База данных
База данных (БД) – совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отражающих состояние и взаимодействие объектов в определённой предметной области.
По способу хранения БД делятся на:
- БД хранится на одном
- БД хранятся на различных
Пример: информация в сети Internet, объединённая паутиной WWW.
СУБД – система управления базами данных. Информационная система = БД + СУБД.
Основные режимы работы с БД:
По характеру хранимой информации БД делятся на:
- содержатся краткие сведения об описываемых объектах в строго определенном формате.
- содержатся документы разного типа.
Например: различные справочники, словари. Например: БД библиотеки, о каждой книге хранятся библиографические сведения.
Примеры баз данных:
Сама база данных включает в себя только информацию (БД – информационный склад).
По структуре организации базы данных делятся на:
- БД, в которых информация упорядочена.
- Один элемент записи.
- Остальные – подчинённы-система на диске.
- БД, содержащие информацию, организованную в виде прямоугольных таблиц.
От английского слова relation – отношение.
БД, в которых к вертикальным.
Иерархическая БД – это набор данных в виде многоуровневой структуры (дерева).
Структура школы:
- Школа (уровень 1)
- Параллель (уровень 2)
- Класс (уровень 3)
Иерархическая БД – Генеалогическое дерево. Поиск данных трудоемкий из-за необходимости последовательно проходить несколько иерархических уровней.
Иерархическая БД – Ф айловая система Windows.
Сетевая БД – это набор узлов, в которых каждый может быть связан с каждым (пример: схема дорог).
Пример : посещение учащимися одной группы спортивных секци й
Основные объекты БД.
Структура реляционной БД. Основной элемент БД – таблица.
Виды баз данных:
- Иерархическая
- Сетевая
- Реляционная
- Объектно-ориентированная
- Дедуктивная
Система управления базами данных (СУБД)
Система управления базами данных (СУБД) – это специализированное программное обеспечение, предназначенное для создания и управления базами данных.
Примеры СУБД:
- MySQL
- PostgreSQL
- Oracle Database
- Microsoft SQL Server
- MongoDB
Отличительные особенности СУБД:
- Целостность данных
- Безопасность данных
- Эффективность операций
- Удобство использования
В заключении
База данных и система управления базами данных являются важными компонентами информационных технологий. Понимание их работы позволяет эффективно организовывать и обрабатывать данные в рабочем окружении.
## Система управления базами данных (СУБД)
Система управления базами данных (СУБД) – программный комплекс, предназначенный для создания, редактирования и совместного использования баз данных.
## Классификация СУБД
Локальные, Распределенные
## Действия, выполняемые с помощью СУБД
- создание структуры БД
- заполнение БД информацией
- редактирование структуры и содержания БД
- поиск информации в БД
- сортировка данных
## Выберите верные (+) и неверные (-) высказывания
1. (+) Столбец таблицы базы данных называется запись.
2. (-) База данных в которой каждый элемент вышестоящего уровня может быть связан с любыми элементами следующего уровня называется сетевой.
3. (+) Система управления базами данных – это программный комплекс, предназначенный для создания, редактирования и совместного использования баз данных.
4. (+) Локальные СУБД – это когда все программы размещаются на одном компьютере.
5. (-) Строка таблицы базы данных называется запись.
## Определение СУБД
Система управления базами данных – это совокупность взаимосвязанных и организованных определенным образом данных.
## Дополнительные утверждения
6. (+) Система управления базами данных – это совокупность взаимосвязанных и организованных определенным образом данных.
7. (+) Реляционная база данных организована в виде таблиц, между которыми установлены связи.
8. (+) Распределенные СУБД – это когда часть программ размещается на сервере, другая часть – на клиентских компьютерах.
9. (+) База данных – это совокупность взаимосвязанных и организованных определенным образом данных.
10. (-) Запись – это столбец таблицы базы данных.
## Описание баз данных
11. (+) Иерархическую базу данных можно изобразить в виде дерева, состоящего из объектов различных уровней.
12. (+) Локальные СУБД позволяют многим пользователям работать с одной базой данных одновременно.
13. (-) Поле – это столбец таблицы базы данных.
14. (-) Реляционная база данных организована в виде дерева, состоящего из объектов различных уровней.
15. (+) База данных – это программный комплекс, предназначенный для создания, редактирования и совместного использования баз данных.
## Оценка овладения материалом
Правильные ответы:
- 12-15: высокий уровень овладения материалом
- 8-12: достаточный уровень овладения материалом
- 5-7: ниже среднего уровня овладения материалом
- 1-4: низкий уровень овладения материалом
## Правила написания синквейна
1. Информация
2. Важная, необходимая
3. Получать, сообщать, дезинформировать
4. Каждый может принять решение, располагая достаточной информацией
5. Сведения
## Домашнее задание
- Выучить основные определения параграфа 1 электронного учебника на сайте profil.adu.by
- Ответить на вопросы после параграфа 1 электронного учебника на сайте profil.adu.by
- Прочитать параграф 1 электронного учебника на сайте profil.adu.by
## Творческое задание
Подготовить иерархическую БД Моя родословная
ВЗАИМОСВЯЗЬ ПОНЯТИЙ ДАННЫЕ, ИНФОРМАЦИЯ, БАЗА ДАННЫХ, ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Данные – сигналы, зарегистрированные на материальном носителе. Информация – продукт взаимодействия данных с адекватными им методами.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗ СТАНДАРТОВ
База данных – совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой данных, манипулирование которыми выполняют в соответствии с правилами средств моделирования данных. (ISO/IEC TR 10032:2003)
База данных – совокупность данных, организованных в соответствии с концептуальной структурой, описывающей характеристики этих данных и взаимоотношения между ними. (ISO/IEC 2382:2015)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА РФ
База данных – представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов, систематизированных для обработки с помощью ЭВМ. (Гражданский кодекс РФ)
ОПРЕДЕЛЕНИЯ АВТОРОВ
База данных – организованная совокупность данных, используемая для удовлетворения информационных потребностей пользователей. (М.Р. Когаловский)
База данных – логически связанный набор данных, предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации. (Т. Коннолли)
База данных – комплекс данных с минимальной избыточностью для оптимального использования в приложениях. (Дж. Мартин)
КЛЮЧЕВЫЕ ОСОБЕННОСТИ БД
- Единое хранилище, определяется один раз.
- Доступ к БД могут иметь несколько пользователей одновременно.
- Данные должны быть организованы с минимальной избыточностью.
- Хранятся данные, логически связанные между собой.
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Информационная система – это комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства и информационные ресурсы. Она моделирует часть реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей. (М. Р. Когаловский)
Часть реального мира, которая моделируется информационной системой, называется ее предметной областью.
! Базы данных создаются не для решения какой-либо одной задачи для одного пользователя, а создаются как хранилища данных многоцелевого использования. Для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями используется соответствующее программное обеспечение – СУБД.
ПОНЯТИЕ СУБД, СТРУКТУРА И ВИДЫ СУБД
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СУБД управление данными во внешней памяти; управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша; защита и сохранение целостности данных; журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев; поддержка языков БД (определения данных, манипулирования данными и тд).
СОСТАВ СУБД ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию, процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода, подсистема поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию базы данных (информационной системы).
СУБД МОЖНО КЛАССИФИЦИРОВАТЬ ПО СЛЕДУЮЩИМ ОСНОВАНИЯМ по способу доступа к БД по модели данных по способу записи данных
КЛАССИФИКАЦИЯ СУБД ПО СПОСОБУ ДОСТУПА К БД 1. файл-серверные; 2. клиент-серверные (двузвенные, многозвенные); 3. встраиваемые.
- ФАЙЛ-СЕРВЕРНЫЕ СУБД клиентские ПК
НЕДОСТАТКИ Снижение производительности при одновременном обращении множества пользователей к одним и тем же данным. Повышение вычислительной нагрузки при доступе к БД на приложение клиента. Неоптимальность расхода ресурсов клиентского компьютера и сети, возрастание сетевого трафика и увеличение требований к аппаратным мощностям пользовательского компьютера. Недостаточно развитый аппарат транзакций служит потенциальным источником ошибок в плане нарушения смысловой и ссылочной целостности информации при одновременном внесении изменений в одну и ту же запись и т.д. Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.
- КЛИЕНТ-СЕРВЕРНЫЕ СУБД двузвенные многозвенные архитектура " клиент – сервер " разделяет функции приложения пользователя (называемого клиентом) и сервера.
ДВУЗВЕННЫЕ КЛИЕНТ-СЕРВЕРНЫЕ СУБД клиентские ПК запросы результаты
РАЗГРАНИЧЕНИЕ ФУНКЦИЙ МЕЖДУ СЕРВЕРОМ И КЛИЕНТОМ Функции приложенияклиента Посылка запросов серверу. Интерпретация результатов запросов, полученных от сервера. Представление результатов пользователю в некоторой форме (интерфейс пользователя). Функции серверной части Прием запросов от приложений-клиентов. Интерпретация запросов. Оптимизация и выполнение запросов к БД. Отправка результатов приложению-клиенту. Обеспечение системы безопасности и разграничение доступа. Управление целостностью БД. Реализация стабильности многопользовательского режима работы.
ДОСТОИНСТВА Существенное уменьшение сетевого трафика. Снижение степени сложности клиентских приложений (большая часть нагрузки ложится на серверную часть), а, следовательно, снижаются требования к аппаратным мощностям клиентских компьютеров. Повышение целостности и безопасности БД.
НЕДОСТАТКИ более высокие финансовые затраты на аппаратное и программное обеспечение сервера большое количество клиентских компьютеров, расположенных в разных местах, вызывает определенные трудности со своевременным обновлением клиентских приложений на всех компьютерах-клиентах. Примеры: Oracle, Firebird, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL
МНОГОЗВЕННЫЕ КЛИЕНТ-СЕРВЕРНЫЕ СУБД клиентские ПК
ДОСТОИНСТВА Возможность централизовано вносить изменения в алгоритмы бизнес-логики, реализованные в ПО сервера приложений Подключение к серверу БД только сервера приложений, что снимает проблему поддержания неиспользуемых соединений и более предпочтительно с точки зрения безопасности НЕДОСТАТКИ сложность разработки подобных решений Примеры: Oracle, MS SQL Server, PostgreSQL, MySQL и др.
- ВСТРАИВАЕМАЯ СУБД Это СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. предназначена для локального хранения данных своего приложения не рассчитана на коллективное использование в сети физически чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы. Примеры: SQLite, BerkeleyDB, Microsoft SQL Server, Compact, Firebird Embedded
КЛАССИФИКАЦИЯ СУБД ПО МОДЕЛИ ДАННЫХ Модель данных – формальная теория представления и обработки данных в системе управления базами данных (СУБД), которая включает, методы описания типов и логических структур данных в базе данных; методы манипулирования данными; методы описания и поддержки целостности базы данных. Исторически можно выделить следующие виды СУБД Иерархические Сетевые Реляционные Объектно-ориентированные и т.д.
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Это модель данных, где используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней. Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок имеет несколько потомков, тогда как у объекта-потомка обязателен только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно к структуре данных дерево устоялось название братья). Т.о. связи между данными можно описать с помощью упорядоченного графа (или дерева)
СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ Позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных.
Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит в том, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.
ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ Объектно-ориентированный подход базируется на концепциях: объекта и идентификатора объекта; атрибутов и методов; классов; иерархии и наследования классов. ООСУБД позволяет работать с объектами баз данных так же, как с объектами в объектно-ориентированном программировании. Она расширяет языки программирования, вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности. ООСУБД используют точно такую же модель, что и объектноориентированные языки программирования.
Преимущества использования ООСУБД: Отсутствует проблема несоответствия модели данных в приложении и БД. Все данные сохраняются в БД в том же виде, что и в модели приложения. Не требуется отдельно поддерживать модель данных на стороне СУБД. Все объекты на уровне источника данных строго типизированы.
РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ Сформулирована в 1969— 1970 годах Эдгаром Франком Коддом (E. F. Codd). Основывается на понятии отношение (relation) и математическом аппарате реляционной алгебры
КЛАССИФИКАЦИЯ СУБД ПО СПОСОБУ ЗАПИСИ ДАННЫХ строчные колоночные хранение данных осуществляется по строкам данные каждого столбца хранятся независимо от других столбцов соблюдается целостность данных (foreign keys, транзакционность) хранят большие объемы данных, данные гораздо менее структурированы четко структурированные данные запросы по всей структуре БД, используя стандартизованный язык данные обрабатываются большим блоком (параллельно, massive parallel processing), или вообще сразу вся база результат запроса это небольшой (относительно БД) кусок данных быстрое извлечение нужной структуры (в том числе быстрая реализация запроса) оптимальным будет индивидуальный подход к обработке, тесная интеграция с данными худшая (ручная) поддержка целостности данных
НА ПРАКТИКЕ СУБД МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ реляционные NoSQL
Пояснительная записка к интерактивной презентации по теме «База данных как модель предметной области»
Для успешного освоения темы «Базы данных» у учащихся необходимо сформировать понятийный аппарат. Все понятия, которые учащиеся будут использовать при выполнении практической работы по созданию БД, должны быть им понятны. Для этого используются примеры и упражнения, которые акцентируют внимание учащихся на существенных свойствах вводимых терминов.
Сегодня в школе одной из наиболее распространённых форм донесения учебного материала является презентация. Учебные презентации – это удобный и эффектный способ представления информации. Не все презентации содержат слайды с промежуточными вопросами и задания, а они позволяют сменить деятельность учащихся на уроки и активно включится в освоение учебного материала. Использование интерактивных презентаций в процессе обучения меняет характер традиционного учебного занятия, делает его более активным и интересным.
Интерактивная презентация по теме «База данных как модель предметной области» предназначена для вводного урока и может быть использована учителем при объяснении нового материала или для индивидуальной работы учащегося.
Использование презентаций, для учащихся, пропустившего урок, вошло в систему современного образования. Интерактивная презентация позволяет учащемуся изучить тот материал, который он пропустил. Использование ребенком, пропустившего урок, презентации помогает ему лучше усваивать тему.
Тема «Базы данных» изучается также в 11 классе и учащиеся могут использовать интерактивную презентацию для самостоятельного повторения основных понятий.
В презентации на слайдах применяются навигационные значки, назначение которых указано на первом слайде. В работе использованы анимационные эффекты триггеры, гиперссылки, управляющие кнопки. В качестве итоговых заданий учащимся предлагается выполнить интерактивные задания на основе интерактивной рабочей тетради Skysmart АО «Издательство «Просвещение». Дополнительно предлагается просмотреть видеоурок по данной теме продолжительностью менее 7 минут. Источники указаны на последнем слайде.