Поняття бази даних

Зауважимо, що в літературних джерелах існує багато описів поняття бази даних, що зовні значно відрізняються один від одного, акцентуючи увагу на тій чи іншій рисі об'єкта опису, але по своїй суті вони достатньо близькі.

База даних (БД) — це сукупність взаємозв'язаних даних, що зберігаються разом. Основними та невід'ємними властивостями БД є такі:

• — для даних допускається така мінімальна надлишковість, яка сприяє їх оптимальному використанню в одному чи кількох застосуваннях;
• — незалежність даних від програм;
• — для пошуку та модифікації даних використовуються спільні механізми;
• — як правило, у складі БД існують засоби для підтримки її цілісності та захисту від неавторизованого доступу

В комп’ютері, наприклад, можна зберігати прізвища та адреси друзів, або клієнтів. Можливо, ви зберігаєте усі свої листи, і вони сгруповані по адресатам, а можливо, у вас є набір файлів з фінансовими даними: отриманими, або виставленими рахунками, витратами по чековій книжці, або балансам.

Один із типів баз даних — це документи, набрані за допомогою текстових редакторів та згруповані по темах. Інший тип-файли електронних таблиць, об'єднані в групи по характеру використання.

Якщо ви організована людина, то спеціальна структура каталогів та підкаталогів, можливо, допоможе вам впоратись з кількома сотнями електронних таблиць. В цьому випадку ви є диспетчером бази даних. Але що робити коли, виконувана вами задача стає надто великою? Як зібрати інформацію про всіх клієнтів та їх замовленнях, якщо дані розкидані по окремих текстових файлах та електронних таблицях? Як зберегти зв’язки між файлами при введені нової інформації? Як переконатися, що дані введені правильно? Що робити, коли одна і та ж інформація може знадобитися одразу кільком користувачам, але при цьому не можна допустити, щоб дві людини одночасно змінювали одні і ті ж дані? Коли з’являються подібні проблеми, вам потрібна система управління базами даних. (СУБД).

Система управління базами даних надає вам повний контроль над процесом визначення даних, їх обробкою та використанням СУБД також істотно полегшує обробку великих об'ємів інформації, які зберігаються в багаточисленних таблицях. Різноманітні засоби СУБД забезпечують виконання трьох основних функцій: визначення даних, обробка даних та оперування даними. Всі ці функціональні можливості в повній мірі реалізовані в FoxPro. Але ж, що ж таке дані? Дані - це набір різнорідної неорганізованої інформації, подібний до рахунків, кинутих у ящик столу, або сюжету останнього поганого роману. І якщо ви коли-небудь намагались знайти потрібний вам рахунок у своєму ящику, або хороші розділ поганого роману, ви знаєте, що самі по собі дані не принесуть користі. Для того щоб дані стали корисними, вам потрібний засіб управління нимисистема управління базою даних. Вам потрібно упорядкувати усі розкидані рахунки з тим, щоб можна було легко знайти те, що потрібно в даний момент. Організований набір даних і є базою даних.

Комп’ютеризована база даних — швидка. Навіть якщо у вас усього декілька сотень рахунків, то вам потрібно багато часу, щоб найти потрібну. З електронною базою даних ви найдете вірний шлях для пошуку необхідних даних на протязі декількох секунд.

Комп’ютеризована база даних — потужна. Навіть величезна папка не зможе умістити записи про тисячі співробітників та продані товари. А електронна база даних може підтримувати на жорсткому диску вашого комп’ютера стільки записів скільки вам необхідно одну, сотню, мільйон.

Комп’ютеризована база даних — розумна, так як може робити висновки. Тому, якщо ви використовуєте її в бізнесі, вона у повній мірі може вести ваші фінансові справи. Її можна використовувати, наприклад, для підрахунку доходів, які ви отримуєте від буріння на шельфі, продажу автомобілів, або виробництва «Кока-коли».

Електронні таблиці та текстові документи є чудовими засобами для вирішення так званих «однокористувачевих» задач, але вони погано пристосовані для сумісного користування даними. Електронні таблиці також корисні в якості шаблонів для простих форм вводу інформації, але, якщо вам необхідно провести комплексну перевірку даних, то тут їх функцій явно недостатньо. Наприклад, електронна таблиця чудова в якості шаблона для рахунка фактури у невеликій фірмі.

Але, якщо з розширенням бізнесу починає збільшуватись кількість співробітників, що вводять у комп’ютер закази, то без бази даних вам не обійтись. Так само електронна таблиця може використовуватись на великих підприємствах для підготовки співробітникам звітів про свої витрати, але для створення загальної бухгалтерської звітності ці дані все одно повинні збиратися у базі даних.

Коли виникає необхідність колективного використання інформації, справжня система управління базами даних дає можливість захищати інформацію від несанкціонованого доступу так, що право продивлятись дані або вносити в них зміни отримують тільки відповідні користувачі.

На відміну від файлових систем БД зорієнтована для підтримки даних для кількох застосувань. На практиці ця властивість інколи порушується. Часом таке порушення можна пояснити тим, що проект вводиться в дію поетапно, і у певний момент дійсно функціонує тільки одне застосування. Іноді відхід від вказаної властивості зумовлений іншими важливими причинами, але, на жаль, не є рідкістю просто помилка у виборі засобів для реалізації проекту і ситуація нагадує відоме прислів'я про стрілянину з гармати по горобцям.

Взаємопов'язаність даних полягає в тому, що доступ до певної групи даних якогось застосування загалом полегшує доступ до інших груп даних цього ж застосування. В умовах орієнтації БД на велику кількість застосувань виникає необхідність у підтримці значного числа різноманітних зв’язків між даними. Саме у розумінні тісного логічного зв’язку використані слова про збереження разом даних. Розглянемо приклад, який ілюструє вказану властивість у порівнянні з простими ФС.

Приклад про мішок з різнокольоровими кульками. Нехай у мішку є багато різнокольорових кульок, і завдання полягає в тому, щоб знайти кульку певного кольору, витягаючи їх по одній з мішка. Якщо операції витягання кульки з мішка повністю незалежні між собою, то цей приклад є аналогом технології роботи у рамках простих ФС з послідовним доступом. Якщо ж припустити, що кульки зв’язані між собою різнокольоровими мотузками, тоді пошук кульки можна пришвидшити, використавши на черговому кроці мотузку потрібного кольору. Цей варіант прикладу є аналогом технології роботи з взаємозв'язаними (мотузками) даними, що характерно для функціонування БД.

Вимога мінімізації надлишковості полягає у мінімальній кількості копій для одних і тих же даних з урахуванням орієнтації на кілька застосувань. Ці надлишкові копії використовуються для підтримки зв’язків між даними. Як приклад, розглянемо відомості, що зберігаються у відділі кадрів деякого підприємства про своїх співробітників. Користувачами цієї інформації виступають адміністрація, профспілкова організація та бухгалтерія підприємства. Адміністрацію цікавлять дані про кваліфікацію, професійний рівень і досвід роботи, профспілки використовують відомості соціально-побутового характеру, а бухгалтерія оброблює ті дані, що потрібні для нарахувань заробітної плати та підрахунку податків, інших нарахувань та відрахувань. Хоча інформація і різнорідна, але все ж має значну спільну частину. Всім користувачам потрібні службовий номер, прізвище, ім'я, по-батькові співробітника, його рік народження, дані про умови праці. Інформація про сімейний стан та склад сім'ї використовується бухгалтерією і профспілками. Якщо для зберігання даних застосувати технологію ФС, то можливі два крайні варіанти: а) незалежні один від одного файли, відсортовані згідно з потребами того чи іншого користувача, передбачають значну надлишковість даних; б) всі дані знаходяться у одному файлі, відсортованому так, як потрібно одному з користувачів (наприклад, адміністрації) — надлишковість при цьому практично відсутня, але зручно працювати тільки одному з користувачів. Концепція БД займає проміжне становище між вищеописаними крайніми позиціями.

Зайва надлишковість має кілька недоліків. По-перше, зберігання кількох копій веде до додаткових витрат пам’яті. По-друге, доводиться виконувати численні операції оновлення для кількох надлишкових копій. Крім того, оскільки різні копії даних можуть відповідати різним стадіям оновлення, то інформація, що зберігається в системі на певний час може стати суперечливою.

Про незалежність даних часто говорять, як про одну з основних властивостей БД. Під цим поняттям розуміється можливість зміни структури даних без зміни програм, що її використовують, а також рівень самоінтерпретованості даних. Міра незалежності даних тісно пов’язана з ступенем необхідної деталізації відомостей про організацію їх зберігання. Проілюструємо цю ситуацію дещо абстрагованим прикладом. Припустимо, що ви збираєтесь переглянути фільм у кінотеатрі, а для того, щоб прибути на місце плануєте скористатись послугами таксі. Поінформованість та досвід водія таксі відповідають мірі незалежності. У одному випадку Вам достатньо вказати лише назву фільму, а все інше зробить водій. У іншому випадку Вам потрібно буде визначити назву кінотеатру. Наступне зниження рівня — це адреса кінотеатру, а ще далі - вказівки по дорозі типу «їхати прямо, звернути наліво, а через 500 метрів — направо і т. п. «. Аналогічно і користувачу при підвищенні ступеня незалежності даних треба менше задавати (і знати) «процедурної» інформації щодо доступу до даних. Зауважимо, що певний (хоч і досить низький) рівень незалежності мають сучасні ФС: при доступі до файлу достатньо вказати його ім'я, а інформація про треки та сектори непотрібна, але зміна розміру запису вимагає корекції всіх програм, що звертались до цього файлу.

Під цілісністю БД розуміють несуперечливість між собою даних, що в ній зберігаються. Наприклад, для кадрових відомостей рік народження співробітника не може бути більшим року призначення на посаду або поточного року. Щоб запобігти виникненню таких ситуацій при модифікації і поповненнях БД, співвідношення між даними контролюються спеціальними засобами підтримки цілісності БД. Специфікація подібних умов, що накладаються на дані і відслідковуються при будь-яких їх оновленнях, покладаються на спеціальну службу Адміністратора бази даних (АБД), а системи управління базами даних (СУБД) надають інструментальні засоби, які забезпечують службі АБД можливість виконання її функцій.

За критерієм виразової потужності інструментальні засоби специфікації умов цілісності можна підрозділити на такі групи: порівняння поля запису (або атрибута) з константою або з іншим полем цього ж запису; приклад такої умови наводився вище; порівняння поля запису з полем або кількома полями інших записів; порівняння поля запису з множиною (підмножиною) значень полів всього файлу або навіть кількох файлів. При порівняннях використовуються відношення належності (неналежності) елемента множині, або застосовуються множинні функції типу суми, кількості, середнього арифметичного, тощо. Приклад такої умови: заробітна плата певного службовця не може більш ніж у 5 разів перевищувати середнє арифметичне від заробітної плати його підлеглих.

Зауважимо також, що вищенаведений поділ на групи має в своїй основі не тільки виразову потужність, а і складність алгоритмів реалізації.

Оскільки однією з основних властивостей БД є орієнтація на широке коло застосувань, то природно передбачити засоби захисту від неавторизованого доступу (навмисного чи ненавмисного) користувачів до даних. З цією метою в БД встановлюється система паролів та ідентифікацій користувачів, а також розподіл даних і користувачів на групи з різноманітними взаємними правами.