформацию способов получения доступа к информации и процессов работы с базами данных. Бывает три типа реструктуризационных трансформаций в базах данных: 

1. Процедурные трансформации. Они появляются тогда, когда выходит обновление системы управления базами данных. В таком случае меняются самые разные процессы обработки информации (регуляция доступа к информации, восстановление информации и т.п.). 
2. Физические трансформации. Они касаются трансформаций в структуре технического обеспечения баз данных, смена величины памяти, которая используется для хранения, величины системных буферов. Также происходит смена вариантов поиска и способов получения доступа к информации. 
3. Логические трансформации. Они проявляются в случаях, когда трансформации касаются логического состава данных (внесение новых составляющих\ликвидация данных, трансформация взаимодействия между информацией). Реструктуризация подобна по стоимости загрузке, потому что нуждается в очередном создании базы данных, перепрограммировании, налаживании некоторых или всех приложений в системе информации. 

Типы данных в базах

В Access можно определить следующие типы полей:

• Текстовый – текстовая строка; максимальная длина задаётся параметром «размер», но не может быть больше 255
• Поле МЕМО – текст длиной до 65535 символов
• Числовой – в параметре «Размер поля» можно задать поле: байт, целое, дейсвительное и т.п.
• Дата/время – поле, хранящее данные о времени.
• Денежный – специальный формат для финансовых нужд, по сути являющийся числовым
• Счётчик – автоинкрементное поле. При добавлении новой записи внутренний счётчик таблицы увеличивается на единицу и записывается в данное поле новой записи. Таким образом, значения этого поля гарантированно различны для разных записей. Тип предназначен для ключевого поля
• Логический – да или нет, правда или ложь, включен или выключен
• Объект OLE– в этом поле могут храниться документы, картинки, звуки и т.п. Поле является частным случаем BLOB– полей ( Binary Large Object ), встречающихся в различных базах данных
• Гиперссылка – используется для хранения ссылок на ресурсы Интернета. Встречается не во всех форматах баз данных. К примеру, такого типа нет в dBaseи Paradox
• Подстановка

Типы данных в таблицах Access 

• Текстовый
• Поле МЕМО
• Числовой
• Дата\время
• Денежный
• Счётчик
• Логический
• Объект OLE
• Гиперссылка

Не надо забывать про индексы. Связывать таблицы. Связь с обеспечением целостности контролирует каскадное удаление и модификацию данных.

Монопольный доступ к БД нужен для того, чтобы производить в ней фундаментальные изменения.

Объекты в Microsoft Access

Офисная СУБД Access содержит в себе типы объектов, частично совпадающие
с реализациями, предлагаемыми общепринятыми стандартами SQL (таблицы, запросы), но, в то же время, обладающие существенными отличиями:

1. они являются не просто структурными единицами БД, но и привязаны к определенному пользовательскому интерфейсу (внешнему виду);
2. их можно создавать не только с помощью SQL-запросов, но и визуальными средствами;
3. такие объекты, как формы, модули, макросы, страницы доступа к данным свойственны только для данной СУБД;
4. объекты Access могут быть объединены в группы (например, таблица и связанные с ней формы и отчеты).

Рассмотрим основные типы объектов Microsoft Access.

Рисунок 1. Панель объектов Microsoft Access (слева). Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Таблица — структура для хранения информации в форме строк (записей), упорядоченных в форме полей (колонок, столбцов). Идентификация строк производится по уникальному ключу. Это одно или несколько полей, однозначно характеризующих строку. Таблицы Access обладают всеми характеристиками, присущими классическим реляционным БД.

Запрос — структура, хранящая в себе критерии отбора строк из таблиц. Существуют также запросы, позволяющие добавлять, изменять, удалять данные, а также объекты БД. Запросы в Access могут быть записаны на языке SQL, что роднит данную СУБД с другими реализациями реляционных БД.

Форма — пользовательский интерфейс, предназначенный для изменения (выбора, добавления, редактирования, удаления) данных в наглядном виде. Формы содержат текстовые поля, кнопки, списки, календари и др. удобные элементы управления. Как правило, формы связаны с таблицами или запросами, являющимися источниками данных для форм.

Отчет — вывод информации в удобном для печати на принтере и/или пользовательского анализа виде. От форм их отличает то, что они не содержат возможностей для изменения данных.

Модуль — небольшая программа для выполнения специфических пользовательских задач. Как правило, модули пишутся в случаях, когда средств языка SQL оказывается недостаточно для решения задач. Для создания модулей используется язык программирования Visual Basic for Applications (VBA).

Замечание 2

В различных версиях Access могут присутствовать и другие специфические типы объектов, такие как макросы, страницы веб-доступа.

Одной из особенностей Access является то, что все объекты хранятся в едином файле с расширением .mdb. Это упрощает копирование с компьютера на компьютер. С другой стороны, в этой СУБД предусмотрены удобные механизмы импорта, позволяющие переносить объекты из одной БД в другую. Кроме того, существуют готовые шаблоны с предустановленными таблицами, формами, отчетами, предназначенными для решения определенных пользовательских задач (ведения складского, кадрового, финансового учета и т.п.).