Powszechność baz danych 30-10-

2012

• Bazy danych są obecnie szeroko stosowane i

znaleźć je można w firmach lub organizacjach o
różnej wielkości, wykorzystuje się je również w
zastosowaniach domowych.

• Życie codzienne często przynosi kontakt z bazami

danych:

– Konto w banku
– Kod towaru w sklepie
– Rozkład jazdy PKP, PKS, MPK
– Spis pracowników przedsiębiorstwa
– Wizyta u lekarza, pobyt w szpitalu
– Wizyta w bibliotece, wypożyczalni kaset

Definicja bazy danych

• Bazę danych można zdefiniować jako zbiór

wzajemnie powiązanych danych pamiętanych bez
zbędnej redundancji (nadmiarowości), służących
jednemu lub wielu zastosowaniom w sposób
optymalny;

• Dane pamiętane są w taki sposób, że są niezależne

od programów, które z nich korzystają; przy
dołączeniu i modyfikacji oraz wyszukiwaniu danych
stosuje się wspólną metodę umożliwiającą
sprawdzenie poprawności wykonywanych operacji;

• System zawiera zbiór baz danych, jeżeli są one

całkowicie rozłączne pod względem struktury;

Inna definicja baz danych

• Baza danych jest zbiorem

powiązanych danych.

• Baza danych jest abstrakcyjnym

informatycznym odzwierciedleniem
wybranego fragmentu rzeczywistości
nazywanego „miniświatem”. Zmiany
w tym świecie są odzwierciedlane w
bazie danych.

Baza danych – odzwierciedlenie

miniświata

• Mówiąc o wybranym fragmencie rzeczywistości mamy

na myśli rzeczywistość dwojakiego rodzaju: fizyczną i
konceptualną (abstrakcyjną).

• Rzeczywistość fizyczna – to ta, którą postrzegamy na

co dzień wokół nas naszymi zmysłami. Przykładem może
być rzeczywistość Politechniki, w której dostrzegamy, z
jednej strony studentów i pracowników, z drugiej indeksy,
podręczniki akademickie, sale dydaktyczne.

• Rzeczywistość konceptualna – to ta, która istnieje

zwykle w wyobraźni osób. Przykładem takiej
rzeczywistości jest projekt nowej wersji obrabiarki, której
wizja istnieje jedynie w sferze dyskusji i wyobraźni
zespołu projektantów.

Baza danych – wiernie

odzwierciedlenie miniświata

• Baza danych jest logicznie spójnym zbiorem

danych posiadających określone znaczenie.

• Logiczna spójność jest tu rozumiana jako

wierność odwzorowania miniświata. Innymi
słowy, baza danych nie może być w stanie,
który nigdy nie zachodzi w modelowanych
miniświecie.

• Przykładowo, baza danych, w której

ewidencjonowani są studenci Politechniki nie
może zawierać informacji o osobach, które na
tej uczelni nie studiują.

Baza danych - cel

• Baza danych jest logicznie spójnym zbiorem

danych posiadających określone znaczenie.

• Reprezentuje pewien ragment rzeczywistości

zwanego „miniświatem”. Zmiany w
„miniświecie” odzwierciedlane są w bazie
danych.

• Baza danych jest projektowana, budowana i

wypełniana danymi dla określonych celów. Ma
określoną grupę użytkowników korzystających
w określony sposób z zawartej w niej
informacji.

Baza danych - użytkownicy

• Projektant bazy danych

– Określa strukturę bazy danych, przygotowuje

programy (aplikacje) ułatwiające korzystanie z bazy
danych przez innych użytkowników

• Użytkownik końcowy bazy danych wypełnia i

przetwarza bazę danych

– Użytkownik zaawansowany
– Użytkownik początkujący (naiwny)

• Administrator bazy danych

– Posiada narzędzia diagnostyczne
– Stroi bazę danych (strojenie – „dobieranie

parametrów”)

Baza danych -

podsumowanie

• Baza danych

– Ma swoje źródło danych
– Posiada określony krąg użytkowników
– Odnosi się do pewnego fragmentu

rzeczywistości (np. przedsiębiorstwo,
biblioteka, uczelnia).

System zarządzania bazą

danych

• System zarządzania bazą danych (SZBD)

jest zbiorem programów umożliwiających
tworzenie i eksploatację bazy danych.

• Na funkcje te składa się:
1. Definiowanie bazy danych ( określenie

typów i struktur danych)

2. Konstruowanie bazy danych (zapamiętanie

danych na nośniku)

3. Przetwarzanie bazy danych

(manipulowanie, operowanie danymi)

System bazy danych

• System bazy danych składa się z bazy

danych i systemu zarządzani bazą danych.

• Użytkownicy
• Transakcje(zapytania)
• SZBD

– Moduł zarządzania transakcjami
– Moduł zarządzania dostępem do danych

• Baza danych
• Przykłady systemów baz danych : Oracle,

BD2, Informix.

Systemy baz danych

• Wśród podstawowych korzyści wynikających ze stosowania

systemów baz danych wyróżnia się:

1. Zmniejszenie nadmiarowości przechowywanych

danych. Polega na tym, że dane wykorzystywane przez
różne aplikacje nie są nigdy duplikowane. W konsekwencji
ułatwia to zachowanie ich poprawności.

2. Współdzielenie danych. Dane składowane w bazie

danych nie są zazwyczaj trzymane do użytku jednej osoby.
Oczekuje się zwykle, że baza danych będzie używana przez
więcej niż jedną osobę, możliwe, że w tym samym czasie.

3. Bezpieczeństwo danych. Tylko uprawnieni użytkownicy

mogą odczytywać i przetwarzać dane w bazie danych.
(Określanie praw dostępu dla grup użytkowników).

System baz danych -cd

4. Różnorodność sposobów widzenia danych. Te same

dane mogą być widziane wróżny sposób przez różnych
użytkowników. Dotyczy to zarówno zakresu, jak i
sposobu przedstawiania danych.

5. Reprezentacja złożonych związków pomiędzy

danymi. Polega na tym, że za pomocą prostych,
intuicyjnie dobrze zrozumiałych mechanizmów można
modelować związki pomiędzy różnymi danymi.

6. Kopia zapasowa & odtwarzanie. Ochrona przed

awariami systemu polegająca na automatycznym
tworzeniu przez SBD kopii zapasowej oraz możliwości
odtworzenia poprawnego stanu bazy danych w
przypadku nieprzewidzianej awarii (np. brak zasilania).

Języki baz danych

• Użytkownik (projektant) bazy danych ma do dyspozycji

różne języki, za pomocą których porozumiewa się z bazą
danych:

• Język zapytań (ang. SQL – Structured Query

Language), który umożliwia pobieranie z bazy danych
informacji zgodnych z wyspecyfikowanymi warunkami.

• 1. języki definiowania danych (ang. DDL- Data

Definition Language), który umożliwia definiowanie
struktury danych przechowywanych w bazie danych.

• 2.Język manipulowania danymi (ang. DML – Data

Manipulation Language), który umożliwia
wypełnianie bazy nowymi danymi, ich aktualizację lub
usuwanie.

Klasyfikacja systemów baz

danych

• SBD można klasyfikować według

różnych kryteriów:

• 1. Ze względu na stosowany model

danych (podstawowe kryterium)

• Model sieciowy (1961 Bachman)
• Model hierarchiczny (1965-1970)
• Model relacyjny (1970 Codd)
• Model obiektowy (1985, 1990)

Klasyfikacja systemów baz

danych

• 2. Ze względu na liczbę

użytkowników (system jedno – lub
wielodostępny)

• Systemy jednoużytkowe obsługują w

danej chwili tylko jednego
użytkownika.

• Systemy wieloużytkowe dotyczą

większości systemów baz danych,
obsługują jednocześnie wielu
użytkowników.

Klasyfikacja systemów baz

danych

• 3.Ze względu na liczbę węzłów (ang. Site)

(system scentralizowany lub rozproszony)

• Baza danych scentralizowana – dane

pamiętane są w jednym komputerze (na
pojedynczym węźle); może obsługiwać wielu
użytkowników, ale rezyduje na jednym
komputerze.

• Rozproszona baza danych – dane

pamiętane są na kilku węzłach (komputerach),
połączonych siecią komputerową;

Kiedy nie stosować SBD?

• Stosowanie systemów baz danych nie zawsze jest

uzasadnione. Nie zaleca się stosowania SBD:

• W przypadku ograniczonych możliwości finansowych

SZBD (z prawdziwego zdarzenia) jest drogi, najczęściej
wymaga kupna lub rozbudowy sprzętu.

• w przypadku gdy mechanizmy SBD, w zakresie

współbieżności dostępu, bezpieczeństwa, odtwarzania po
awarii są nadmiarowe.

–

Jeden użytkownik kilku użytkowników pracujących w ściśle
skoordynowany sposób (np. sekwencyjnie).

• w przypadku przechowywania prostych danych o niskim

stopniu wzajemnego powiązania oraz używania prostych
programów, które nie będą rozwijane w przyszłości.

Model danych

• Fundamentalną cechą systemów baz danych jest to, że

zapewniają one pewien poziom abstrakcji widzenia
danych przez użytkowników, przesłaniając szczegóły
dotyczące fizycznej organizacji danych.

• Uzyskuje się to dzięki oferowanym przez bazy danych

modelom danych.

• Model danych to zbiór koncepcji stosowanych do

opisu struktury bazy danych (typy danych, związki
pomiędzy nimi i ograniczenia nałożone na dane).

• Model ma za zadanie wprowadzić pośrednią warstwę

abstrakcyjną, która pozwala łatwiej analizować obiekty
świata rzeczywistego.

Model danych

• Wśród modeli danych wyróżniamy następujące kategorie:

– Konceptualne modele danych ( koncepcyjne, semantyczne) są to

modele najbardziej zbliżone poziomem abstrakcji do wymagań
projektantów baz danych, stosowane w pierwszych etapach projektów w
celu weryfikacji wyróżnionych w miniświecie obiektów i związków między
nimi.

– Implementacyjne modele danych stosowane do transformacji

wcześniej przygotowanego modelu konceptualnego do konkretnego
modelu danych bazy danych, a więc do postaci, która jest zgodna z
wymaganiami określonego SZBD. Wśród modeli implementacyjnych
wyróżniamy: hierarchiczny, sieciowy, relacyjny i obiektowy.

– Fizyczne modele danych określają sposoby organizacji danych w

pamięci zewnętrznej komputera. Modele te można rozpatrywać w sposób
bardziej lub mniej szczegółowy. Przy najwyższym stopniu szczegółowości
rozważa się poszczególne bity przechowywane w pamięci, ich znaczenie i
adres. Natomiast na najniższym stopniu szczegółowości, operuje się
pojęciami takimi jak rekord i plik.

Model danych

• Model konceptualny poziom

konceptualny

• Model implementacyjny poziom

implementacyjny

• Poziom fizyczny

Metodyka projektowania baz danych

1.

Pierwszym krokiem projektowania jest wyróżnienie fragmentu
rzeczywistości – miniświata, który chcemy odzworować w
bazie danych. Następnie przeprowadzamy precyzyjną analizę
tego miniświata, wyniku której otrzymujemy model
konceptualny reprezentowany przez tzw. Diagramy obiektowo-
związkowe.

2.

Drugim krokiem jest transformacja modelu konceptualnego
do wybranego modelu implementacyjnego (najczęściej
relacyjnego), której wynikiem są tzw. Schematy relacji.

3.

Schematy relacji muszą następnie zostać poddane tzw. Procesowi
normalizacji, który prowadzi do ich ulepszenia, polegającego na
usunięciu niepożądanych własności.

4.

Następnym etapem jest dobór właściwych struktur
fizycznych baz danych.

5.

(strojenie bazy danych).

Metodyka projektowania baz danych

• Analiza miniświata – konstrukcja

modelu konceptualnego
miniświata,

• Transformacja modelu

konceptualnego do modelu
relacyjnego,

• Normalizacja,
• Wybór struktur fizycznych,