RK_BD_final (Ответы на финальное РК (DOC))

Вопрос 1

Недостатки файловых систем при хранении и поиске информации

1. Избыточность данных. Одни и те же данные могут размещаться в разных файлах, возникает неопределенность при идентификации информации, дисковое пространство используется неэкономно. Информационная модель предметной области усложняется с увеличением количества объектов и становится трудно воспринимаемой.

2. Несогласованность данных. При размещении данных в разных файлах, возникает вероятность ошибки при вводе данных об одном объекте. Информация по объекту в разные местах может отличаться.

3. Зависимость структур данных и прикладных программ. Структура файлов должна соответствовать описанию в прикладной программе. Прикладную программу требуется приводить в соответствие при любом изменении структуры файла, и наоборот. Увеличиваются затраты на сопровождение системы.

4. Ограниченные возможности по использованию и анализу информации. Над файлом можно выполнить только ряд стандартных операций: создать или открыть файл, прочитать из файла некоторую строку, внести изменения в файл (добавить новую запись).

5. Неэффективность параллельной работы многих пользователей с одними и теми же файлами. При подобном способе организации одновременная работа нескольких пользователей, связанная с модификацией данных в файле, либо вообще не реализовывалась, либо была крайне неэффективна и замедлена.

Вопрос 2

Исторические этапы развития БД.

Основные программные реализации БД.

Этап 1. Промышленность 1968-1980

+ Мощные многопрограммные операционные системы (ОС)

+ Функции управления распределениями ресурсов выполняются ОС

+ Обмен данных может происходить на языках низкого уровня

+ Важная роль администрирования данных

• Работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных.

• Теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к центральной БД.

• Теория и практика баз данных активно обсуждаются в печати, и результаты теоретических исследований активно внедряются в коммерческие СУБД.

1980 – Е.Ф.Кодд предложил реляционную модель (первая система System R)

Э тап 2. Персональные ПК 1980-1985

+ БД для монопольного доступа

+ Удобный интерфейс

+ В настольных СУБД поддерживался только внешний табличный вид структур

+ Обмен данных на уровне строк может происходить на языках низкого уровня

+ Поддержка целостности БД

+ Отсутствие средств администрирования БД

+ Скромные требования к аппаратному обеспечению

СУБД: dBase (dBase III+, dBase IV), FoxPro, Clipper, Paradox.

Этап 3. Распределенные БД 1985-1997

+ Полная поддержка реляционной модели

+ Многоплатформенная архитектура СУБД

+ Средства администрирования, концепция защиты данных

+ Теория по оптимизации распределённых БД

+ Экспорт данных с настольных СУБД второго этапа

СУБД: MS Access, серверы баз данных Оrасlе, MS SQL Server, Informix, DB2...

Этап 4. Глобальные БД. Internet – технологии 1997…

Полностью исключено влияние пользователя на СУБД

Вопрос 3

Жизненный цикл БД. Основные этапы. Решаемые задачи.

Процесс проектирования, реализации и поддержания системы базы данных называется жизненным циклом базы данных (ЖЦБД).

Жизненный цикл базы данных состоит из следующих этапов:

1. Предварительное планирование – планирование БД, выполняемое в процессе разработки стратегического плана БД. В процессе планирования собирается следующая информация

2. Проверка осуществимости. Здесь определяется технологическая, операционная и экономическая осуществимость плана создания БД.

3. Определение требований включает выбор целей БД, выяснение информационных требований к системе и требований к оборудованию и программному обеспечению. Таким образом, на данном этапе сбора данных и определения требований создаётся общая информационная модель.

4. Концептуальное проектирование – создание концептуальной схемы БД.

5. Реализация – процесс превращения концептуальной модели в функцион. БД.

6. Оценка и усовершенствование схемы БД. Включает опрос пользователей с целью выяснения функциональных неучтенных потребностей. При необходимости вносятся изменения, добавление новых программ и элементов данных по мере изменения и расширения потребностей.

Таким образом, ЖЦБД включает в себя:

• Изучение предметной области и представление соответствующей документации (1-3).

• Построение инфологической модели (4).

• Реализация (5).

• Оценка работы и поддержка БД (6)

Основные этапы проектирования:

• Концептуальное проектирование – происходит сбор, анализ и редактирование требований к данным. В результате создается концептуальная модель базы данных.

• Логическое проектирование – на основе концептуальной модели создается структура данных.

• Физическое проектирование – определение особенностей хранения данных, методов доступа.

Цель этапа концептуального проектирования ‒ создание концептуальной модели данных исходя из представлений пользователей о предметной области. Для ее достижения выполняется ряд последовательных процедур:

• определение сущностей и их документирование;

• определение связей между сущностями и их документирование;

• создание модели предметной области;

• определение атрибутов и их документирование;

• определение значений атрибутов и их документирование;

• определение первичных ключей для сущностей и их документирование.

Цель этапа логического проектирования ‒ преобразование концептуальной модели на основе выбранной модели данных в логиче-скую модель, не зависимую от особенностей используемой в дальнейшем СУБД для физической реализации базы данных.

Цель этапа физического проектирования ‒ описание конкретной реализации базы данных, размещаемой во внешней памяти компьютера.

• проектирование таблиц базы данных средствами выбранной СУБД;

• проектирование физической организации базы данных;

• разработка стратегии защиты базы данных.

При разработке БД можно выделить следующие этапы работы.

I этап. Постановка задачи.

На этом этапе формируется задание по созданию БД. В нем подробно описывается состав базы, назначение и цели ее создания, а также перечисляется, какие виды работ предполагается осуществлять в этой базе данных (отбор, дополнение, изменение данных, печать или вывод отчета и т. д).

II этап. Анализ объекта.

На этом этапе рассматривается, из каких объектов может состоять БД, каковы свойства этих объектов. После разбиения БД на отдельные объекты необходимо рассмотреть свойства каждого из этих объектов, или, другими словами, установить, какими параметрами описывается каждый объект. Все эти сведения можно располагать в виде отдельных записей и таблиц. Далее необходимо рассмотреть тип данных каждой отдельной единицы записи. Сведения о типах данных также следует занести в составляемую таблицу.

III этап. Синтез модели.

На этом этапе по проведенному выше анализу необходимо выбрать определенную модель БД. Далее рассматриваются достоинства и недостатки каждой модели и сопоставляются с требованиями и задачами создаваемой БД. После такого анализа выбирают ту модель, которая сможет максимально обеспечить реализацию поставленной задачи. После выбора модели необходимо нарисовать ее схему с указанием связей между таблицами или узлами.

IV этап. Выбор способов представления информации и программного инструментария.

После создания модели необходимо, в зависимости от выбранного программного продукта, определить форму представления информации.

В большинстве СУБД данные можно хранить в двух видах:

• с использованием форм;

• без использования форм.

Форма – это созданный пользователем графический интерфейс для ввода данных в базу

V этап. Синтез компьютерной модели объекта.

VI этап. Работа с созданной базой данных.

Работа с БД включает в себя следующие действия:

• поиск необходимых сведений;

• сортировка данных;

• отбор данных;

• вывод на печать;

• изменение и дополнение данных.

Вопрос 4

Базы и банки данных. Терминология.

Основные компоненты БД, их назначение.

База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Под предметной областью понимают один или несколько объектов управления (или определенные их части), информация о которых моделируется с помощью БД и используется для решения различных функциональных задач.

Банк данных (БнД) – это система специальным образом организованных данных – баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Система управления базами данных (СУБД, или DBMS – DataBase Management System) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД пользователями.

Функции средств СУБД:

1. Управление данными

2. Доступ к данным

3. Организация и ведение связи с пользователем

4. Обеспечение независимости данных

Конечные пользователи – пользователи, которые работают с базой  данных через рабочую станцию (терминал). Конечный пользователь получает доступ к БД через приложения или используя интегрированный интерфейс СУБД. Конечный пользователь часто использует интерфейс, основанный на меню и различных формах, что облегчает работу.

Вопрос 5

Уровни схематических моделей БД :

• Уровень №1 – уровень внешних моделей. Часть данных концептуального уровня, необходимая для работы пользователя на уровне приложения БД.

• Уровень №2 – концептуальный уровень. Полное описание, модель предметной области. Вся существенная информация об объектах и связях.

• Уровень №3 – физический уровень. Отражение концептуального уровня на материальных носителях (дисках). Структура информации в виде файлов базы данных.

Вопрос 6

Реляционная модель БД. Определение отношения. Типы ключей.

Реляционная модель (от англ. Relation – отношение) представляет собой совокупность данных, состоящую из набора двумерных таблиц.

Отношение – двумерная таблица, соответствующая следующим требованиям:

1. В строках располагается информация о сущности.

2. В столбцах содержатся данные об атрибутах (свойствах) сущности.

3. В ячейках размещаются только одиночные значения.

4. Значения записей столбца имеют один тип данных.

5. Каждый столбец имеет уникальное имя в пределах таблицы.

6. Таблица не может содержать двух идентичных (одинаковых) строк.

7. Порядок следования столбцов и строк не имеет значения.

Ключ – один или несколько столбцов отношения, идентифицирующих строку.

Уникальный ключ (unique key) – однозначно определяет одну-единственную строку.

Неуникальный ключ (non-unique key) – может указывать на несколько строк.

Композитный ключ (composite key) – строится на двух или более атрибутах.