Данные

Базы данных. Основные положения

Для понимания организации данных в базе данных необходимо знание основных положений теории баз данных. Рассмотрим некоторые положения этой теории.

База данных (Database) - это особым образом организованные и хранимые в электронном виде данные.

Особым образом организованные означает, что данные организованы неким конкретным способом, способным облегчить их поиск и доступ к ним для одного или нескольких приложений. Также такая организация данных предусматривает наличие минимальной избыточности данных.

Базы данных являются одной из разновидностей информационных технологий, а также формой хранения данных.

Целью создания баз данных является построение такой системы данных, которая бы не зависела от программного обеспечения, применяемых технических средств и физического расположения данных в ЭВМ. Построение такой системы данных должно обеспечивать непротиворечивую и целостную информацию. При проектировании базы данных предполагается многоцелевое ее использование.

База данных в простейшем случае представляется в виде системы двумерных таблиц.

Схема данных - описание логической структуры данных, специфицированное на языке описания данных и обрабатываемое СУБД.

Схема пользователя - зафиксированный для конкретного пользователя один вариант порядка полей таблицы.

Системы управления базами данных, СУБД

Система управления базой данных - это программное обеспечение, контролирующее организацию, хранение, целостность, внесение изменений, чтение и безопасность информации в базе данных.

СУБД (Database Management System, DBMS) представляет собой оболочку, с помощью которой при организации структуры таблиц и заполнения их данными получается та или иная база данных.

Система управления реляционными базами данных (Relational Database Management System) - это СУБД, основанная на реляционной модели данных.

В реляционной модели данных любое представление данных сводится к совокупности реляционных таблиц (двумерных таблиц особого типа). Системы управления реляционными базами данных используются для построения хранилищ данных.

СУБД имеет программные, технические и организационные составляющие.

Программные средства включают систему управления, обеспечивающую ввод-вывод, обработку и хранение информации, создание, модификацию и тестирование базы данных. Внутренними языками программирования СУБД являются языки четвертого поколения (C, C++, Pascal, Object Pascal). С помощью языков БД создаются приложения, базы данных и интерфейс пользователя, включающий экранные формы, меню, отчеты.

Аналитику при необходимости работы с конкретной СУБД, в частности, при экспорте данных в среду инструмента Data Mining, следует изучить особенности этой СУБД. Так, например, в базе данных СУБД FoxPro все таблицы и представления базы данных физически хранятся в отдельных файлах, которые объединяются в одном проекте. В СУБД Access все таблицы базы данных хранятся в одном файле.

Для работы с конкретной базой данных, в том числе с целью анализа, аналитику желательно знать описание всех таблиц и их структур ( атрибутов, типов данных ), количество записей в таблице, а также связи между таблицами. Иногда для этих целей используется словарь данных.

К базам данных, а также к СУБД предъявляются такие требования:

1. высокое быстродействие;
2. простота обновления данных ;
3. независимость данных ;
4. возможность многопользовательского использования данных ;
5. безопасность данных ;
6. стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД);
7. адекватность отображения данных соответствующей предметной области;
8. дружелюбный интерфейс пользователя.

Высокое быстродействие предусматривает малое время отклика, т.е. малый промежуток времени от момента запроса к базе данных до момента реального получения данных.

Независимость данных - это возможность изменения логической и физической структуры базы данных без изменения представлений пользователей.

Независимость данных обеспечивает минимальные изменения структуры базы данных при изменениях стратегии доступа к данным и структуры самих исходных данных. Эти изменения должны быть предусмотрены на этапах концептуального и логического проектирования базы данных с обеспечением минимальных изменений на этапе физического ее проектирования.

Безопасность данных - это защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения. Безопасность включает два компонента: целостность и защиту данных от несанкционированного доступа.

Целостность данных - устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанным с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей.

Целостность данных - точность и валидность данных. Целостность данных предполагает: отсутствие неточно введенных данных, защиту от ошибок при обновлении баз данных ; невозможность удаления (или каскадное удаление) связанных данных разных таблиц; сохранность данных при сбоях техники (возможность восстановления данных ) и др.

Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к определенным данным базы и достигается введением мер безопасности: разграничение прав доступа к данным различных пользователей в зависимости от выполняемых ими функций и/или должностных обязанностей; введением защиты в виде паролей; использованием представлений, т.е. таблиц, которые являются производными от исходных и предназначены для работы конкретных пользователей для решения конкретных задач.

Стандартизация обеспечивает преемственность поколений конкретной СУБД, упрощает взаимодействие баз данных одного поколения СУБД с одинаковыми и различными моделями данных.

СУБД отвечает за обработку запросов к базе данных и получение ответа. Способы хранения данных могут быть различными: модель данных может быть как реляционной, так и многомерной, сетевой или иерархической.