Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Петрозаводский государственный университет

Кольский филиал

Кафедра информационных технологий

Доклад на тему:

«Язык SQL – общая характеристика, интерфейс с традиционными языками программирования»

студента 5 курса (гр. 2)

очного отделения

факультета ИПМ

специальности 230102 - Автоматизированные системы обработки информации и управления

Самсонова Антона Владимировича

Апатиты

2010

Оглавление

1 Характеристики

2 Вопросы практического программирования

3 Вопросы совместимости

4 Реализации SQL

5 Типы команд SQL

6 Преимущества и недостатки языка SQL

6.1 Преимущества

6.2 Недостатки

Список использованных источников

2. Характеристики

В начале 1970-х годов в одной из исследовательских лабораторий компании IBM была разработана экспериментальная реляционная СУБД IBM System R, для которой затем был создан специальный язык SEQUEL, позволявший относительно просто управлять данными в этой СУБД. Аббревиатура SEQUEL расшифровывалась как Structured English QUEry Language — «структурированный английский язык запросов». Позже по юридическим соображениям язык SEQUEL был переименован в SQL.

Целью разработки было создание простого непроцедурного языка, которым мог воспользоваться любой пользователь, даже не имеющий навыков программирования. Собственно разработкой языка запросов занимались Дональд Чэмбэрлин (Donald D. Chamberlin) и Рэй Бойс (Ray Boyce). Пэт Селинджер (Pat Selinger) занималась разработкой стоимостного оптимизатора (cost-based optimizer), Рэймонд Лори (Raymond Lorie) занимался компилятором запросов.

Первыми СУБД, поддерживающими новый язык, стали в 1979 году Oracle V2 для машин VAX от компании Relational Software Inc. (впоследствии ставшей компанией Oracle) и System/38 от IBM, основанная на System/R. Вопреки сложившемуся мнению, первой стала именно СУБД Oracle.

Рост количества данных, необходимость их хранения и обработки привели к тому, что возникла потребность в создании стандартного языка баз данных, который мог бы функционировать в многочисленных компьютерных системах различных видов. Действительно, с его помощью пользователи могут манипулировать данными независимо от того, работают ли они на персональном компьютере, сетевой рабочей станции или универсальной ЭВМ.

SQL (англ. Structured Query Language — «язык структурированных запросов») — универсальный компьютерный информационно-логический язык, появившийся в результате разработки реляционной модели данных, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных.

Изначально, SQL был основным способом работы пользователя с базой данных и представлял собой небольшую совокупность команд (операторов) допускающих создание таблиц, добавление в таблицы новых записей, извлечение записей из таблиц (в соответствии с заданным условием), удаление записей и изменение структур таблиц. В связи с усложнением язык SQL стал более прикладным языком программирования, а пользователи получили возможность использовать визуальные построители запросов.

SQL принципиально отличается от традиционных алгоритмических языков программирования прежде всего тем, что он относится к непроцедурным языкам. На языке типа Кобол или Си можно записать шаг за шагом все инструкции, необходимые для исполнения программы. Язык SQL позволяет задать только то, “что нужно делать”, а само исполнение отдельных операций (“как делать”) возлагается непосредственно на СУБД. Такой подход в значительной мере определяется самой философией реляционных баз данных. СУБД в данном случае рассматривается как “черный ящик”, и что происходит внутри него, пользователя не должно касаться. Его должно интересовать только внесение в базу данных необходимых изменений и получение правильного ответа на запрос.

Другой особенностью SQL является так называемая трехзначная логика. В большинстве языков булево выражение может принимать только два значения: истина и ложь. Язык SQL позволяет записывать в базу данных значение NULL (пустое значение). NULL – это специальный код, который помещается в столбец таблицы, если по какой-нибудь причине в нем отсутствуют данные. Когда значение NULL участвует в операциях сравнения, булев результат будет ни истина и ни ложь, а неизвестно.

Все языки манипулирования данными, созданные для многих СУБД до появления реляционных баз данных, были ориентированы на операции с данными, представленными в виде логических записей файлов. Разумеется, это требовало от пользователя детального знания организации хранения данных и серьезных усилий для указания того, какие данные необходимы, где они размещаются и как их получить.

Благодаря работающим с файловыми серверами СУБД, множество пользователей получают доступ к одним и тем же базам данных. Упрощается разработка различных автоматизированных систем управления организациями. Однако при таком подходе вся обработка запросов из программ или с терминалов пользовательских ЭВМ на них и выполняется, поэтому для реализации даже простого запроса необходимо считывать с файлового сервера или записывать на него целые файлы, а это ведет к конфликтным ситуациям и перегрузке сети. Для исключения указанных недостатков была предложена технология клиент-сервер, но при этом понадобился единый язык общения с сервером – выбор пал на SQL.

Рассматриваемый язык SQL ориентирован на операции с данными, представленными в виде логически взаимосвязанных совокупностей таблиц-отношений. Важнейшая особенность его структур – ориентация на конечный результат обработки данных, а не на процедуру этой обработки. Язык SQL сам определяет, где находятся данные, индексы и даже какие наиболее эффективные последовательности операций следует использовать для получения результата, а потому указывать эти детали в запросе к базе данных не требуется.

SQL в настоящее время получил очень широкое распространение и фактически превратился в стандартный язык реляционных баз данных. Стандарт на язык SQL был выпущен Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в 1986 г., а в 1987 г. Международная организация стандартов (ISO) приняла его в качестве международного. Дальнейшее развитие языка поставщиками СУБД потребовало принятия в 1992 году нового расширенного стандарта (ANSI SQL-92 или просто SQL2). Следующим стандартом стал SQL:1999 (SQL3). В настоящее время действует стандарт, принятый в 2003 году (SQL:2003) с небольшими модификациями, внесёнными позже.

2. Вопросы практического программирования

Как правило, любой поставщик СУБД предоставляет вместе со своей системой внешнюю утилиту, которая позволяет вводить операторы SQL в режиме командной строки и выдает на консоль результаты их выполнения (так, как это сделано на этой страничке, предоставляющей интерактивный доступ к БД publications). Недостатки такого режима работы очевидны: необходимо знать SQL, необходимо помнить схему БД, отсутствует возможность удобного просмотра результатов выполнения запросов. Поэтому, подобные утилиты стали инструментами администраторов баз данных, а для создания пользовательских приложений используются универсальные и специализированные языки программирования. Приложения, написанные таким образом, позволяют пользователю сосредоточиться на решении собственных задач, а не на структурах данных.

Почти все способы организации взаимодействия пользователя с базой данных основаны на модели "клиент-сервер". Т.е. предполагается, что каждое приложение обработки данных разбито, как минимум, на две части:

клиента, который отвечает за организацию пользовательского интерфейса

сервер, который собственно хранит данные, обрабатывает запросы и посылает их результаты клиенту для отображения

При этом предполагается, что каждая часть приложения функционирует на отдельном компьютере, т.е. к выделенному серверу БД с помощью локальной сети подключены персональные компьютеры пользователей (клиенты). Это наиболее популярная сегодня схема организации вычислительной среды.

Язык SQL позволяет только манипулировать данными, но в нем отсутствуют средства создания экранного интерфейса, что необходимо для пользовательских приложений. Для создания этого интерфейса служат универсальные языки третьего поколения (C, C++, Pascal) или проблемно-ориентированные языки четвертого поколения (xBase, Informix 4Gl, Progress, Jam,...). Эти языки содержат необходимые операторы ввода / вывода на экран, а также операторы структурного программирования (цикла, ветвтеления и т.д.). Также эти языки допускают определение структур, соответствующих записям таблиц обрабатываемой базы данных. В исходный текст программы включаются операторы языка SQL, которые во время исполнения передаются серверу БД, который собственно и производит манипулирование данными. Отношения, полученные в результате выполнения сервером SQL-запросов, возвращаются прикладной программе, которая заполняет строками этих отношений заранее определенные структуры. Дальнейшая работа клиентской программы (отображение, корректировка записей) ведется с этими структурами.

Каждая СУБД помимо интерактивной SQL-утилиты обязательно имеет библиотеку доступа и набор драйверов для различных операционных систем.

Библиотека доступа - это, как правило, объектный файл, исходный код которого создан на универсальном языке типа C. Эта библиотека содержит набор функций, позволяющих пользовательскому приложению соединятся с базой данных, передавать запросы серверу и получать ответные данные. Типичный набор функций такой библиотеки (имена функций зависят от используемой библиотеки):

Библиотечные вызовы преобразуются драйвером базы данных в сетевые вызовы и передаются сетевым программным обеспечением на сервер.

На сервере происходит обратный процесс преобразования: сетевые пакеты -> функции библиотеки -> SQL-запросы, запросы обрабатываются, их результаты передаются клиенту.

Как видим, такой способ создания приложений чрезвычайно гибок, позволяет реализовать практически любое приложение, но в то же время имеет явные недостатки:

разработка клиентской программы возможна только для той операционной системы и на том языке программирования, который поддерживатеся библиотекой, необходим драйвер базы данных, который определяет допустимые типы сетевых интерфейсов, большой объем кодирования, нестандартизованные библиотечные функции.

В результате получаем приложение, которое привязано как к сетевой среде, так и к программно-аппаратной платформе и используемой базе данных.

Некоторой модификацией данного способа является использование "встроенного" языка SQL. В этом случае в текст программы на языке третьего поколения включаются не вызовы библиотек, а непосредственно предложения SQL, которые предваряются ключевым выражением "EXEC SQL". Перед компиляцией в машинный код такая программа обрабатывается препроцессором, который транслирует смесь операторов "собственного" языка СУБД и операторов SQL в "чистый" исходный код. Затем коды SQL замещаются вызовами соответствующих процедур из библиотек исполняемых модулей, служащих для поддержки конкретного варианта СУБД.

Такой подход позволил несколько снизить степень привязанности к СУБД, например, при переключении прикладной программы на работу с другим сервером базы данных достаточно было заново обработать ее исходный текст новым препроцессором и перекомпилировать.

2. Вопросы совместимости

По традиции, как и со многими стандартами в IT-индустрии, с языком SQL возникла проблема: на каком-то этапе многие производители использующего SQL программного обеспечения решили, что функционал в текущей (на тот момент времени) версии стандарта недостаточен, и его желательно расширить. В результате у разных производителей систем управления баз данных (СУБД) в ходу разные диалекты SQL, в общем случае между собой несовместимые.

Среди недостатков использования стандартов оказывается ограничение гибкости и функциональных возможностей конкретной реализации. Под реализацией языка SQL понимается программный продукт SQL соответствующего производителя. Для расширения функциональных возможностей многие разработчики, придерживающиеся принятых стандартов, добавляют к стандартному языку SQL различные расширения.

Все конкретные реализации языка несколько отличаются друг от друга. В интересах самих же производителей гарантировать, чтобы их реализация соответствовала современным стандартам ANSI в части переносимости и удобства работы пользователей. Тем не менее каждая реализация SQL содержит усовершенствования, отвечающие требованиям того или иного сервера баз данных. Эти усовершенствования или расширения языка SQL представляют собой дополнительные команды и опции, являющиеся добавлениями к стандартному пакету и доступные в данной конкретной реализации.