Языковые и программные средства СУБД

Понятие и классификация СУБД

СУБД – это программно-языковый комплекс, предназначенный для создания в ЭВМ общей для многих пользователей БД и управления хранящимися в ней данными. Под управлением БД понимается поддержание ее в актуальном состоянии, что достигается путем своевременного изменения хранящихся в БД, восстановления данных при нестандартных ситуациях, защиты данных от несанкционированного вмешательства и выполнения многих других функций, обеспечивающих адекватное отображение БД некоторой предметной области. СУБД обеспечивают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках полномочий, предоставленных пользователям.

По степени универсальности различают два класса СУБД:

системы общего назначения, которые не ориентированы на конкретную предметную область или на информационные потребности определенной группы пользователей;

специализированные системы, функционирующие на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе и имеют средства настройки на работу с БД в конкретной предметной области.

По выполняемым функциям СУБД делят на информационные и операционные. Информационные позволяют организовать хранение информации и доступ к ней для ознакомления и выдачи простых справок. Операционные выполняют сложную обработку данных.

По языкам общения СУБД могут быть открытые, замкнутые и смешанные. В открытых системах для обращения к БД используются универсальные языки программирования. Замкнутые системы имеют собственные языки общения с пользователями БД.

По мощности выделяют настольные и корпоративные СУБД. Настольные системы (Access, FoxPro, Paradox) ориентированы на конечных пользователей (специалистов в конкретной предметной области). Они не предъявляют высоких требований к техническим средствам, отличаются низкой стоимостью. Корпоративные СУБД (Oracle, SyBase, DB2) обеспечивают работу в распределенной среде, имеют высокую производительность, развитые средства администрирования и более широкие возможности поддержания целостности. СУБД MS SQL Server, Interbase имеют возможности и настольных и корпоративных систем.

По реализуемой модели данных СУБД получили названия в соответствии со схемой данных, которую они поддерживают: иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные.

Языковые и программные средства СУБД

Языковые средства СУБД необходимы для выполнения следующих функций:

– описания представления БД;

– выполнения операций манипулирования данными;

– управления БД.

Первая из этих функций обеспечивается языком описания (определения) данных (ЯОД) – Shema Definition Language . Описание БД средствами ЯОД является схемой базы данных. Схема БД описывает структуру базы данных и налагаемые на нее ограничения целостности в соответствии с теми правилами, которые регламентированы моделью данных используемой СУБД. В некоторых СУБД язык описания данных обеспечивает также возможность задания ограничений доступа к данным или полномочий пользователей.

Язык манипулирования данными (ЯМД) – Shema Manipulation Language содержит набор операторов манипулирования данными, позволяющих заносить данные в БД, удалять, модифицировать их и выбирать запрашиваемую информацию из БД.

В настоящее время имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяющих возможности описания данных и манипулирования данными в единых синтаксических рамках. Единый интегрированный язык современных СУБД содержит все необходимые средства для работы с базой данных, начиная от ее создания, и обеспечивает пользовательский интерфейс с БД. Наиболее популярным и стандартным для реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language - язык структурируемых запросов), разработанный фирмой IBM. Для поддержки объектных моделей предназначен язык OQL (Object Query Language), в основу которого положен SQL.

Примерами других языков этого класса могут служить: Quel системы Ingres, созданный Калифорнийским университетом; dBase семейства СУБД фирмы Asthon – Tate; R:Base фирмы Microrim.

Процедурным языком, при помощи которого осуществляется управление базой данных, является языкQBE (Query-By-Example) . Этот язык предоставляет пользователю удобный и унифицированный интерфейс для осуществления операций по ведению БД.

К программным средствам СУБД относятся языки программирования, позволяющие создавать сложные системы обработки данных, ориентированные на конкретные задачи и конкретного пользователя.

В СУБД MS Access программирование осуществляется с помощью макросов и модулей. Макросы – это небольшие программы на языке макрокоманд системы Access. Они представляют собой структуру, состоящую из одной или нескольких макрокоманд, которые выполняются либо последовательно, либо в порядке, заданном определенными условиями. Макросы позволяют запрограммировать практически все процедуры, которые составляют функциональные возможности СУБД и выполняются пользователями БД, не владеющих языками программирования.

Модули представляют собой процедуры на языке Visual Basic for Application (VBA).

VBA является общим языком для всех приложений Microsoft Office и позволяет решать любые задачи программирования, начиная от автоматизации действий конкретного пользователя и заканчивая разработкой сложных приложений, использующих Microsoft Office в качестве среды разработки. Язык VBA является объектно-ориентированным языком программирования и вычисления. Основой программ на VBA являются процедуры, состоящие из инструкций, выполняющих необходимые операции. Процедуры хранятся в модулях, из которых они запрашиваются на выполнение. Модуль служит для объединения процедур по функциональному назначению или привязки к форме или отчету.

В Web-программировании активно используется СУБД MySQL. Для работы с БД этой системы применяют язык программирования PHP. Это Си-подобный язык, предназначенный для быстрого создания программ на Web-сервере.

На языке PHP разрабатываются скрипты (scripting language) – кодовые (программные) инструкции по выполнению определенных действий над данными, выбранными из БД. Скрипты вставляются в HTML-документы, преобразуя их из статических в активные. Web-сервер просматривает документ, выполняет найденные в нем PHP-инструкции и результат выполнения инструкций возвращает пользователю.

С помощью PHP можно обрабатывать данные из форм, генерировать динамические страницы, создавать счетчики, гостевые книги и т.д. В PHP включена поддержка многих баз данных: FilePro, Informix, MySQL, Oracle, Sybase и др.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теоретическая часть

1 . 1 Языковые средства СУБД

Языковые средства предназначены для общения пользователя разных классов с банки данных. Языковые средства служат для описания различных компонентов банка данных, а иногда - и внешних по отношению к банку элементов, находящихся с ним непосредственном взаимодействием, а также для обращения к нужным частям банка данных.

Языки описания данных классифицируется в зависимости от своего назначения. Описания состава и логической организации баз данных на языке описания данных называется схемой, а соответствующий язык - языком описания данных схем. Описания части баз данных, представляющей интерес для определенного пользователя (приложения), называется подсхемой. Для описания подсхемы предназначен соответствующий язык. Среда хранения базы данных и соответствующее отображение схемы в память описываются на языке описания хранимых данных. Иногда этот язык называют языком описания схемы хранения.

Функциональные возможности поддерживаемой средствами СУБД модели данных становятся доступными для конечных пользователей, разработчиков приложений, системного персонала администрирования данными благодаря воплощению ее в виде комплекса языковых средств, которые поддерживает данная СУБД.В существующих СУБД применяются различные способы реализации таких языков. Для квалифицированных пользователей и для разработчиков сложных приложений языковые средства предоставляются, как правило, в их явной синтаксической форме. Синтаксические конструкции таких языков могут быть использованы в прикладных программах, взаимодействующих с СУБД с помощью интерфейсов прикладного программирования. Для конечных пользователей функции указанных языков чаще всего доступны в неявной форме благодаря их реализации по принципу так называемых языков четвертого поколения (4GL) - пользовательского интерфейса, включающего различного рода меню, диалоговые сценарии, заполняемые пользователем экранные формы и другие дружественные средства представления запросов. На основе данных, введенных пользователем с помощью такого интерфейса формируются соответствующие синтаксические конструкции языка интерфейса, и они передаются на исполнение обработчику запросов в СУБД.

Наиболее известными из языков этого типа являются:

* Smalltalking - малый разговорный;

* QBE (Query By Example-программирование на примере);

* Форт, который находит применение при решении сложных задач имитационного моделирования, в системах искусственного интеллекта в графических системах и т.п. Основной особенностью языка Форт является его открытость, которая позволяет на основе имеющихся определений строить новые функции. При этом программист может вводить новые операции, типы данных или определения. Возможность поддержки средствами Форт многозадачного режима работы придают ему свойства операционной системы. Особое место среди языков программирования занимают функциональные языки, в частности Пролог (PROLOG -PROgram-ming in LOGic - логическое программирование), предложенный А.Калмероэ в 1978 г., являющийся языком логического программирования, относящимся к языкам пятого поколения. Главное назначение языка - разработка интеллектуальных программ и систем. Пролог - это язык программирования, созданный специально для работы с базами знаний, основанными на фактах и правилах (одного из элементов систем искусственного интеллекта). В языке реализован механизм возврата для выполнения обратной цепочки рассуждений, при котором предполагается, что некоторые выводы или заключения истинны, а затем эти предположения проверяются в базе знаний, содержащей факты и правила логического вывода. Если предположение не подтверждается, выполняется возврат и выдвигается новое предположение.

Языковые средства СУБД предназначены в первую очередь для разработки прикладных программ решения задач экономического управления, информация для которых хранится и поддерживается с помощью баз данных. Синтаксис языка программирования в среде СУБД мало чем отличается от синтаксиса высокоуровневых языков программирования, в связи с чем указанные программно-инструментальные средства ориентированы в основном на профессиональных программистов, хотя наличие развитых средств подсказки и помощи (в виде примеров, демонстрирующих использование отдельных языковых конструкций) значительно облегчает работу достаточно широкого круга пользователей.

Sequel (Structured English QUEry Language) и его усовершенствованный вариант SQL - языки манипулирования данными, основанные на исчислении отношений. Используются в реляционных СУБД в качестве языка запросов к базам данных и языка программирования задач обработки данных.

1.2 Функци и языковых средств СУБД

Языковые средства СУБД используются для выполнения функций описания представления базы данных (язык описания данных), для выполнения операций манипулирования данными (язык манипулирования данными) и предоставления данных пользователям о их запросам (язык запросов).

Функции СУБД

1. Управление данными во внешней памяти;

2 . управление буферами во внешней памяти:

буферизация состоит в том, чтобы сгладить разно скоростную работу между внешней и внутренней памятью.

При работе с БД СУБД может установить большую или меньшую актуальность каких-то данных. Наиболее актуальные данные могут всё время храниться в буфере. Эта функция повышает эффективность обработки данных.

3 . управление транзакциями(transactions):

транзакция - последовательность операций над данными из БД, которая рассматривается СУБД как логическое единое целое. Под логическим единым целым понимается то, что СУБД фиксирует начало набора операций и его конец. Эта функция необходима, чтобы поддерживать целостность и логическую непротиворечивость данных, а также безопасное управление данными. Транзакция должна закончиться либо фиксацией нового состояния(commit), либо восстановлением предыдущего состояния(rollback). Существует возможность параллельного выполнения нескольких транзакций (но иногда это невозможно). Сериальное выполнение транзакций - выполнение в соответствии с так называемым сериальным планом. Сериальный план - план выполнения транзакций, при котором эффект смеси транзакций эквивалентен их последовательному выполнению. Алгоритмы сериализации основаны на сериальных (синхронизационных) захватах. Цель таких захватов: построение сериального плана.

4. журнализация - ведение каких-то журналов:

существует два вида сбоев:

Мягкий, связанный с пропаданием питания, аварийной остановкой работы машины, сбоем ОС;

Жёсткий - характеризуется потерей информации на внешних носителях (авария HD).

При любом виде сбоев необходимо предусматривать восстановление информации. Это подразумевает хранение избыточной дополнительной информации. Такая информация, необходимая для восстановления, хранится в журналах. Журнал - это часть СУБД, которая недоступна пользователю, и которая поддерживается с особой тщательностью. Журнал хранится либо в нескольких копиях, либо на нескольких носителях. Журнал используется, чтобы фиксировать к нём все изменения, которые производятся над данными. С этой точки зрения можно рассмотреть две версии журнала:

Журнал локальных изменений - фиксирует отдельные операции, связанные с изменением страниц внешней памяти;

Журнал глобальных изменений - фиксирует результаты транзакций или транзакционных наборов.

При пользовании журналом используется стратегия упреждающей записи WAL(Write Ahead Log). Смысл этой стратегии состоит в том, чтобы сделать запись об изменениях прежде самих изменений.

При жёстком сбое нужна копия журнала и архивная копия БД, при этом архивная копия и журнал должны быть согласованы - это важная задача БД.

5. поддержка языков данных(Data Language)

существует две задачи информационных систем:

Описание структуры данных;

Манипулирование этими данными.

Раньше эти задачи решались с помощью языковых средств. Т.е. поддерживался язык описания данных SDL(Schema Definition Language) и язык манипулирования данными DML(Data Manipulation Language). В задачу SDL входило предоставление средств для именования объектов БД, типизации отдельных элементов и описания связей между элементами данных. DML поддерживает описание действий по изменению тех объектов, которые описаны на SDL.

В современных СУБД функции этих языков объединяются в структурированный язык запросов SQL(Structured Queried Language). Компилятор SQL производит преобразование описаний и запросов во внутреннее представление данных. Благодаря этому центральная управляющая часть СУБД работает только с внутренними представлениями, что обеспечивает эффективную работу.

SQL содержит:

Средства для описания ограничений целостности;

суть состоит в том, что с каждым объектом связывается набор допустимых действий и круг пользователей, обладающих разными полномочиями. Полномочия и действия описываются в разных таблицах. Языковое средство позволяет контролировать это.

По функциональным возможностям выделяют следующие категории языков:

1. Языки, имеющие только возможности запросов. Они обеспечивают вывод требуемых данных на экран или печать в нужном формате. В настоящее время используются редко.

2. Комплексные языки запросов/обновлений. Это более развитые языки; они позволяют формулировать сложные запросы, относящиеся к нескольким взаимосвязанным записям, и обновлять данные так же легко, как и формулировать запросы. Используя их, пользователи могут создавать свои собственные файлы.

3. Генераторы отчетов. Они дают возможность выбирать нужные данные из файлов или баз данных и форматировать их в виде требуемых форм документов.

4. Графические языки. Использование графических средств в настоящее время постоянно расширяется. С их помощью можно выводить данные в виде различных графиков и диаграмм, а также использовать другие изобразительные возможности. Как и генераторы отчетов, графические языки позволяют осуществлять отбор информации из файлов или баз данных по различным критериям, а также выполнять арифметические и логические манипуляции с данными.

5. Инструментальные средства поддержки решений. Языки этого типа предназначены для создания систем принятия решений. Это могут быть системы типа «что-если», системы, выполняющие временной или трендовый анализ, и др. Возможно использование как универсальных, так и проблемно-ориентированных средств.

6. Генераторы приложений. Обеспечивают возможность описания непроцедурным путем требуемой обработки информации и дальнейшей автоматической генерации программ.

7. Машинно-ориентированные языки спецификаций. Фактически являются генераторами приложений, дальнейшим их развитием. В отличие от генераторов приложений языки спецификаций более универсальны и позволяют специфицировать приложения разных типов.

8. Языки очень высокого уровня. В большинстве случаев приложения строятся с помощью непроцедурных языков. Однако некоторые языки являются процедурными (например, NOMAD), но программирование на них значительно короче, чем, например, на Cobol.

9. Параметризированные пакеты прикладных программ (ППП). Эта категория программных средств известна давно, и «4-е поколение» относится к таким ППП, которые допускают легкую модификацию самого пакета, позволяют пользователям генерировать собственные отчеты, запросы к базе данных и т.д.

10. Языки приложений. Многие языки 4-го поколения являются универсальными, другие - спроектированы для специфических приложений. Примерами таких языков являются языки для управления финансами, управления работой станков с программным управлением и т.д.

1.3 Языки описания данных и манипулирования данными

Языки описания данных - это языки высокого уровня декларативного (непроцедурного) типа, предназначенные для формализованного описания типов данных, их структур и взаимосвязей. Исходные тексты описания данных на этом языке после трансляции отображаются в управляющие таблицы, задающие размещение в памяти ЭВМ и связи между собой рассматриваемых данных. В соответствии с этими описаниями СУБД находит в базе требуемые данные, преобразует их и передает, например, в прикладную программу пользователя, которой они потребовались. При записи данных в базу СУБД по этим описаниям определяет место в памяти ЭВМ, куда их требуется поместить, преобразует к заданному виду и устанавливает необходимые связи.

Первая из этих функций обеспечивается языком описания данных (ЯОД). Его часто называют также языком определения данных. Описание базы данных средствами ЯОД называется схемой базы данных. Оно включает описание структуры базы данных и налагаемых на нее ограничений целостности данных. Помимо указанных функций, ЯОД некоторых СУБД обеспечивают также возможности задания в схеме ограничений доступа к данным или полномочий пользователей. Схема базы данных представляет интенсиональную модель предметной области в среде системы базы данных. Язык манипулирования данными (ЯМД) позволяет выполнять операции манипулирования данными в базе данных. Характер этих операций зависит от конкретной модели данных. Но в любом случае в таких языках предусматриваются операции вставки новых данных в базу данных, удаление или обновление имеющихся данных. В некоторых моделях данных предусматриваются дополнительно навигационные операции, позволяющие перед выполнением операции позиционироваться на нужном экземпляре данных в базе данных. Этот экземпляр данных становится текущим. Возможны различные побочные эффекты распространение операции по структуре базы данных, автоматическое формирование новых связей между экземплярами данных, вычисление производных данных и т.п. В так называемых графовых моделях данных (иерархической, сетевой) аргументом каждой операции манипулирования данными является единственный экземпляр данных. В то же время операции в реляционной модели имеют множественный характер.

ЯОД и ЯМД не всегда синтаксически оформляются в виде самостоятельных языков. Они могут быть составными частями единого языка данных, сочетающего возможности определения данных и манипулирования данными. Имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяющих возможности описания данных и манипулирования данными в единых синтаксических рамках. Наиболее распространенным среди языков такого рода является язык SQL.

Язык определения данных (ЯОД).

Создание таблицы

Оператор CREATE служит для создания любого типа объектов, из которых состоит база данных, в том числе таблиц.

Синтаксис команды создания таблицы:

CREATE TABLE имя_таблицы(

поле1 тип1 [ограничения],

[поле2 тип2 [ограничения], …]);

Возможные ограничения в таблицах:

* NOT NULL - значение атрибута должно быть определено (опция NOT NULL);

* UNIQUE - значения атрибутов являются уникальными (уникальный ключ);

* PRIMARY KEY - атрибут является первичным ключом (первичный ключ);

* CHECK - определяет условие, которому должны удовлетворять значения атрибута (домен);

* DEFAULT - присвоение значений «по умолчанию» для атрибутов.

Например:

CREATE TABLE Dealers1(

Name VARCHAR2(30),

Procent NUMBER(4,2),

Comments VARCHAR2(50) DEFAULT `no comments");

Язык определения данных (DDL - Data Definition Language) предоставляет пользователям средства указания типа данных и их структуры, а также средства задания ограничений для информации, хранимой в базе данных.

Операторы: CREATE, ALTER(cм 14), DROP.

1 . 4 Классификация БнД

К БнД не относятся немашинные документы, служащие источниками информации, вводимой в БД, файлы входной и выходной информации, архивные файлы, выходные документы. Однако многие СУБД включают в свой состав языковые средства для описания этих компонентов. В этом случае сами описания, используемые в процессе функционирования БнД, будут входить в его состав.

Языковые средства СУБД являются важнейшим компонентом банков данных, так как, в конечном счете, они обеспечивают интерфейс пользователей разных категорий с банком данных. Набор используемых языковых средств широк и разнообразен. Языковые средства, используемые в БнД, можно классифицировать по разным признакам (рис. 1).

Языковые средства большинства современных СУБД относятся к языкам 4-го поколения (к 1-му поколению языков относят машинные языки, ко 2-му - символические языки ассемблера, к 3-му - алгоритмические языки типа PL, Cobol и т.п., которые в 1960-е гг. назывались языками высокого уровня, но уровень, которых гораздо ниже, чем у языков 4-го поколения. Имеются еще и языки 5-го поколения, к которым относят языки систем искусственного интеллекта, например Prolog).

Рис. 1 Классификация языковых средств БнД

Языки 4-го поколения создавались по принципу: «люди стоят дороже, чем машины». При их проектировании использовались следующие принципы.

1. Принцип минимума работы: язык должен обеспечить минимум усилий, чтобы «заставить» машину работать.

2. Принцип минимума мастерства: работа должна быть так проста, как только это возможно; она не должна быть уделом избранных и быть понятной лишь посвященным.

3. Принцип естественности языка, упразднения «инородного» синтаксиса и мнемоники. Язык не должен требовать от пользователей значительных усилий в изучении синтаксиса или содержать много мнемонических или иных обозначений, которые быстро забываются.

4. Принцип минимума времени. Язык должен позволять без существенной задержки реализовывать возникающие потребности в доступе к информации и ее обработке.

5. Принцип минимума ошибок. Технология должна быть спроектирована таким образом, чтобы минимизировать ошибки человека, а уж если они возникли, то, по возможности, «выловить» их автоматически.

6. Принцип минимума поддержки. Механизм языка должен позволять легко вносить изменения в имеющиеся приложения.

7. Принцип максимума результата. Язык предоставляет пользователям мощный инструмент для решения разнообразных задач.

На рис. 1.1 приведены компоненты языка 4-го поколения. Как видим, здесь представлены все основные «генераторы», наличие которых уже стало традиционным для СУБД разных классов.

Рис. 1.1 Компоненты языка 4-го поколения

Можно выделить две концепции развития языковых средств: концепцию разделения и концепцию интеграции. При использовании концепции разделения различают языки описания данных (ЯОД) и языки манипулирования данными (ЯМД). Назначение каждого из этих подклассов ясно из их названия.

Иногда в особую группу выделяют языки запросов (ЯЗ). Первоначально под языками запросов понимали языки высокого уровня, ориентированные на конечного пользователя, предназначенные для формирования запросов к БД (в такой трактовке их можно считать одной из разновидностей ЯМД). Однако сейчас ЯЗ понимается шире (см. главу 3); многие ЯЗ включают в себя еще и возможности описания данных и корректировки БД. В составе языков описания данных в зависимости от особенностей СУБД поддерживаются все или некоторые из следующих языков: язык описания схем (ЯОС), язык описания подсхем (ЯОПС), язык описания хранимых данных (ЯОХД), языки описания внешних данных (входных, выходных). В некоторых СУБД и сами эти разновидности языков, и создаваемые с их помощью элементы ИС являются самостоятельными компонентами, в других - некоторые из них могут быть объединены.

Совокупность типов технических средств, на которых реализуются БнД, не отличается от всех иных автоматизированных ИС (рис. 1.2). Это ЭВМ, периферийные средства для ввода информации в базу данных, средства хранения данных и средства отображения выводимой информации. Если банк данных реализуется в сети, то необходимы соответствующие технические средства (показано пунктиром) для обеспечения ее работы. Но банки данных предъявляют свои требования к используемым техническим средствам.

Рис. 1.2. Технические средства БнД

Состав и тип технических средств, на которых реализуются БнД, зависят от многих факторов, основными из которых являются технические характеристики оборудования, используемые технологии обработки данных, масштаб системы, временные ограничения на скорость реакции системы, сложность обработки, стоимостные характеристики и др. В качестве ЭВМ для банков данных чаще всего используются универсальные компьютеры.

Первоначально БнД реализовывались в основном на больших ЭВМ, а для доступа к БД использовались терминалы. В связи со значительным и постоянным улучшением характеристик персональных ЭВМ появилась возможность реализовать банки данных и на машинах этого класса. Но сначала характеристики персональных ЭВМ были недостаточными, чтобы в полной мере реализовать идеологию банков данных. Стала наблюдаться некоторая раздробленность информационных систем, что, в свою очередь, привело к бурному развитию сетевых технологий и использованию соответствующих технических средств.

По форме представления различают аналитические, табличные и графические языковые средства. Классификация языковых средств по этому признаку относится как к языкам описания данных, так и к языкам манипулирования данными. Так, описание таблицы с использованием команды CREATETABLE языка SQL является примером аналитической формы ЯОД, а описание такой же таблицы в Access и большинстве других настольных СУБД - примером табличной формы описания данных. В качестве примеров табличной и аналитической форм задания запросов можно привести языки и SQL соответственно.

Достаточно часто бывает, что в рамках одной СУБД для одних и тех же целей могут использоваться языки разных типов. Так, например, во многих СУБД (dBase, FoxPro и др.) для манипулирования данными могут использоваться:

· табличный язык запросов типа QBE;

· язык SQL - аналитический язык запросов, относящийся к классу языков исчисления кортежей;

· процедурный язык программирования (для указанных выше систем dBase, FoxPro -- это язык xBase, часть операторов которого реализует операции реляционной алгебры, а другая часть, более значительная по количеству операторов и функций, выполняет нереляционные операции, обеспечивающие позаписную обработку файлов, организацию циклической и условной обработки, ввод-вывод данных, корректировку, возможность работы с переменными памяти и другие возможности).

Описание данных в этих системах может быть представлено в табличном виде либо, если определение данных выполняется средствами SQL или с использованием операторов языка xBase, в аналитическом виде.

Кроме упомянутых языковых средств эти системы включают в себя генераторы экранных форм, отчетов и приложений, а также язык разветвленной иерархической системы «меню», позволяющей пользователю выбрать те действия, которые он желает выполнить.

1.4 Языки запросов

Во многих СУБД используется еще один важный класс языков. С появлением интерфейсов конечных пользователей СУБД возникла потребность в языках, с помощью которых можно было бы формулировать запросы к системе базы данных. Такие языки стали называть языками запросов. Первоначально их роль выполняли декларативные языки высокого уровня, которые обеспечивали выборку требуемых данных из базы данных. Однако впоследствии их функции значительно трансформировались. Языки запросов стали предоставлять полные функциональные возможности для операций над базой данных, в том числе вставку новых данных, обновление, удаление и выборку данных. 3.8.5. Автономные и включающие языки

Некоторые СУБД располагают такими языками, которые не только реализуют функции определения данных и манипулирования данными, но и обладают управляющими структурами и другими средствами, свойственными традиционным языкам программирования. Благодаря этому они могут использоваться как функционально полное инструментальное средство для создания приложений систем баз данных. Такие языки называют автономными. В качестве примера приведем упоминавшийся ранее язык dBase, построенный в стиле языков структурного программирования, или язык PL/SQL Oracle.

В случаях, когда СУБД не располагает автономным языком, она обычно обладает интерфейсами прикладного программирования для создания и использования приложений. Благодаря этому приложения могут разрабатываться с помощью расширения традиционных языков программирования операторами (командами, функциями, процедурами и т.п.), исполнение которых может запрашиваться через API. Таким образом будет восполняться функциональная неполнота языков СУБД. Язык программирования выступает при этом в роли включающего языка по отношению к языкам СУБД, и прикладные системы реализуются на таком расширенном языке. Интерфейсы прикладного программирования предусмотрены во многих СУБД.

В процессе эволюции СУБД и языков программирования стало ясно, что использование включающих языков и ЯМД вынуждает разработчиков приложений иметь дело с комбинацией двух совершенно различных с концептуальной точки зрения инструментальных средств и имеет серьезные недостатки. Эти два разработанные независимо друг от друга языка базируются на разных системах понятий, поддерживают разные системы типов данных и обладают в связи с этим различными функциональными механизмами, а иногда и "разномасштабными" технологиями. Такая ситуация называется несоответствием импеданса.

Для решения проблемы несоответствия импеданса приходится дополнять реализуемую модель данных неестественными для нее объектами и операциями над ними с тем, чтобы синхронизировать обработку данных в прикладной программе и механизмы управления данными в СУБД. Следствием ее часто бывает и недостаточно высокая производительность всего комплекса системы базы данных, не поддающегося оптимизации именно в силу его неоднородности.

2 . Практическая часть

2 .1 Язык запросов SQL

Часто СУБД обеспечивают автоматическое преобразование «текстов» с одного языка на другой. Так, например, многие СУБД, такие, как Access, FoxPro и др., используют языки запросов табличного типа не только для непосредственной реализации запросов, но и как средство для более простого описания запроса и последующего автоматического преобразования его на язык SQL.

Язык SQL-ЛИНТЕР реализует международный стандарт языка SQL - ANSI/ISO SQL-92 . В SQL-ЛИНТЕР пользователь найдет такие мощные языковые средства, как предложение UNION, полный набор операций соединения - JOIN, все описанные в указанном стандарте возможности по реализации ограничений целостности и пр. Для совместимости с некоторыми СУБД других производителей (Oracle, DB2, Informix, Microsoft SQL Server и др.) в язык запросов ЛИНТЕР введены специальные встроенные функции, языковая работа по управлению контролем доступа к информации, иерархические запросы к таблицам, последовательности и т.д. Для удобства пользователей в SQL-ЛИНТЕР включены так же следующие расширения указанного стандарта:

· Языковая работа с BLOB-столбцами.

· Языковая работа с событиями в ЛИНТЕР.

· Разрешено использование нескольких таблиц во FROM в операциях UPDATE и DELETE.

Например:

· DELETE FROM таблица JOIN список _ таблиц WHERE ...

· UPDATE таблица JOIN список _ таблиц WHERE ...

Разрешена конструкция INTO в SELECT-операторе для совместимости с некоторыми диалектами языка SQL.

Например: SELECT список_выражений INTO список_параметров FROM ...

Разрешена конструкция CAST NULL AS тип. Введены следующие предложения для установки режимов работы каналов:

SET TRANSACTION READ ONLY - перевод канала в режим read-only;

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED - перевод канала в режим грязного чтения.

Введены предложения для работы с правилами репликации: CREATE REPLICATION RULE правило FOR таблицa TO таблица ON NODE имя_узла USER пользователь PASSWORD "пароль" ;

ALTER REPLICATION RULE правило [ PASSWORD "пароль"] ;

DROP REPLICATION RULE правило;

Разнообразные возможности ALTER TABLE по модификации структуры таблицы - от изменения имен (таблицы, её столбцов) до изменений важнейших характеристик самой таблицы и её столбцов (например, размеров, числа файлов, места их расположения, а для столбцов - длины данных, значений по умолчанию и т.д.).

Ещё один немаловажный штрих - возможность поиска отдельных слов и словосочетаний в больших текстовых значениях, что очень важно при организации больших полнотекстовых информационных баз.

Язык хранимых процедур СУБД ЛИНТЕР

Наличие механизма хранимых процедур в СУБД ЛИНТЕР позволяет существенно расширить возможности языка SQL, организуя процедурную обработку данных на сервере согласно алгоритму пользователя. По функциональной мощности хранимые процедуры ЛИНТЕР в некоторых аспектах даже превышают стандарт ANSI/ISO SQL-92/PSM (Persistent Stored Modules). Есть множество важных моментов, не отраженных в стандарте.

Например: Использование оттранслированных запросов и запросов с параметрами (динамически изменяемых запросов), управление транзакциями. Хранимые процедуры ЛИНТЕР могут использовать как обычные, так и оттранслированные запросы с параметрами и без параметров, кроме того процедуры имеют возможность возвращать курсор, что очень удобно для программирования. Язык хранимых процедур предоставляет мощный синтаксис выражений включающий все необходимые операции с переменными и значениями каждого типа данных, вызовы разнообразных стандартных функций (таких, как преобразование типов, работа со строчными данными и т.д.) операцию присваивания (тот факт, что присваивание является операцией, а не отдельным оператором, позволяет строить, например, такие конструкции: a:= b:= c:= 0;).

Язык хранимых процедур позволяет работать со всеми стандартными типами данных ЛИНТЕР (Integer, Smallint, Char, Byte, Numeric, Real, Double, Date), а также дополнительным типом BOOL (логический). Тип CHAR рассматривается как строки с заданной максимальной длиной, и для него определены удобные в использовании строковые константы и операции конкатенации. Все операции со всеми типами данных реализуют трехзначную логику, то есть поддерживается значение NULL для любого типа данных, которое означает состояние « значение не определено».

Последовательность операторов позволяет закодировать линейный алгоритм. Для организации ветвящихся алгоритмов может использоваться оператор типа IF..ELSEIF...ELSEIF...ELSE..ENDIF, оператор выбора CASE, оператор перехода на метку GOTO. Циклические алгоритмы организуются при помощи оператора цикла WHILE. Для вызова из одной процедуры других используется оператор CALL. Допустимы рекурсивные вызовы процедур. Процедуры могут получать входные параметры и возвращать результат работы через механизм возвращаемого значения (оператор RETURN) и/или выходные параметры. Результатом работы процедуры может являться не только скалярное значение, но и курсор (выборка). Для обработки результатов SELECT-запросов в процедурах используются курсоры (CURSOR), тип которых объявляется в соответствии со структурой ответа. Цикл работы с курсором может включать его открытие оператором OPEN (как результат запроса или выполнения другой процедуры), выборку данных оператором FETCH (в любом направлении) и закрытие (CLOSE) или, если процедура возвращает курсор, возврат (RETURN).

Процедуры могут работать со столбцами типа BLOB. Для этого используются стандартные функции чтения/записи в BLOB, который ассоциируется с текущей строкой курсора. Понятие «курсор» используется исключительно для выборки данных. Для выполнения любых DML и DDL запросов (запросов отличных от SELECT-запроса) используется оператор EXECUTE.

Все операции процедур по модификации данных входят в пользовательскую транзакцию. Завершением транзакции управляет пользователь, однако, процедура также может зафиксировать или откатить изменения, сделанные в ее теле (и теле ее дочерних процедур) операторами COMMIT и ROLLBACK.

Для упрощения обработки ошибок в языке хранимых процедур предусмотрен механизм работы с исключительными ситуациями, в качестве которых могут рассматриваться ошибки выполнения SQL-запросов, ошибки времени исполнения (вызов несуществующей процедуры, деление на ноль и т.д.) или пользовательские исключения. В момент возникновения исключения управление сразу автоматически передается на соответствующую ветку блока обработки исключений (EXCEPTIONS), что избавляет от необходимости «засорения» кода процедуры многочисленными условными операторами, проверяющими результат завершения каждого оператора. Процедура может обработать исключение, либо завершиться и передать исключение на верхний уровень (оператор RESIGNAL).

Для организации работы с хранимыми процедурами и триггерами СУБД ЛИНТЕР содержит транслятор хранимых процедур, преобразовывающий исходный текст процедуры/триггера в оттранслированный код, позволяющий быстро выполнять процедуру в исполняющей подсистеме. Этот код хранится в специальной системной таблице $$$PROC, описания входных/выходных параметров процедур хранятся в таблице параметров $$$PRCD. Обе эти таблицы должны быть созданы перед началом работы с процедурами/триггерами (для триггеров так же необходимо наличие таблицы $$$TRIG).

В поле типа BLOB таблицы $$$PROC сохраняются оттранслированный код и исходный текст процедуры или триггера (последнее позволяет пользователю получать исходный текст в целях редактирования). Процедуры и триггеры создаются с помощью соответствующих запросов SQL типа CREATE/ALTER PROCEDURE, CREATE TRIGGER. В случае ошибки в тексте процедуры/триггера возвращается специальный код ошибки ЛИНТЕР и интерактивные утилиты выдают подробную расшифровку в какой строке и какая ошибка произошла. В этом случае в таблице $$$PROC создается только одна запись, содержащая исходный текст, что в последствии позволяет пользователю получить его и исправить ошибки. Возможно использование хранимых процедур как функций, расширяющих язык SQL.

Для запуска процедур используется запрос

EXECUTE <процедура> (<параметры>)

в котором указывается имя и параметры процедуры. При передаче параметров можно использовать механизм передачи значений по умолчанию, когда указывается не весь список, а лишь интересующие значения.

Триггеры: связь событий и хранимых процедур

Хранимые процедуры очень удобны, когда пользователь хочет реализовать некоторый достаточно сложный алгоритм обработки данных и запустить его в нужный момент. Однако в приложениях часто требуется выполнить какие-либо действия при условии возникновения определенной ситуации. Триггеры обеспечивают целостность, выполняя комплексную межтабличную проверку допустимости данных вне контекста справочной целостности и ограничений проверки. Наиболее важное назначение триггеров - определение глобального делового правила. Например, триггер может использоваться для обеспечения того, чтобы менеджеру службы продаж посылалось сообщение о недостаточном количестве товара на складе и необходимости пополнения запаса, если общее количество товара на складе стало меньше чем зарезервированное. Другой пример - при добавлении новых строк в одну таблицу в целях обеспечения целостности данных может потребоваться соответствующим образом добавлять или изменять строки других, связанных, таблиц. Итак, триггер - это хранимая процедура, которая автоматически вызывается при выполнении того или иного действия с конкретной таблицей, направленного на изменение данных. Явно триггер вызываться не может. При создании триггера указывается, к какой таблице и к какому действию (UPDATE, INSERT или DELETE) он привязывается. Триггер может вызываться один раз при выполнении всего запроса, либо каждый раз, когда необходимо обновить, удалить или вставить очередную строку в таблице (триггер FOR EACH ROW). Причем можно указать, когда должен вызываться триггер: до операции (триггер BEFORE) или после (триггер AFTER). Основной частью триггера является его тело, которое определяется точно так же, как тело хранимой процедуры и содержит алгоритм реакции триггера на вызвавшее его действие. В теле триггера допустимы любые SQL-запросы, вызовы хранимых процедур и т.д. Для триггеров на каждую строку внутри тела можно использовать значения полей записи, которые были до операции изменения и значения, которые должны быть установлены после операции. Эти значения доступны через поля предопределенных переменных-курсоров OLD и NEW, структура которых соответствует структуре таблицы. В триггере BEFORE можно присвоить полям переменной NEW новые значения, и при выполнении операции INSERT или UPDATE они будут использованы вместо старых. Единственным значением, которое может вернуть триггер, является логическое значение, при чем, если триггер BEFORE возвращает «ложно», соответствующая операция отменяется для данной строки или всего SQL-оператора, в зависимости от вида триггера. Отладка хранимых процедур ЛИНТЕР

Для упрощения процесса разработки хранимых процедур и триггеров ядро ЛИНТЕР содержит встроенный механизм отладки хранимых процедур. Пользователь отлаживает процедуру (триггер) при помощи специальной утилиты - отладчика, который обменивается с ядром специальными управляющими командами. Наличие встроенного в ядро механизма отладки позволяет отлаживать процедуры (триггеры) в реальных рабочих условиях (на сервере), в среде запросов и действий конкретного реального приложения. Для того, чтобы начать отладку, пользователь открывает так называемую «отладочную сессию» для процедуры, после чего ядро работает с данной процедурой (триггером) в режиме отладки, реагируя на команды отладчика и передавая ему всю необходимую информацию. Можно отлаживать лишь те процедуры (триггеры), которые оттранслированы с отладочной информацией. На необходимость включения отладочной информации указывает ключевая фраза FOR DEBUG в заголовке процедуры или триггера, как в приведенных выше примерах. Для начала отладки конкретной исполняемой процедуры (триггера) необходимо либо запустить процедуру из-под отладчика, либо ждать, пока какое-нибудь приложение не вызовет эту процедуру или какой-нибудь запрос не запустит триггер (для триггеров это единственный способ).

Второй вариант предоставляет мощную возможность по отладке процедур и триггеров в рамках их «родной» среды, когда они запущены в штатном порядке. Отладчик позволяет просматривать исходный текст процедуры (триггера), выделяя строку с текущим исполняемым оператором.

Процесс отладки включает возможность пошагового выполнения процедур (триггеров), установки разнообразных точек останова и выполнения до одной из них, выполнения с заходом внутрь вызываемых дочерних процедур, наблюдения за значениями локальных переменных и конкретных выражений, стеком вызова. Кроме обычных точек останова (останов каждый раз при выполнении конкретного оператора) поддерживаются так же условные точки (останов только в случае выполнения конкретного условия, например, i >10) и точки останова на изменение значений. Отладчик также помогает разобраться в причине возникновения исключений, приостанавливая выполнение процедур и указывая место, где произошло исключение.

Заключение

база данных языковый средство

В данном курсовом работе являлось изучение языковых средств систем управления баз данных. В теоретической части были описаны, что означает языковые средства систем управления баз данных, и также были изучены функции и классификация языковых средств. В практической части я привела пример языковых средств, то есть язык запросов SQL. Языковые средства предназначаются для пользователей разных категорий: конечных пользователей, системных аналитиков, профессиональных программистов. Повышение уровня языковых средств, их дружелюбности приводит к тому, что все большее число функций выполняется пользователями-непрограммистами самостоятельно, без посредников.

В результате выполнения данного курсовой работы было недостаточно информации. Были рассмотрены, предназначены для общения пользователя разных классов с банками данных. И главное назначение языка - разработка интеллектуальных программ и систем. В данной работе были учтены все требования, выдвинутые в выполнения курсовой работе.

Список использованной литературы

1. Ревунков, Г.И. Базы и банки данных и знаний/ Г.И. Ревунков, Э.Н. Самохвалов, М. Чистов. - М.: Высшая школа, 2005. - 392 с.

2. Шаймарданов, Р.Б. Моделирование и автоматизация проектирования структур баз данных / Р.Б. Шаймарданов. - М.: Радио и связь, 2004. - 120 с.

3. Озкархан, Э. Машины баз данных и управление базами данных/ Э. Озкархан. - М.: Мир, 2006. - 695 с

4. Цехановский, В.В., Яковлев А. Автоматизированные банки данных/ В.В. Цехановский., А. Яковлев. - Л.: ЛЭТИ, 2006. - 63с.

5. Диго С.М. Проектирование баз данных: Учебник /.М.: Финансы и статистика -1988,-212с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Работа с хранящейся в базах данных информацией. Язык описания данных и язык манипулирования данными. Распространение стандартизованных языков. Структурированный язык запросов SQL. Язык запросов по образцу QBE. Применение основных операторов языка.

презентация , добавлен 14.10.2013


Рассмотрение совокупности программ и языковых средств (специальных языков описания и манипулирования данными), предназначенных для создания, ведения и использования баз данных. Определение языков общения. Исследование принципов построения банка данных.

реферат , добавлен 07.08.2017


Внутренний язык СУБД для работы с данными. Результат компиляции DDL-операторов. Описание DML-языка, содержащего набор операторов для поддержки основных операций манипулирования содержащимися в базе данными. Организация данных и управление доступом в SQL.

лекция , добавлен 19.08.2013


Особенности управления информацией в экономике. Понятие и функции системы управления базами данных, использование стандартного реляционного языка запросов. Средства организации баз данных и работа с ними. Системы управления базами данных в экономике.

контрольная работа , добавлен 16.11.2010


Система управления базами данных как составная часть автоматизированного банка данных. Структура и функции системы управления базами данных. Классификация СУБД по способу доступа к базе данных. Язык SQL в системах управления базами данных, СУБД Microsoft.

реферат , добавлен 01.11.2009


Тенденция развития систем управления базами данных. Иерархические и сетевые модели СУБД. Основные требования к распределенной базе данных. Обработка распределенных запросов, межоперабельность. Технология тиражирования данных и многозвенная архитектура.

реферат , добавлен 29.11.2010


Основные понятия базы данных и систем управления базами данных. Типы данных, с которыми работают базы Microsoft Access. Классификация СУБД и их основные характеристики. Постреляционные базы данных. Тенденции в мире современных информационных систем.

курсовая работа , добавлен 28.01.2014


Программные продукты компании Microsoft: Access, Visual FoxPro7.0, dBASE. Возможности интеграции, совместной работы и использования данных. Системы управления базами данных (СУБД), их основные функции и компоненты. Работа с данными в режиме таблицы.

курсовая работа , добавлен 15.12.2010


Классификация баз данных. Использование пакета прикладных программ. Основные функции всех систем управления базами данных. Настольная система управления базами данных реляционного типа Microsoft Access. Хранение и извлечение электронных данных.

курсовая работа , добавлен 23.04.2013


Теоретические сведения и основные понятия баз данных. Системы управления базами данных: состав, структура, безопасность, режимы работы, объекты. Работа с базами данных в OpenOffice.Org BASE: создание таблиц, связей, запросов с помощью мастера запросов.

Современная СУБД содержит в своем составе программные средства создания баз данных, средства работы с данными и дополнительные сервисные средства (рис. 3.10).

Рис. 3.10.

Для работы с базами данных используются специальные языки. В ранних СУБД поддерживалось несколько специализированных по своим функциям языков. Чаще всего выделялись два языка: ЯОД (язык описания данных, или язык определения схемы БД) и ЯМД (язык манипулирования данными). ЯОД служил главным образом для определения логической структуры БД, т.е. той структуры БД, какой она представляется пользователям. ЯМД содержал набор операторов манипулирования данными, т.е. операторов, позволяющих заносить данные в БД, удалять, модифицировать или выбирать существующие данные.

Таким образом, с помощью средств создания БД проектировщик, используя ЯОД, переводит логическую модель БД в физическую структуру, а на ЯМД разрабатывает программы, реализующие основные операции с данными (в реляционных БД это реляционные операции). При проектировании привлекаются визуальные средства, т.е. объекты и программа-отладчик, с помощью которых соединяются и тестируются отдельные блоки разработанной программы управления конкретной БД.

Средства работы с данными предназначены для пользователя. Они позволяют установить удобный, как правило, графический многооконный интерфейс с пользователем, создать необходимую функциональную конфигурацию экранного представления выводимой и вводимой информации (цвет, размер и количество окон, пиктограммы и т.д.), производить операции с данными, манипулируя текстовыми и графическими объектами.

Сервисные средства позволяют при проектировании и использовании БД привлечь другие системы, например воспользоваться текстом из редактора Word, таблицей из табличного процессора Excel или обратиться к сетевому серверу.

В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL. Язык SQL сочетает средства ЯОД и ЯМД, т.е. позволяет определять схему реляционной БД и манипулировать данными . С примерами, поясняющими основные операторы (инструкции) языка и «диалекта» SQL, разработанного компанией Microsoft, можно ознакомиться в учебных пособиях .

Наименование объектов БД (для реляционной БД - наименование таблиц и полей) поддерживается на языковом уровне таким образом, что компилятор языка SQL производит преобразование имен объектов в их внутренние идентификаторы на основании специально поддерживаемых служебных таблиц каталогов. Внутренняя часть СУБД (ядро) вообще не работает с именами таблиц и полей.

Язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД. Ограничения целостности также хранятся в специальных таблицах-каталогах. Обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне, т.е. при компиляции операторов модификации БД (вставке, удалении, обновлении записи) компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует соответствующий программный код.

Специальные операторы языка SQL позволяют определять гак называемые представления БД, фактически являющиеся хранимыми в БД запросами (результатом любого запроса к реляционной БД является таблица) с поименованными столбцами.

Наконец, авторизация доступа к объектам БД производится также на основе специального набора операторов SQL. Для выполнения операторов SQL разного вида пользователь должен обладать различными полномочиями. Пользователь, создавший таблицу БД, обладает полным набором полномочий для работы с этой таблицей. Полномочия пользователей описываются в специальных таблицах-каталогах, и контроль полномочий поддерживается на языковом уровне.

Диапазон в запросах, помимо значения ALL (по умолчанию), может принимать значение:

• для отдельной таблицы - DISTINCT - указывает на исключения из результирующего запроса, содержащего не все поля, повторяющиеся записи;
• DISTINCTROW - используется, как правило, для связанных таблиц в запросах, содержащих не все поля таблиц, опускает целиком повторяющиеся записи;
• ТОР п - используется, как правило, при наличии сортировки: ORDER BY... - выводит п первых отсортированных записей; ORDER BY... WHERE . Если не использовать ORDER BY, то система возвратит п произвольных записей.

• SQL.ru. URL: http://www.sql.ru.

БД – сов-ть взаимсвяз. и структуриров. данных на машиночитаемых носителях. Обращение с информацией в БД производится при помощи ЭВМ.

Различают фактографические и документальные базы данных. Фак­тографическая БД хранит множество сведений об объектах предметной области, их свойствах, связях между ними. Документальная БД позволяет не только накапливать и обрабатывать произвольные текстовые докумен­ты, но и осуществлять их быстрый поиск благодаря структурированности и взаимосвязанности представления информации в базе.

Соединение баз данных друг с другом и с отдаленными пользовате­лями с помощью сетей передачи данных дает необычайно сильный эффект в области использования информационных ресурсов.

Поиск необходимых данных в электронной базе происходит в счи­танные секунды, причем в случае использования компьютерных сетей нет принципиальной разницы, находится ли пользователь рядом с ЭВМ, хра­нящей информацию, или удален от нее на сотни или тысячи километров. При этом одними и теми же данными могут одновременно (в отличие от обычной библиотеки) пользоваться многие клиенты.

Главная ценность БД заключается в обеспечении возможности тема­тического поиска, при котором пользователь по заданным ключевым сло­вам узнает количество первоисточников в базе, сужает проблему, читает названия статей и, возможно, их рефераты. Если в базе есть полные тек­сты, он может распечатать для себя наиболее интересные выдержки из них. Весь сеанс диалога с БД длится 20 - 40 мин, причем большая часть времени уходит на реакцию пользователя.

Все процессы внутри базы реализует система управления базой данных (СУБД). СУБД - совокупность языковых и программных средств, предна­значенных для описания БД, ее создания, ведения и использования многими пользователями.

Осн. Функции СУБД:

1) создание баз данных на компьютере

2) ввод, накопление, просмотр и модифик. Данных

3) ответы на запросы по данным

4) составление отчетов,

Базы данных (БД) составляют в настоящее время основу компьютерно­го обеспечения информационных процессов, входящих практически во вес сферы человеческой деятельности. Их универсальность определяется тем, что процессы обработки информации имеют общую природу и опираются на описание фрагментов реальности, выраженное в виде совокупности взаимосвязанных данных. Базы данных являются эффективным средством представления структур данных и манипулирования ими. Концепция баз данных предполагает использование и нтегр про ванных средств храпения информации, позволяющих обеспечить централизованное управление дан­ными и обслуживание ими многих пользователей.

описывается или моделируется с помощью БД и ее приложений. В пред­метной области выделяются информационные объекты - идентифици­руемые объекты реального мира, процессы, системы, понятия и т. д., све­дения о которых хранятся в БД.

Этапам реализации баз данных соответствуют уровни описания предметной области: реальность в том виде, как она существует; концеп­туальное описание реальности; представление описания в виде формаль­ного текста и физическая реализация БД на машинных носителях.

Для ввода в базу описание предметной области должно быть пред­ставлено в терминах специального языка описания данных (ЯОД), кото­рый входит в комплекс средств СУБД. ЯОД разделяет данные на типы.

Типы данных.

Для ввода в базу описание предметной области должно быть пред­ставлено в терминах специального языка описания данных (ЯОД), кото­рый входит в комплекс средств СУБД. ЯОД разделяет данные на сле­дующие типы.

Простое (элементарное) данное - это наименьшая семантически значимая поименованная единица данных (например, название судна, наименование судовладельца, порт приписки и т.д.). Значения простого данного описывают представленную им характеристику объекта для ка­ждого его экземпляра. Имена простых данных хранятся в описании БД, в то время как их значения запоминаются в самой БД.

Совокупность простых данных можно объединить в составное дан­ное двумя способами. Во-первых, можно соединить не­сколько разнотипных данных. По этому принципу образуется структур­ное данное, или данное типа «структура». Описание структуры состоит из перечисления ее составных частей, значение - из значений состав­ляющих ее данных. Во-вторых, составное данное может объеди­нять совокупность однотипных данных (список сотрудников, послуж­ной список сотрудника и т.п.). Составное данное этого типа называется массивом. В описании $массива достаточно указать описание одного элемента. Значение массива представляется однородным списком зна­чений его элементов.

Составные типы м.б. объединены в многоуровневое данное. Представление предметной области в виде структуры данных с иерархич. связями – иерархич. модель данных.

5.Реляционные базы данных.

РТ – БД, в кот. все данные, доступные пользователю, организованы в виде связ. Таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.

Опр-ся 12 правилами Кодда.

правило 0: Основное правило (Foundation Rule): Реляционная СУБД должна быть способна полностью управлять базой данных, используя связи между данными.:

Чтобы быть реляционной системой управления базами данных (СУБД), система должна использовать исключительно свои реляционные возможности для управления базой данных.

правило 1: Явное представление данных (The Information Rule):

Информация должна быть представлена в виде данных, хранящихся в ячейках. Данные, хранящиеся в ячейках, должны быть атомарны. Порядок строк в реляционной таблице не должен влиять на смысл данных.

правило 2: Гарантированный доступ к данным (Guaranteed Access Rule):

Доступ к данным должен быть свободен от двусмысленности. К каждому элементу данных должен быть гарантирован доступ с помощью комбинации имени таблицы, первичного ключастроки и имени столбца.

правило 3: Полная обработка неизвестных значений (Systematic Treatment of Null Values):

Неизвестные значения NULL, отличные от любого известного значения, должны поддерживаться для всех типов данных при выполнении любых операций. Например, для числовых данных неизвестные значения не должны рассматриваться как нули, а для символьных данных - как пустые строки.

правило 4: Доступ к словарю данных в терминах реляционной модели (Active On-Line Catalog Based on the Relational Model):

Словарь данных должен сохраняться в форме реляционных таблиц, и СУБД должна поддерживать доступ к нему при помощи стандартных языковых средств, тех же самых, которые используются для работы с реляционными таблицами, содержащими пользовательские данные.

правило 5: Полнота подмножества языка (Comprehensive Data Sublanguage Rule):

Система управления реляционными базами данных должна поддерживать хотя бы один реляционный язык, который

(а) имеет линейный синтаксис,

(б) может использоваться как интерактивно, так и в прикладных программах,

(в) поддерживает операции определения данных, определения представлений, манипулирования данными (интерактивные и программные), ограничители целостности, управления доступом и операции управления транзакциями (begin, commit и rollback).

правило 6: Возможность модификации представлений (View Updating Rule):

Каждое представление должно поддерживать все операции манипулирования данными, которые поддерживают реляционные таблицы: операции выборки, вставки, модификации и удаления данных.

правило 7: Наличие высокоуровневых операций управления данными (High-Level Insert, Update, and Delete):

Операции вставки, модификации и удаления данных должны поддерживаться не только по отношению к одной строке реляционной таблицы, но по отношению к любому множеству строк.

правило 8: Физическая независимость данных (Physical Data Independence):

Приложения не должны зависеть от используемых способов хранения данных на носителях, от аппаратного обеспечения компьютеров, на которых находится реляционная база данных.

правило 9: Логическая независимость данных (Logical Data Independence):

Представление данных в приложении не должно зависеть от структуры реляционных таблиц. Если в процессе нормализации одна реляционная таблица разделяется на две, представление должно обеспечить объединение этих данных, чтобы изменение структуры реляционных таблиц не сказывалось на работе приложений.

правило 10: Независимость контроля целостности (Integrity Independence):

Вся информация, необходимая для поддержания целостности, должна находиться в словаре данных. Язык для работы с данными должен выполнять проверку входных данных и автоматически поддерживать целостность данных.

правило 11: Дистрибутивная независимость (Distribution Independence):

База данных может быть распределённой, может находиться на нескольких компьютерах, и это не должно оказывать влияние на приложения. Перенос базы данных на другой компьютер не должен оказывать влияния на приложения.

правило 12: Согласование языковых уровней (The Nonsubversion Rule):

Если используется низкоуровневый язык доступа к данным, он не должен игнорировать правила безопасности и правила целостности, которые поддерживаются языком более высокого уровня.

6. SQL - стандартный язык для работы с базами данных

Для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных испол. SQL - это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language). По историческим причинам аббревиатура SQL читается обычно как «сиквел», но исп-ся и альтернативное произнош. – «эскюэл»

Как следует из названия SQL является языком программирования, который применяется для организа­ции взаимодействия пользователя с БД. На самом деле, SQL работает только с базами данных одного определенного типа, а именно - с реляционными.

На рис. 2.3 изображена схема работы SQL. Согласно этой схеме. в вычислительной системе имеется база данных, в которой хранится оп­ределенною рода информация. Если вычислительная система относится к сфере бизнеса, то в базе хранятся данные о материальных ценностях, о выпускаемой продукции, об объемах продаж и о зарплате. В базе данных на персональном компьютере может храниться информация о выписан­ных чеках, телефонах и адресах или информация, извлеченная из более крупной вычислительной системы. Отдельно на рисунке обозначена (СУБД).

запрашивания данных и получения результат называется -запросом к БД, отсюда и название – сшруктуриров. Язык запросов. Однако это название не совсем соответствует действительности. Во-первых, сего­дня SQL - представляет собой нечто гораздо большее, чем простой инструмент создания запросов, хотя именно для этого он и был изначально предназначен. Несмотря на то, что чтение данных по-прежнему остается одной из наиболее важных функций SQL - сейчас этот язык используемся для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД пре­доставляет пользователю. К ним относятся следующие:

Организация данных. SQL дает пользователю возможность изме­нять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.

Чтение данных. SQL даст пользователю или приложению возмож­ность читать содержащиеся в базе данные и пользоваться ими.

Обработка данных. С помощью SQL можно изменять содержимое базы данных, т.е. добавлять а нее новые, а также удалять или обновлять уже имеющиеся данные.

Управление доступом. При помощи SQL администратор базы мо­жет, ограничить возможности пользователя по чтению и изменению дан­ных и защитить их от несанкционированного доступа.

Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями, работающими параллельно, что­бы они не мешали друг другу.

Целостность ванных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы

На сегодняшний день SQL является единственным стандартным языком для работы с реляционными базами данных.

7. Система ACCESS.

Access - это, прежде всего, система управления базами данных (СУБД). Как и другие продукты этой категории, она предназначена для хранения и поиска данных, представления информации в удобном виде и автоматизации часто повторяющихся операций (таких, как ведение счетов, учет, планирование и т.п.). С по­мощью Access можно разрабатывать простые и удобные формы ввода данных, а также осуществлять обработку данных и выдачу сложных отчетов.

Access- мощное приложение Windows; впервые производительность СУБД органично сочетается с теми удобствами, которые имеются в распоряжении пользователей Microsoft Windows. Поскольку оба эти продукта- детища компании Microsoft, они прекрасно взаимодействуют между собой. Система Access работает под управлением Windows 95 или Windows NT, так что при работе с ней пользователю доступны все преимущества Windows. Можно вырезать, копировать и вставлять данные из любого приложения Windows в Access и наоборот; можно создать проект формы в Access и вставить его в конструктор форм.

Функциональные возможности поддерживаемой средствами СУБД модели данных становятся доступными пользователю благодаря ее языковым средствам. Языковые средства СУБД используются для выполнения двух основных функций - для описания представления базы данных на управляемых уровнях системной архитектуры и для выполнения операций манипулирования данными.

Язык описания данных (ЯОД) предназначен для задания схемы базы данных, которая включает описание структуры базы данных и налагаемых на нее ограничений целостности в рамках правил, регламентированных той моделью данных, которая поддерживается рассматриваемой СУБД. Помимо указанных функций, ЯОД обеспечивают также возможности задания ограничений доступа к данным или полномочий пользователей.

Язык манипулирования данными (ЯМД) позволяет запрашивать предусмотренные в системе операции над данными из базы данных. После выполнения оператора, записанного на ЯМД, информационное заполнение базы данных изменяется

Язык запросов (ЯЗ) позволяет выбирать данные из БД, агрегировать и подвергать всевозможной аналитической обработке.

Аналогично языку определения данных ЯМД не обязательно выступает в форме синтаксически самостоятельного языка СУБД. На практике разделение ЯОД и ЯМД играет скорее методическую роль или используется в технологических целях.

ЯОД, ЯМД и ЯЗ не всегда синтаксически оформляется в виде самостоятельных языков. Наоборот, в настоящее время все они вошли в состав единого реляционного язык SQL. С 1986 г. был принят ряд версий международного стандарта SQL. Он используется в большинстве коммерческих реляционных СУБД, в том числе и на персональных компьютерах.

Некоторые СУБД располагают такими языками, которые не только реализуют функции определения данных и манипулирования данными, но и обладают средствами, свойственными универсальным языкам программирования. Благодаря этому они могут использоваться как функционально полное инструментальное средство для создания приложений систем баз данных. В качестве примера приведем языки систем dBase, Clipper, Paradox.

Для того чтобы иметь развитые средства разработки приложений, в СУБД обеспечиваются интерфейсы прикладного программирования. Приложения для таких систем могут разрабатываться с помощью расширения традиционного языка программирования операторами (командами, функциями, процедурами и т.п.) указанного интерфейса. Благодаря этому будет восполняться функциональная неполнота языков данной системы. Язык программирования выступает при этом в роли включающего языка по отношению к языку интерфейса прикладного программирования СУБД, и прикладные системы реализуются на таком расширенном языке. Интерфейсы прикладного программирования предусмотрены во многих СУБД.

Контрольные вопросы по теме.

1.В каких формах могут быть реализованы языковые средства модели данных в СУБД?

2.Какие две основные функции выполняют языковые средства моделей данных?

3.Для каких целей служат языки определения данных в СУБД?

4.Что такое схема базы данных, какая связь существует между схемой и языком определения данных?

5.Средствами каких языков определяются в СУБД междууровневые отображения данных?

6.Какие функции выполняют языки манипулирования данными?

7.Приведите пример языка, который выполняет функции как определения данных, так и манипулирования данными.

8.Каково назначение языков запросов СУБД?

9.Для каких целей разрабатывались языки программирования баз данных?