Baza danych (ang. data base) - pojęcie szeroko rozumianej elektronicznej

kartoteki, uważane za miejsce do przechowywania danych, plików i itp. C.J. Date,

znany autorytet w dziedzinie zarządzania bazami danych twierdzi iż „baza danych to

nic innego jak skomputeryzowany system przechowywania rekordów”.

Zwrot „baza danych” może być również używany do określenia wszystkiego -

zaczynając od pojedynczego zbioru danych, takiego jak spis telefonów, a kończąc na

skomplikowanym zestawie narzędzi służących do zarządzania, manipulowania

i sterowania danymi. Zatem bazę danych należy rozumieć jako zorganizowany zbiór

informacji, który zawiera jednolity rodzaj danych.

Można zatem stwierdzić iż użytkownik systemu opartego na bazie danych,

mający do dyspozycji narzędzia do przeprowadzania rozmaitych operacji na danych jest

w stanie dodawać nowe informacje do bazy, wydobywać szczególnie istotne z jego

punktu widzenia dane, a także usuwać wpisy które zostały uznane za zbędne lub

zdublowane.

Bazę danych tworzą tabele. Tabela bazy danych podzielona jest na kolumny

i wiersze. Pola tabeli określają rodzaj informacji zawartych w poszczególnych

kolumnach. Wiersze tabeli zwane rekordami, zawierają informacje o jednym elemencie

tabeli bazy danych i aby ułatwić identyfikację danej informacji stosuje się numerację

pól.. Numerowanie rekordów pozwalana na dowolne sortowanie (porządkowanie)

danych w celu odnalezienia wymaganej informacji. Aby wyszukać wymaganą

informację należy, w tym celu utworzyć kryterium wyboru (wyszukiwania), zwane

zapytaniem lub filtrem.

W węższym rozumieniu baza danych rozumiana jako zbiór uporządkowanych

i ułożonych ze sobą tematycznie danych, jest złożona z elementów o określonej

strukturze: rekordów lub obiektów. Z Bazami danych związane są mechanizmy

zarządzania, modyfikowania określające między innymi zasady porządkowania,

wyszukiwania i edycji.

Często potocznie bazą danych określa się oprogramowanie do tworzenia

i zarządzania bazami danych. Dlatego należy zauważyć, iż termin „baza danych” nie

obejmuje Aplikacji. Jest pojęciem wykluczającym Program/Aplikację składającą się

z formularzy i raportów wykorzystywanych bezpośrednio przez użytkownika, a także

dodatków - takich jak oprogramowanie pośredniczące.

Najczęściej spotykanym rodzajem baz są relacyjne bazy danych, w których dane

grupowane są w wielu tablicach powiązanych ze sobą tzw. relacjami. W dobie sieci

komputerowych i Internetu coraz częściej mamy do czynienia z bazami rozproszonymi

- bazami danych przechowywanymi w różnych, nieraz bardzo odległych od siebie

miejscach sieci. A zatem „bazy danych pozwalają na wykonywanie szeregu operacji na

przechowywanych polach i rekordach, w szczególności na sortowanie według dowolnie

zdefiniowanych kryteriów, uzupełnianie o nowe elementy oraz przeszukiwanie według

zadanych słów kluczowych. Operacje te mogą być dowolnie łączone i rozbudowywane -

służą do tego specjalne języki, z których najpopularniejszym jest SQL.

Poniżej został przedstawiony podział baz danych:

Ze względu na budowę:

a) Relacyjne bazy danych

b) Hierarchiczne bazy danych

c) Sieciowe bazy danych

d) Obiektowe bazy danych

e) Obiektowo - relacyjne bazy danych

Ze względu na sposób zarządzania bazami danych:

a) Operacyjne bazy danych

b) Analityczne bazy danych

Wszystkie typy baz danych łączy ze sobą kilka podstawowych cech.

Są to:

Możliwość bezpośredniego, interakcyjnego, uzyskiwania informacji z bazy

poprzez formułowanie pytań.

Możliwość przechowywania danych w postaci trwałej i zarządzanie

pamięcią wtórną, w której przechowuje się informacje bazy danych.

Zapewnienie kontroli jednoczesnego dostępu do danych.

Możliwość odzyskiwania danych w przypadku błędów pracy systemu i

ochrony danych przed niepowołanym dostępem.

Analityczne bazy danych.

Ten typ baz wykorzystywany jest przede wszystkim do przechowywania danych

historycznych i informacji związanych z pewnymi wydarzeniami. Są to dane, które nie

wymagają modyfikowania, są one statyczne tzn. bardzo rzadko, lub w ogóle nie ulegają

zmianom. Bazy te są wykorzystywane po to, aby np. przeanalizować tendencje rynkowe

lub na podstawie długoterminowych danych statystycznych przewidzieć prognozy na

przyszłość. Przykładem takiej bazy są np. bazy testów chemicznych lub danych

pomiarowych.

Operacyjne bazy danych.

Bazy operacyjne są to bazy wykorzystywane wszędzie tam, gdzie istnieje

potrzeba gromadzenia danych oraz ich modyfikowania. Ten typ baz przechowuje dane

dynamiczne, tzn. takie, które ulegają ciągłym zmianom i przedstawiają aktualny stan

rzeczy, której dotyczą. Zazwyczaj to ten typ bazy można spotkać w różnych

przedsiębiorstwach i organizacjach, gdyż jest to jeden z najpopularniejszych typów baz

danych. Przykładem takiej bazy danych są np. bazy inwentaryzacyjne lub bazy obsługi

zamówień.

Hierarchiczne bazy danych

Jest to pierwsza udana elektroniczna implementacja bazy danych, do dnia

dzisiejszego jeszcze używana w dużych magazynach. Powstała na początku lat

sześćdziesiątych, oparta jest o strukturę drzewiastą o wielu gałęziach. Wszystkie

elementy danych w bazie hierarchicznej są zorganizowane w bardzo logiczny sposób.

Oznacza to, iż każda wartość obiektu danych jest logicznie powiązaną z jedną lub

kilkoma wartościami innego obiektu danych. Hierarchiczna baza danych ma wiele zalet:

przede wszystkim jest łatwa do wdrożenia, ma bardzo prostą i łatwą do zrozumienia

strukturę, oraz zazwyczaj bardzo krótki czas dostępu.

Sieciowe bazy danych

Jest to zmodyfikowana wersja modelu hierarchicznego, stworzona przede

wszystkim w celu rozwiązania problemów związanych z bazami danych opartych

właśnie o model hierarchiczny. Elementy danych w tym modelu, są zorganizowane

w strukturę drzewiasta podobnie jak w przypadku modelu hierarchicznego. Jednak,

inaczej niż w modelu hierarchicznym, model sieciowy pozwala na definiowanie relacji

wiele-wiele w postaci struktury drzewiastej bez powtarzania poszczególnych wartości

w ramach obiektu danych. Zaletą sieciowego modelu baz danych jest szybkość, z jaką

można odczytać dane, oraz większe możliwości bazy.

Obiektowe bazy danych (ODBMS - Object Data Base Management Systems)

Obiektowe bazy danych są efektem połączenia koncepcji opracowanych na

gruncie: bazy danych, obiektowych języków programowania i ogólnych rozważań na

temat obiektowego postrzegania świata. Jednym z podstawowych celów tego typu bazy

danych jest bezpośrednie odwzorowanie obiektów i powiązań między nimi

wchodzących w skład aplikacji na zbiór obiektów i powiązań w bazie danych. Cechą

ODBMS jest to, że pozwalają one na przechowywanie danych o dowolnej strukturze,

zdefiniowanej przez projektanta, co skutkuje tym, iż Obiektowa baza danych sprawdza

się wszędzie tam, gdzie relacyjna baza danych napotyka trudności. Przykładem może

być dynamicznie rozwijający się serwis WWW.

Relacyjno - obiektowe bazy danych

(ORDBMS - Object-Relational Data Base Management Systems)

ORDBMS jest stosunkowo nowym modelem baz danych, który powstał w wyniku

ewolucji systemów relacyjnych w kierunku obiektowych. Posiada wszystkie cechy bazy

relacyjnej rozszerzonej o możliwości bazy obiektowej. ORDBMS posiada przede

wszystkim możliwość przechowywania danych multimedialnych, przestrzennych, czy

np. abstrakcyjnych; co do tej pory dla bazy relacyjnej nie było możliwe do uzyskania.

Jednocześnie prosty interfejs powoduje, że ORDBMS są zdecydowanie bardziej

"przyjazne" dla przeciętnego użytkownika.

Relacyjne bazy danych (RDBMS - Relational Data Base Management Systems)

Za autora technologii relacyjnych baz danych uważa się E. F. Codda.

Relacyjne bazy danych charakteryzują się tym, iż wiele tabel danych może być między sobą

powiązanych.

Bazy relacyjne posiadają wewnętrzne języki programowania, wykorzystujące zwykle SQL (Structured Query Language - strukturalny język zapytań)

do operowania na danych, za pomocą których tworzone są zaawansowane funkcje

obsługi danych.

Dane przechowywane w relacyjnej bazie danych mogą posiadać następujące rodzaje,

czyli formy ich zapisu:

- znakowy (ang. character) - dana moŜe przybierać tylko wartości znaków

pisarskich (alfabetycznych)

• liczbowy (ang. number) - dana moŜe przechowywać tylko liczby

• logiczny (ang. logical) - dana moŜe przybierać tylko dwie wartości: prawda, fałsz (tak, nie)

• data (ang. date)

-dana może przyjmować postać daty i czasu np. Rok. miesiąc.dzień godz:min:sek

• alfanumeryczny (ang. alphanumeric) - dana może przybierać wartości znaków ASCII oraz cyfry

• numeryczny (ang. numeric) - wartościami danej mogą być tylko cyfry i znaki:

+ (plus), - (minus).

• walutowy (ang. currency) - dana może przyjmować wartości liczbowe razem

z symbolem waluty

• notatnikowy (ang. memo) - dana może być oddzielnym zbiorem tekstowym

służącym do przechowywania dowolnych opisów.

• binarny (ang. binary) - dana może być np. plikiem dźwiękowym lub filmowym.

• graficzny (ang. graphic) - dana przechowuje grafikę np. rysunki.

Podzielenie danych na tabele pozwala wprowadzić do systemu bazy danych

informacje na temat sposobu poprawnego łączenia powiązanych danych w logiczną

całość. W tym celu definiuje się relacje między tabelami.

Relacje występujące w relacyjnych bazach danych dzielą się na 3 kategorie:

• Relacje jeden-do-jednego

• Relacje jeden-do-wielu

• Relacje wiele-do-wielu

Relacje typu jeden-do-jednego

Relacje te charakteryzują się tym ,że dla każdej instancji jednego z dwóch rekordów

istnieje dokładnie jedna instancja drugiego rekordu np. czek i opłata (opłata jest

realizowana za pomocą jednego czeku i za pomocą jednego czeku można zrealizować

tylko jedną opłatę). Ten typ relacji spotykany jest rzadko, ponieważ większość informacji

powiązanych w ten sposób można zawrzeć w jednej tabeli. Relacje jeden-do-jednego

stosuje się czasami do podziału tabeli z wieloma polami, w celu odizolowania części

tabeli ze względów bezpieczeństwa, albo do przechowania informacji odnoszącej się

tylko do podzbioru tabeli głównej.

Relacje typu jeden-do-wielu

Relacje te charakteryzują się tym, iż dla każdej instancji jednego rekordu istnieje wiele

instancji drugiego rekordu. Relacja jeden-do-wielu jest realizowana poprzez utworzenie

atrybutu w rekordzie po stronie wiele, aby umieścić w nim klucz rekordu znajdującej się

po stronie jeden. Tak utworzony atrybut rekordu po stronie wiele nosi nazwę klucza

obcego ponieważ jest on głównym kluczem w innej tabeli. Relacja jeden-do-wielu jest

najbardziej powszechnym typem relacji.

Relacje typu wiele-do-wielu

W relacji wiele-do-wielu, rekord w tabeli A może mieć wiele dopasowanych do niego

rekordów z tabeli B i tak samo rekord w tabeli B może mieć wiele dopasowanych do

niego rekordów z tabeli A. Jest to możliwe przez zdefiniowanie trzeciej tabeli (nazywanej

tabelą łącza), której klucz podstawowy składa się z dwóch pól - kluczy obcych z tabel A

i B. Relacja wiele-do-wielu jest definiowana jako dwie relacje jeden-do-wielu z trzecią

tabelą. Na przykład, tabele "Zamówienia" i "Produkty" mogą być powiązane relacją

wiele-do-wielu zdefiniowaną przez utworzenie dwóch relacji typu jeden-do-wielu z tabelą

"Opisy zamówień".

Zasada działania bazy danych

Dane zapisywane są w bazie przeważnie w postaci pojedynczego pliku

o odpowiedniej strukturze. Każdy wpis w bazie danych nazywany jest rekordem, z kolei

rekordy składają się z pól. Przyjmując, że baza danych zawiera dane adresowe osoby,

każdy rekord odpowiadał będzie pojedynczej osobie. Szczegółowe informacje takie jak

nazwisko, imię, adres, numer telefonu czy adres zamieszkania znajdą się w oddzielnych

polach.

Najczęściej spotykanym rodzajem baz są relacyjne bazy danych, w których dane

grupowane są w wielu tablicach powiązanych ze sobą tzw. relacjami. W dobie sieci

komputerowych i Internetu coraz częściej mają zastosowanie z bazy rozproszone - bazy

danych przechowywane w różnych, nieraz bardzo odległych od siebie miejscach sieci.

Bazy danych pozwalają na wykonywanie szeregu operacji na polach

i rekordach, w szczególności na sortowanie według dowolnie zdefiniowanych kryteriów,

uzupełnianie o nowe elementy oraz przeszukiwanie według zadanych słów kluczowych.

Operacje te mogą być dowolnie łączone i rozbudowywane. Aby umożliwić te operacje

stworzono do tego celu specjalne języki, z których najpopularniejszym jest SQL.

Należy również wyjaśnić, iż język SQL „Structured query language [SQL]”

(strukturalny język zapytań) - to język zapytań opracowany przez IBM. Został on też

zaadaptowany przez Oracle Corporation do zastosowania na inne platformy (w tym

PC). SQL jest obecnie standardem w większości profesjonalnych DBMS, szczególnie

opartych na architekturze klient-serwer. SQL zawiera ok. 60 poleceń i jest używany do

tworzenia i modyfikacji zapytań oraz sterowania dostępem do danych zorganizowanych

w tablicach. SQL może być używany zarówno jako interfejs interaktywny, jak również

jako wbudowane polecenia w programie aplikacji.

Większość baz danych działa w oparciu o model klient-serwer. Moduł serwera

bazy danych ma wiele cech właściwych systemom operacyjnym: pozwala

administrować kontami użytkowników, umożliwia określanie praw dostępu do baz

danych, często udostępnia własny wiersz poleceń. Z kolei moduł klienta pozwala na

administrowanie bazami danych oraz przeglądanie ich zawartości - kierowanie zapytań

i odbieranie odpowiedzi.

W Internecie bazą danych może być zbiór artykułów list dyskusyjnych, oferta

księgarni wysyłkowej, książka adresowa użytkowników, itp. Przykładowo - zadając

pytanie wyszukiwarce, w rzeczywistości korzystamy z jej ogromnej wewnętrznej bazy

danych przechowującej informacje o zawartości i położeniu setek milionów

dokumentów internetowych. Szereg "tradycyjnych" baz danych (jak np. rozkłady jazdy,

katalogi biblioteczne, itp.) udostępnianych jest do użytku publicznego w sieci Internet.

Do korzystania z internetowych baz danych wystarczy zwykła przeglądarka WWW.

Wyświetla ona stronę WWW zawierająca graficzny interfejs dostępu (najczęściej jest to

mniej lub bardziej rozbudowany formularz) komunikujący się z bazą danych w jednym

z popularnych języków programowania - zwykle PHP, Perl lub Java.

Przedstawionego poniżej podziału użytkowników baz danych dokonał Dariusz Figura,

w pracy „Obiektowe bazy danych”.

Użytkownicy

Użytkownicy systemu bazy danych dzielą się na trzy grupy:

•Programiści aplikacji (application programmers) - są oni odpowiedzialni za pisanie (implementowanie) programów i aplikacji wykorzystujących bazy danych w takich językach jak PHP, C#. Pisane przez programistów programy przetwarzają dane na wszystkie typowe

sposoby - wyszukując istniejącą informację, dodając nową informację, usuwając lub

zmieniając informację. Wszystkie te funkcje są wykonywane poprzez podanie odpowiedniego polecenia do DBMS.

• Użytkownicy (users) - osoby bezpośrednio komunikujące się z systemem za pośrednictwem stacji roboczych lub terminali. Przeważnie użytkownicy uzyskują dostęp do bazy danych za pomocą jednej z aplikacji. Aplikacja taka może być dostarczona wraz z oprogramowaniem (przykładem jest środowisko MySQL oraz towarzysząca obsłudze baz danych aplikacja PhpMyAdmin). Aplikacja

taka ma wbudowany procesor języka zapytań (query language processor). Za pomocą tego procesora użytkownik może wydawać polecenia wysokiego poziomu, które są tłumaczone na odpowiednie zapytania do bazy (takie jak SELECT, INSERT). Duża liczba systemów spotykanych

w dzisiejszym świecie posiada także dodatkowe wbudowane interfejsy, w których użytkownicy wcale nie wydają jawnych instrukcji takich jak SELECT, lecz zamiast tego wykonują

operacje np. przez wybór odpowiednich gotowych pozycji w menu (lista rozwijalna) lub wypełnienie rubryk formularza. Interfejsy te sterowane przez menu lub formularze są łatwiejsze dla osób nie posiadających wystarczającej wiedzy do obsługi takiego systemu. Ograniczenie opcji

wyboru dla użytkownika ogranicza również jego możliwości ingerencji w strukturę bazy danych,

a co z tym idzie zmniejsza prawdopodobieństwa zaistnienia błędnego zapytania. 19 Interfejsy sterowane poleceniami (terminal) wymagają natomiast pewniej znajomości posługiwania się językiem zapytań. Ponieważ język ten jest bardziej elastyczny, niż interfejsy oparte na menu lub

formularzach, umożliwiają one pewne funkcje, których nie ma w innych interfejsach.

•Administratorzy baz danych (Data Base Administrators) - są to osoby odpowiadająca za dane zawarte w bazie. Do zadań administratora należy przede wszystkim podejmowanie decyzji, o tym, które dane powinny być przechowywane, a następnie określanie zasad utrzymywania danych

i postępowania z przechowywanymi danymi. Przykładem takiej funkcji jest osoba, która wskazywałaby, kto i jaką operacje może wykonać, na jakich danych i w jakich okolicznościach - innymi słowy - osoba odpowiedzialna za bezpieczeństwo danych. Należy tutaj również

podkreślić, iż administrator danych jest kierownikiem, czyli osobą, która również musi posiadać wiedzę techniczną związaną z systemem. Osoba będąca technikiem - specjalistą w dziedzinie IT - jest administrator bazy danych (DBA), której zadaniem jest tworzenie rzeczywistej bazy danych

oraz implementacji technicznych sposobów kontroli potrzebnych do realizacji różnych decyzji podejmowanych przez kierownika. DBA odpowiada ponadto za zapewnienie odpowiedniej wydajności systemu i realizacje wielu innych usług technicznych.

Wymianę informacji w Internecie podzielić można według kryterium - kto

z kim wymienia się informacjami lub danymi. Stosując to kryterium wydzielić można 3

rodzaje wymiany informacji:

Bussines to Customer (B2C): odpowiednik tradycyjnej wymiany danych

pomiędzy firmą a klientami

Bussines to Bussines (B2B): wymiana informacji i danych między

firmami, instytucjami i organizacjami

Customer To Customer (C2C): odpowiednik forum internetowego, gdzie

użytkownicy wymieniają się swoją wiedzą i wszelkimi informacjami

Projektowana w niniejszej pracy struktura bazy danych, która jest podstawą do

stworzenia systemu obsługującego tą strukturę znajduje miejsce w każdej z trzech

wymienionych wyżej sektorów.

---