Основные понятия программирования баз данных

Основные понятия систем базы данных

Классификация системы управления базами данных. Анализ компиляции операторов языка, под некоторой управляемой программой. Особенность надежности хранения информации во внешней памяти. Характеристика теоретико-множественных операций реляционной алгебры.

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/

БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМ БАЗ ДАННЫХ

Лекция 1. Основные понятия систем базы данных

База данных — совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой данных, манипулирование которых осуществляется в соответствии с правилами средств моделирования данных.

База данных — совокупность данных, организованных в соответствии с концептуальной структурой, описывающей характеристики этих данных и взаимоотношения между ними, причём такое собрание данных, которое поддерживают одну или более областей применения.

СУБД — Это совокупность программ и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление, создание и использование БД.

Основные функции СУБД

1. Непосредственное управление файлами БД.

Обеспечение необходимых структур внешней памятью, как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей (например, для ускорения поиска).

2. Управление буферами оперативной памяти.

СУБД обычно работают с БД значительного размера, и этот размер всегда больше доступной оперативной памяти, поэтому единственным доступным способом увеличения скорости производительности является буферизация данных в оперативной памяти, поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов.

3. Управление транзакциями.

Транзакция — последовательность операций над БД рассматриваемой СУБД, как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется и СУБД фиксирует изменения в БД, произведенные этой транзакцией, либо ни одно из этих изменений никак не отображается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД.

4. Журнализация.

Одним из основных требований к СУБД является надёжность хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматривают 2 вида аппаратных сбоев: 1) мягкий сбой, который можно трактовать как внезапную остановку компьютера; 2) жесткий сбой, который можно трактовать внезапным сбоем компьютера, который характеризуется потерей частью информации на внешних носителях. Журнал — особая часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью, в которую поступают записи обо всех изменениях в основной части БД.

5. Поддержка языков БД.

Для работы с БД используются специальные языки, называемые языками БД. В ранних версиях СУБД поддерживалось несколько языков, специализированных по выполняемым функциям. Обычно выделялось два: язык для выделения структур базы данных и язык манипулирования данными. Сейчас таким языком является TSQL.

Типовая организация современной СУБД

1. Ядро.

Отвечает за управление в СУБД данными во внешней памяти, управлением буферами оперативной памяти, управлением транзакциями и журнализацию. Можно выделить компоненты ядра: менеджер данных, буферов, транзакций, журналов.

2. Компилятор языка.

Основной функцией компилятора языка является компиляция операторов языка, под некоторой управляемой программой.

3. Утилиты БД.

В них выделяют такие процедуры, которые слишком накладно выполнять с использованием языка БД, такие как загрузка БД, глобальная загрузка целостности и так далее.

Лекция 2. Введение в реляционную модель данных

Реляционный подход к организации БД был заложен в конце 1960-х годов Эдгаром Коддом. В современности данных подход является одним из распространенных.

Достоинствами реляционного подхода являются:

Основан на небольшом числе интуитивно понятных абстракций, на основе которых возможно простое моделирование наиболее распространенных предметных областей. Эти абстракции могут быть точно и формально определены. Теоретическом базисом реляционного подхода служит аппарат теории множеств и математической логики. Реляционный подход обеспечивает возможность ненавигационного манипулирования данными без необходимости знания конкретной физической структуры базы данных во внешней памяти.

Основные понятия реляционных баз данных

Значения данных, хранимые в реляционной базе данных являются типизированными, то есть известен тип каждого хранимого значения. Понятие типа данных в реляционной модели полностью соответствует понятию типы данных языка программирования.

В общем виде домен определяется путем задания некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена и произвольного логического выражения, применяемого элементу этого типа данных (ограничение домена). Элемент будет являться элементом домена только в том случае, если вычисления ограничения домена дает результат ИСТИНА. С каждым доменом связываются Имя уникальной среди имен всех доменов и соответствующей базе данных.

Заголовок отношения, кортеж, тело отношения, значение отношения, переменная отношения

Заголовком схемы отношения r отношение (Hr) называется конечное множество , где A — имя атрибута, Т обозначает имя некоторого базового типа или ранее определенного домена. По определению требуется, чтобы все имена атрибутов в заголовке были различны.

Кортежем tr соответствующим заголовку Hr называется множество упорядоченных триплетов вида: , где v должен являться допустимым значением типа данных или домена.

Телом Br называется произвольное множество кортежей tr.

Значением Vr называется пара множества Hr и Br. Заголовок и тело данных.

Первичным ключом является такое подмножество, которых что в любое время значение первичного ключа в любом кортеже тела отношения отличается от значения первичного ключа в любом другом кортеже тела этого отношения. А никакое собственное подмножество S этим свойством не обладает.

Фундаментальные свойства отношений

1. Отсутствие кортежей дубликатов. Это свойство следует из определения тела отношения как множество кортежей. В классической теории множеств по определению множество состоит из различных элементов. Именно из этого свойства вытекает наличие у каждого значения отношения первичного ключа. То есть у минимального множества атрибутов, являющегося подмножества заголовка данного отношения, составное значение которых уникально определяет кортеж отношения. Понятие первичного ключа является исключительно важным в связи с понятием целостности баз данных.

2. Отсутствие упорядоченности кортежей.

3. Отсутствие упорядоченности атрибутов.

4. Атомарность значения атрибутов. Значения всех атрибутов являются атомарными. Это следует из определения домена, как потенциального множества значений скалярного типа. То есть среди значений домена не могут содержаться значения с видимой структурой, в том числе множества значений. Главное в атомарности значений атрибутов состоит в том, что реляционная СУБД не должна обеспечивать пользователю явновидимой структуры внутренних данных.

Типы данных

Целые числа Строки символов Деньги Номера отделов

Домены (кроме первичного ключа)

Перв.ключ и номера проп-ов. Имена Размеры зарплат Номера отделов

Источник

Языки программирования баз данных

Эта группа языков отличается от алгоритмических языков прежде всего решаемыми задачами. База данных — это файл (или группа файлов), представляющий собой упорядоченный набор записей, имеющих единообразную структуру и организованных по единому шаблону (как правило, в табличном виде). База данных может состоять из нескольких таблиц, Удобно хранить в базах данных различные сведения из справочников, картотек, журналов бухгалтерского учета и т. д. При работе с базами данных чаще всего требуется выполнять следующие операции:

• создание/модификация свойств/удаление таблиц в базе данных;
• поиск, отбор, сортировка информации по запросам пользователей;
• добавление новых записей;
• модификация существующих записей;
• удаление существующих записей.

Языки программирования для Интернета

С активным развитием глобальной сети было создано немало реализаций популярных языков программирования, адаптированных специально для Интернета. Все они отличаются характерными особенностями: языки являются интерпретируемыми, интерпретаторы для них распространяются бесплатно, а сами программы — в исходных текстах. Такие языки называют скрипт-языками. HTML. Общеизвестный язык для оформления документов. Он очень прост и содержит элементарные команды форматирования текста, добавления рисунков, задания шрифтов и цветов, организации ссылок и таблиц. Все Web-страницы написаны на языке HTML или используют его расширения. Perl. В 80-х годах Ларри Уолл разработал язык Perl. Он задумывался как средство эффективной обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов и управления задачами. По мощности Perl значительно превосходит языки типа Си. В него введено много часто используемых функций работы со строками, массивами, всевозможные средства преобразования данных, управления процессами, работы с системной информацией и др. Tcl/Tk. В конце 80-х годов Джон Аустираут придумал популярный скрипт-язык Tcl и библиотеку Tk. В Tcl он попытал ся воплотить видение идеального скрипт-языка. Tcl ориентирован на автоматизацию рутинных процессов и состоит из мощных команд, предназначенных для работы с абстрактными нетипизированными объектами. Он независим от типа системы и при этом позволяет создавать программы с графическим интерфейсом. VRML. В 1994 году был создан язык VRML для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете. Он позволяет описывать в текстовом виде различные трехмерные сцены, освещение и тени, текстуры (покрытия объектов), создавать свои миры, путешествовать по ним, «облетать» со всех сторон, вращать в любых направлениях, масштабировать, регулировать освещенность и т.д.

Источник