SISTEM DE GESTIUNE A BAZELOR DE DATE

Permite organizarea datelor si transformarea datelor brute in informatii care au sens.

Are un numar mai mic de utilizatori decat celelalte aplicatii din suita Microsoft Office, deoarece pe langa insusirea utilizarii produsului, cei care il folosesc  mai trebuie sa aiba notiuni generale despre structura bazelor de date.

BAZE DE DATE - notiuni generale

DATELE reprezinta informatii care fac obiectul prelucrarii pe sistemele de calcul.

Ele pot fi simple (ex. anul nasterii) sau compuse (ex. data nasterii care se descompune in datele simple: zi, luna, an).

Data este caracterizata de un nume (identificator) si de tipul sau care stabileste modul in care ea va fi memorata pe suport si modul in care va fi prelucrata (operatori si functii care i se pot aplica).

COLECTIA DE DATE reprezinta un ansamblu de date omogene.

Ex. Datele referitoare la materialele dintr-un depozit (denumire, unitate de masura, pret de intrare, cantitate).

Intre colectiile de date se pot stabili RELATII, care se reduc insa tot la relatiile dintre datele componente. Relatia este o metoda prin care unei date dintr-o colectie i se pune in corespondenta nici una, una sau mai multe date din cealalta colectie.

O relatie este unidirectionala, daca obtinerea unei valori sau a mai multora din componenta legata, se face plecand de la prima componenta.

O relatie bidirectionala determina obtinerea acelorasi date/valori plecand de la ambele colectii.

Modele de organizare a datelor.

Daca unei colectii de date i se ataseaza si un mecanism de localizare a datelor componente obtinem o structura de date.

Mecanismul de acces la date poate fi :

-secvential, in care pentru a avea acces la o data trebuiesc parcurse toate datele dinainte ;

-direct, in care se poate determina pozitia unei date.

Cele mai intalnite structuri de date sunt :

Punctuala - date izolate intre care nu se stabilesc nici un fel de relatii ;

Liniara (circulara) - datele sunt organizate sub forma de lista, una dupa alta ;

Circulara - intre cele doua capete ale structurii liniare se stabileste o legatura ;

De tip stea - se caracterizeaza prin existenta unei date centrale care are legatura cu toate celelalte, acestea insa nu se afla in legatura directa intre ele ;

Arborescenta (ierarhica) - datele sunt organizate pe niveluiri. Cele de pe un nivel sunt subordonate unor date de nivelul anterior si au ca subordonate date de pe nivelul urmator ;

De tip retea - intre date pot exista diverse legaturi, astfel incat orice data poate fi legata de una sau mai multe date ale structurii ;

Combinate - obtinute prin combinarea structurilor elementare ;

Doua cazuri particulare de combinari ale acestora sunt des folosite in domeniul bazelor de date:

Tabelara = o structura liniara in care datele componente sunt date complexe omogene (continand elemente de acelasi tip). Se obtine astfel un tabel de date elementare de acelasi tip pe coloana si apartinand aceleiasi date complexe pe linie.

Relationala = structura arborescenta de structuri tabelare.

Initial datele erau memorate pe suport una dupa alta si programul de prelucrare avea o sectiune in care era descrisa structura datelor.

BAZE DE DATE

Daca colectiei de date i se asociaza si descrierea structurii se obtine o BAZA DE DATE (care reprezinta ansamblul colectiilor de date, impreuna cu structura acestora si cu relatiile dintre ele).

Bazele de date au trei niveluri de organizare :

Nivelul global - care exprima viziunea administratorului bazei de date. Acestui nivel ii corespunde structura conceptuala, prin care se realizeaza descrierea tuturor datelor, independent de aplicatii;

Nivelul logic - care reprezinta viziunea programatorului de aplicatie. Acestui nivel ii corespunde o structura externa, prin care se realizeaza descrierea datelor corespunzatoare unui anumit program.

Nivelul fizic - care reprezinta viziunea inginerului de sistem. Acestui nivel ii corespunde o structura interna, prin care se realizeaza o descriere a datelor pe suport fizic de memorare.

Modele logice de organizare a bazelor de date

Modelul ierarhic - presupune ca datele sunt reprezentate dupa o structura arborescenta, in care orice acces se realizeaza prin varful ierarhiei. Numarul nivelurilor de subordonare si numarul subordonatilor dintr-un nivel pot fi nelimitate, dar nici unul dintre acestia nu poate exista fara superiorul sau.

Modelul retea - presupune ca datele sunt reprezentate intr-o multime de ierarhii in care un membru al unei ierarhii poate avea oricati superiori.

Modelul relational - se bazeaza pe conceptul de relatie sau tabela. Coloanele tabelei se numesc campuri, iar liniile inregistrari. Capul de tabel corespunde structurii tabelei (ansamblul campurilor impreuna cu descrierea lor). Construirea unei tabele implica specificarea structurii sale. Unitatea de lucru in cadrul unei tabele este inregistrarea. Dupa crearea tabelei in ea se pot include inregistrari. La acest nivel se realizeaza principalele operatii : adaugare, stergere, blocare (la lucru in retea)

Modelul orientat pe obiecte - foloseste ca structura de baza clasa de obiecte.

Acest model ofera obiectelor urmatoarele caracteristici :

Incapsulare - descrierea obiectului cuprinde datele si procedurile de prelucrare, memorate impreuna.

Polimorfism - diferitele obiecte pot raspunde diferit la aceleasi mesaje.

Mostenire - reprezinta capacitatea unui obiect de a-si deriva datele si functionalitatea din alte obiecte.

Ex. Cetatean (CNP, nume, adresa + adaugare, listare), Student (mosteneste atributele de la cetatean, facultate, an_studiu, nota1, nota2,.,nota7 + calcul credite).

Sisteme de gestiune a bazelor de date (SGBD)

SGBD reprezinta ansamblul procedurilor pentru citirea, scrierea  si prelucrarea la nivel inferior a datelor din baza.

SGBD-urile mai dispun si de o interfata pentru comunicarea interactiva cu utilizatorul si un mediu de programare (editor de texte, compilator sau interpretor, depanator, limbaj de comanda).

Limbajul dintr-un SGBD trebuie sa asigure descrierea datelor, manipularea lor, comenzi de intrare/iesire, comenzi pentru implementarea structurilor de control.

Activitati oferite de SGBD-uri :

-Crearea BD in sensul definirii colectiilor de date si a structurii acestora;

-Incarcarea datelor in bazele create anterior ;

-Actualizarea datelor;

-Mecanisme eficiente de acces rapid;

-Intretinerea BD: gestiunea spatiilor libere, salvari de siguranta, optimizari;

-Securitatea datelor, in sensul minimizarii riscului pierderii lor in cazul caderilor de tensiune, defectiunilor hardware, folosirii necorespunzatoare;

-Integritatea datelor, in sensul introducerii de date valide, impiedecarea stergerilor accidentale;

-Partajabilitatea, adica accesul concurent a mai multor utilizatori la datele respective.

Clasificarea SGBD-urilor:

D.p.d.v. al modelului de baze de date implementat:

-pt. BD ierarhice (datele sunt reprezentate dupa o structura arborescenta, in care orice acces se realizeaza prin varful ierarhiei - radacina ) si de tip retea ;

-pt BD bd relationale(este compusa din una sau mai multe tabele intre care s-au stabilit o serie de relatii) ;

-pt. BD orientate spre obiecte ;

-pt. BD obiect-relationale.

D.p.d.v. al localizarii datelor

-pt. BD Centralizate pe un singur sistem de calcul ;

-pt. BD Distribuite, in care datele sunt distribuite pe mai multe sisteme de calcul aflate la distanta.

SGBDR Structura relationala a datelor

Modelul relational se bazeaza pe conceptul matematic de relatie, care este reprezentat fizic sub forma de tabel.

C. J. Codd a utilizat terminologia din matematica, in principal teoria multimilor si logica predictiva.

O relatie este un tabel cu coloane si randuri.

Un SGBDR necesita ca baza de date sa fie perceputa de catre utilizator doar sub forma de tabele, perceptie care se aplica doar structurii logice, adica nivelurilor externe si conceptuale ale arhitecturii ANSI-SPARC, nu se aplica si structurii fizice a bazei de date, care poate fi implementata utilizand diferite structuri de stocare.

Un atribut este o coloana a unei relatii, cu o anumita denumire.

Un domeniu este multimea de valori permise pentru unul sau mai multe atribute.

Un tuplu este un rand dintr-o relatie.

Gradul unei relatii este egal cu numarul de atribute pe care le contine aceasta.

Cardinalitatea unei relatii este data de numarul de tupluri continute de aceasta

Baza de date relationala este formata dintr-un set de relatii normalizate.

Produsul cartezian a n multimi D₁, D₂, .,D_n,este definit ca:

D₁xD₂x .xD_n=.

Orice submultime de n-tupluri ale acestui produs cartezian reprezinta o relatie a celor n multimi.

Relatii in bazele de date

Schema de relatie este formata din : o denumire a relatiei, urmata de un set de perechi de atribute si denumiri de domenii.

Fie atributele A₁, A₂, .,A_n cu domeniile D₁, D₂, .,D_n .

Multimea reprezinta schema de relatie.

Relatia R=.

Modelul conceptual sau schema conceptuala reprezinta multime tuturor schemelor de acest tip pentru baza de date.

Fiecare element din n-tuplu este format dintr-un atribut si o valoare a acestuia. Atunci cand se scrie o relatie sub forma de tabel, se reprezinta denumirea atributelor ca anteturi ale coloanelor si se scriu tuplurile ca randuri de forma in care fiecare valoare este luata din domeniul corespunzator.

In acest mod, putem considera o relatie din modelul relational, ca pe o submultime a produsului cartezian al domeniilor atributelor.

Proprietatile relatiilor

O relatie are urmatoarele caracteristici:

Are o denumire diferita de toate celelalte denumiri de relatii;

Fiecare celula contine exact o valoare atomica (singulara);

Fiecare atribut are o denumire distincta;

Toate valorile unui atribut apartin aceluiasi domeniu;

Ordinea atributelor nu are nici o importanta (dar odata stabilita structura unei relatii, ordinea elementelor din interiorul tuplurilor trebuie sa corespunda ordinii denumirilor atributelor);

Fiecare tuplu este distinct, nu exista dubluri ale tuplurilor;

Teoretic, ordinea tuplurilor nu are nici o importanta (practic, ordinea poate afecta eficienta accesarii tuplurilor);

Datele stocate intr-un tabel pot sa fie de diferite tipuri:

Text (litere, cifre, caractere speciale);

Memo (referinte la un fisier in care se pot adauga, pentru inregistrarile in care sunt necesare,

date de tip text fara formatare);

Numerice;

Data/Timp;

Moneda;

Auto numerotare;

Chei relationale

Este necesara identificarea unica a unui tuplu dintr-o relatie.

Supercheia - un atribut sau un set de atribute (cheie compusa), care identifica in mod unic un tuplu din interiorul unei relatii.

Cheie candidat - o supercheie pentru care nici o submultime nu este supercheie iin cadrul relatiei respective.

O cheie candidat, K, pentru o relatie R are urmatoarele proprietati :

Unicitatea - in fiecare tuplu al relatiei R, valoarea cheii K identifica in mod unic acel tuplu;

Ireductibilitatea - nici o submultime a cheii K nu are proprietatea de unicitate.

Pentru o relatie pot exista mai multe chei candidat.

Obs. O instanta a relatiei nu poate fi utilizata pentru a demonstra ca un atribut sau o combinatie de atribute constituie o cheie candidat. Identificarea unei chei candidat necesita cunoasterea intelesului din 'lumea reala', al atributului sau atributelor implicate, astfel incat sa se poata stabili daca sunt posibile dubluri.

Cheie primara - cheia candidat care este selectata pentru a identifica in mod unic tuplurile din cadrul unei relatii.

Daca exista mai multe chei candidat, cele care nu sunt selectate la un moment dat ca si chei primare se numesc chei alternative.

Un atribut sau o multime de atribute din cadrul unei relatii, care se potrivesc cu cele din cheia candidat a unei alte relatii (posibil aceiasi) se numeste cheie straina.

Aceste atribute comune, reprezinta o relatie intre tuplurile celor doua relatii si joacs un rol important in manipularea datelor.

Vederi

In arhitectura ANSI-SPARC, vederea externa este descrisa ca structura bazei de date, asa cum apare ea unui anumit utilizator.

In modelul relational, ea este o relatie virtuala, care nu este de sine statatoare, ci derivata in mod dinamic din una sau mai multe relatii de baza, cu ajutorul unor operatii din algebra relationala.

Un model extern poate consta atat din relatii de baza cat si din vederi derivate din acestea.

Relatie de baza - este o relatie cu o anumita denumire, corespunzatoare unei entitati din schema conceptuala, ale carei tupluri sunt stocate fizic in baza de date.

Vedere - este rezultatul dinamic a uneia sau a mai multor operatii relationale care actioneaza asupra relatiilor de baza pentru a realiza o alta relatie.

Ea este o relatie virtuala care nu exista in baza de date, ci este produsa in momentul in care o cere un anumit utilizator, numai definitia ei este stocata in catalogul de sistem.

Orice operatie efectuata asupra unei vederi este transpusa automat asupra relatiilor de baza din care este derivata.

Vederile sunt dinamice, ceea ce inseamna ca:

Modificarile din relatiile de baza din care provine sunt reflectate in vedere ;

Daca se permit modificari ale vederii si acestea se realizeaza, ele sunt reflectate in relatiile de baza corespunzatoare.

Vederile sunt utile din mai multe motive :

Securitatea datelor - utilizatorul nu are acces la atributele tuplurilor care nu sunt incluse in vedere ;

Personalizarea accesarii datelor - aceleasi date pot fi vizualizate simultan de catre utilizatori diferiti in diverse moduri ;

Simplifica operatiile complexe asupra relatiilor de baza.

BIBLIOGRAFIE

Connolly T., Begg C., Strachan A.,Baze de date. Proiectare, Implementare, Gestionare, Teora, 2001

Date C. J., Baze de date, Editura Plus, 2005

Pery G., Microsoft Office 2003, Editura Niculescu, 2006

Pery G., Access 2003, Editura Niculescu, 2006