Система управления базой данных

СУБД (система управления базой данных) является универсальным программным инструментом создания и обслуживания баз данных и приложений пользователя в самых разных предметных областях. СУБД обеспечивает доступ к данным и использование одних и тех же данных различными задачами и приложениями пользователей.

СУБД поддерживаются различные модели данных. Модель данных – это метод (принцип) логической организации данных, используемый СУБД. Наиболее известными являются иерархическая, сетевая, и реляционные модели.

В СУБД для персональных компьютеров (настольных СУБД) поддерживается преимущественно реляционная модель, которую отличает простота и единообразие представления данных простейшими двумерными таблицами. Реляционная модель обеспечивает возможность использования в разных СУБД операций обработки данных, имеющих единую основу – алгебру отношений (реляционную алгебру), и универсального языка структурированных запросов SQL (Structured Query Language).

Основной логической структурной единицей манипулирования данными является строка таблицы – запись. Структура записи определяется составом входящих в нее полей. Совокупность полей записи соответствует логически связанным реквизитам, характеризующую некоторую сущность предметной области.

Типовыми функциями СУБД по манипулированию данными являются выборка, добавление, удаление, изменение данных.

Выборка данных – выборка записей из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц в соответствии с заданными условиями.

Добавление и удаление данных – добавление новых записей в таблицы и удаление соответствующих.

Изменение данных – модификация значений данных в полях соответствующих записей.

Данные из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц могут подвергаться обработке. К операциям обработки относятся, например, расчеты в пределах каждой записи, группировка записей в соответствии с заданным критерием группировки и обработка записей выделенных групп с помощью статистических функций, таких как суммирование, определение максимального, подсчет числа записей в группе.

СУБД Microsoft Access является системой управления реляционной базой данных, включающей все необходимые инструментальные средства для создания локальной базы данных, общей базы данных в локальной сети, с файловым сервером или базы данных на SQL Server, а так же для создания приложения пользователя, работающего с этими базами данных. База данных Access, создаваемая на локальном компьютере, хранит в файле не только все таблицы с данными, но и объекты приложения: формы, отчеты, а также программный код. Благодаря этому можно создать приложение, целиком хранящееся в одном-единственном mbd-файле, что существенно упрощает как создание, так и распространение приложений баз данных.

СУБД Access включают разнообразные относительно автономные инструментальные средства, ориентированные на создание объектов базы данных и приложений пользователя.

Средства графического конструирования позволяют пользователю создавать объекты базы данных и объекты приложения с помощью многочисленных графических элементов, не прибегая к программированию.

Разнообразные мастера в режиме ведения диалога с пользователем позволяют создавать объекты и выполнять разнообразные функции по реорганизации и преобразованию баз данных.

Среди многочисленных средств графического конструирования и диалоговых средств Access следует выделить средства для создания:

• таблиц и схем баз данных;

• запросов выборки, отбирающих и объединяющих данные нескольких таблиц в виртуальную таблицу, которая может использоваться во многих задачах приложения;

• запросов на изменение данных базы;

• экранных форм, предназначенных для ввода, просмотра и обработки данных в диалоговом режиме;

• отчетов, предназначенных для просмотра и вывода на печать данных из базы и результатов их обработки в удобном для пользователя виде;

• страниц доступа к данным, обеспечивающим работу с базами данных в среде Интернет и интернете;

• интерфейса управления приложением пользователя — меню, панелей управления приложением, позволяющих объединить различные операции по работе с базой в единый технологический процесс.

Средства программирования СУБД включают язык структурированных запросов SQL, язык макрокоманд и язык объектно- ориентированного программирования для приложений Microsoft Visual Basic for Applications (VBA). VBA является частью семейства Microsoft Visual Basic, которое входит в состав Visual Studio.

VBA является базовым компонентом Microsoft Office: он интегрирован в Access, Excel, FrontPage, Outlook, PowerPoint и Word. Все эти приложения, в том числе и локализованные на русском языке, используют англоязычный вариант VBA (включая справку). VBA входит во все варианты поставок Microsoft Office.

VBA представляет собой базовую платформу программирования не только в среде Microsoft Office, но и многих других приложений. VBA содержит средства доступа не только к базам данных Access, но и к базам данных клиент-серверной архитектуры, таким как Microsoft SQL Server, Oracle и др.

Система доступа к данным Microsoft Access построена на основе ядра базы данных Microsoft Jet, которое выполняет извлечение и сохранение данных в пользовательских и системных базах данных. Версия Microsoft Jet 4.0 имеет высокую производительность и улучшенные сетевые характеристики. Jet 4.0 обеспечивает поддержку двухбайтового представления символов Unicode, позволяющего использовать символы нескольких национальных алфавитов. Чтобы скомпенсировать возрастающий при Unicode объем памяти, применяется сжатие данных, сохраняемых в Unicode. Для лучшей совместимости Microsoft Jet и Microsoft SQL Server и соответствия спецификации SQL 92 были внесены изменения в реализацию Jet 4.0 SQL.

В Access активно развиваются технологические направления, составляющие основу корпоративных многопользовательских баз данных.

• Технология "клиент-сервер" реализуется в Access средствами создания клиентских приложений — проектов, работающих с базами данных SQL Server. Подключение к реализуется с помощью интерфейса OLE DB без использования ядра баз данных Microsoft Jet, Благодаря возможности разрабатывать клиентские приложения для доступа к данным сервера Access стал активно применяться на средних и крупных предприятиях. Разработка клиентских приложений — одно из самых распространенных применений Access. Для мягкого перехода к клиент-серверной технологии в Access включены многочисленные и разнообразные средства. Они обеспечивают преобразование объектов локальной базы данных и приложения в объекты базы данных, сервера и проекта, удобный графический интерфейс создания объектов базы данных сервера и сохраняют интерфейс создания объектов приложения. Кроме того, в поставку Microsoft Office включен Microsoft SQL Server Desktop Engine (ранее Microsoft Data Engine, MSDE), который обеспечивает как локальное хранение данных в формате, совместимом с Microsoft SQL Server 2000, так и удаленное, рассчитанное на небольшое число пользователей. Установка этого сервера не требует лицензирования и позволяет освоить клиент-серверную технологию, работая на компьютере, не подключенном к сети.

• Интернет-технология позволяет эффективно распространять и получать доступ к разнородной информации в глобальных и корпоративных сетях. Эта технология обеспечивает унифицированный доступ к данным различных приложений в разнородных сетях. Для реализации интернет-технологии в Access включены интерактивные средства конструирования Web-страниц доступа к данным в базах Access и SQL серверов. При этом Web-браузер используется как универсальный интерфейс для доступа и работы с данными баз из внешней среды вне зависимости от аппаратно-программной платформы компьютера пользователя и компьютера — источника данных. Страницы могут использоваться подобно формам Access для ввода и редактирования данных, подобно отчетам Access — для отображения иерархически сгруппированных записей.

 

Замечание

 

Для разработки и использования страниц доступа к данным достаточно иметь браузер Microsoft Internet Explorer 5.01 с пакетом обновления SP2. При использовании Internet Explorer 5.5 или более поздних версий расширяются возможности конструирования страниц, доступен режим предварительного просмотра страницы доступа к данным, они выполняются быстрее.

Требования к системе

Access 2003 входит в состав Microsoft Office 2003 (в варианты поставок Professional, Professional with FrontPage, Professional Special Edition и Developer).

Для работы c Access 2003 рекомендуется использовать компьютер с процессором Pentium ГО I и 128 Мбайт RAM, работающий под управлением операционной системы Windows ХР или более поздней версии. Windows ХР — это самая насыщенная функциональными возможностями система семейства Windows, в сочетании с пакетом Office 2003 она дает пользователю возможность наиболее эффективно применять компьютер, но ее установка не является обязательным условием для работы с пакетом Office 2003. Возможна работа в среде Windows, 2000 с пакетом обновления 3, а также Windows ME, 98 или NT, которые перед установкой Microsoft Office 2003 необходимо обновить.

Практическим минимумом, предъявляемым Access 2003 к персональному компьютеру, является процессор Pentium 233 МГц шили более быстрый и 64 Мбайт оперативной памяти. При одновременном выполнении нескольких приложений Office 2003 необходимо для каждого приложения иметь дополнительную память.

При стандартной установке Office 2003 Professional и Professional Special Edition требуется примерно 250 Мбайт на жестком диске, включая 115 Мбайт на диске, где установлена операционная система. В зависимости от конфигурации приложений требования к объему жесткого диска изменятся. Пользователям, у которых не установлены Windows 2000/ХР, потребуется дополнительно 50 Мбайт места на жестком диске для обновления системных файлов. В процессе установки на диске необходимо иметь помимо пространства для Office дополнительное пространство примерно такого же объема.

Рекомендуется монитор Super VGA (800x600) или с более высоким разрешением с поддержкой 256 цветов.

При установке приложений Office 2003 на локальном компьютере требуется дисковод CD-ROM.

Реляционная база данных

Определения и понятия

База данных является организованной на машинном носителе совокупностью взаимосвязанных данных и содержит сведения о различных сущностях одной предметной области — реальных объектах, процессах, событиях или явлениях.

Реляционная база данных представляет собой множество взаимосвязанных двумерных таблиц — реляционных таблиц, называемых также отношениями, в каждой из которых содержатся сведения об одной сущности автоматизируемой предметной области.

Логическую структуру реляционной базы данных образует совокупность реляционных таблиц, между которыми установлены логические связи.

В таблицах базы должны сохраняться все данные, необходимые для решения задач предметной области. Причем каждый элемент данных должен храниться в базе только в одном экземпляре. Для создания таблиц, соответствующих реляционной модели данных, используется процесс, называемый нормализацией данных. Нормализация — это удаление из таблиц повторяющихся данных путем их переноса в новые таблицы, записи которых не содержат повторяющихся значений.

Минимальное дублирование данных в реляционной базе обеспечивает высокую эффективность поддержания базы данных в актуальном и непротиворечивом состоянии, однократный ввод и корректировку данных.

Структура реляционной таблицы определяется составом полей. Каждое поле отражает определенную характеристику сущности. Для поля указываются тип и размер элементарного данного, размещаемого в нем, и ряд других свойств. Содержимое поля отображается в столбце таблицы. Столбец таблицы содержит данные одного типа.

Содержание таблицы заключено в ее строках, однотипных по структуре. Каждая строка таблицы содержит данные о конкретном экземпляре сущности и называется записью.

Для однозначного определения (идентификации) каждой записи таблица должна иметь уникальный (первичный) ключ. По значению ключа таблицы отыскивается единственная запись в таблице. Ключ может состоять из одного или нескольких полей таблицы. Значение уникального ключа не может повторяться в I нескольких записях.

Логические связи между таблицами дают возможность объединять данные из разных таблиц. Связь каждой пары таблиц обеспечивается одинаковыми полями в них — ключом связи. Таким образом обеспечивается рациональное хранение данных и их объединение в соответствии с требованиями решаемых задач.

В нормализованной реляционной базе данных связь двух таблиц характеризуется отношениями записей типа один-к-одному (1:1) или один-ко-многим (1:М). Отношение 1:1 предполагает, что каждой записи одной таблицы соответствует одна запись в другой. Отношение 1:М предполагает, что каждой записи первой таблицы соответствует много записей во второй, но каждой записи второй таблицы соответствует только одна запись в первой.

Для двух таблиц, находящихся в отношении типа 1:М, устанавливается связь по уникальному ключу главной таблицы в связи. Во второй таблице, называемой подчиненной, этот ключ связи может быть либо частью уникального ключа, либо не входить в состав ключа. В подчиненной таблице ключ связи называется еще внешним ключом.

На рис. В1 показаны две таблицы со списком покупателей и перечнем заключенных договоров, которые находятся в отношении типа 1:М и логически связаны с помощью общего поля Код покупателя — ключа связи. Это поле является уникальным ключом в главной таблице ПОКУПАТЕЛЬ и не является ключевым полем в подчиненной таблице ДОГОВОР.

 

Рис. В1. Взаимосвязанные таблицы реляционной базы данных

 

Размещение сведений о каждой сущности в отдельной таблице и ввязывание таблиц позволяют избежать повторения значений данных в разных таблицах. При этом обеспечивается однократный ввод данных при загрузке и корректировке базы данных. Если данные двух таблиц в приведенном примере разместить в одной таблице, то каждая запись должна соответствовать одному договору. Причем данные о покупателе (наименование, ИНН, адрес и др.) будут повторяться во всех записях о договорах одного покупателя, что усложнит ввод, корректировку и обеспечение актуального состояния базы данных. При хранении данных двух таблицах повторяются только значения ключевых полей.

Начиная с версии Access 2000, было реализовано средство просмотра и редактирования связанных записей нескольких таблиц.

При этом данные отображаются в иерархическом виде. При раскрытии одного уровня иерархии рядом с записью главной таблицы отображаются связанные записи подчиненной. Для записи подчиненной таблицы также могут быть открыты связанные записи и т. д. Например, для таблиц ПОКУПАТЕЛЬ, ДОГОВОР (рис. В2), связанных отношением 1:М, для каждой записи таблицы ПОКУПАТЕЛЬ могут быть отображены и отредактированы связанные записи в таблице ДОГОВОР.

 

 

Рис.В2. Отображение в записях главной таблицы связанных записей подчиненной таблицы

 

Схема данных

В СУБД Access процесс создания реляционной базы данных включает создание схемы данных. Схема данных наглядно отображает логическую структуру базы данных: таблицы и связи между ними, а также обеспечивает использование установленных в ней связей при обработке данных.

Для нормализованной базы данных, основанной на одно-многозначных и одно-однозначных отношениях между таблицами, по первичному ключу или уникальному индексу главной таблицы могут устанавливаться параметры обеспечения связной целостности.

При поддержании целостности взаимосвязанных данных не допускается наличия записи в подчиненной таблице, если в главной таблице отсутствует связанная с ней запись. Соответственно, при первоначальной загрузке базы данных, а также корректировке, добавлении и удалении записей система допускает выполнение операции только в том случае, если та не приводит к нарушению целостности.

Связи, определенные в схеме данных, автоматически используются для объединения таблиц при разработке многотабличных форм, запросов, отчетов, существенно упрощая процесс их конструирования

В схеме данных связи могут устанавливаться для любой пары таблиц, имеющих одинаковое поле.

Объекты Access

База данных Access включает следующие сохраняемые в одном файле mdb объекты:

• таблицы, запросы, схемы данных, непосредственно имеющие отношение к базе данных;

• формы, отчеты, страницы доступа к данным, макросы и модули, называемые объектами приложения.

Формы, отчеты и страницы доступа к данным предназначены для типовых процессов обработки данных: просмотра, обновления, поиска по заданным критериям, получения отчетов. Эти объекты приложений конструируются из графических элементе, называемых элементами управления. Основные элементы управления служат для отображения полей таблиц, являющихся источниками данных объекта.

Для автоматизации доступа к объектам и их взаимодействия используется программный код. Только с помощью программного кода получается полноценное приложение пользователя, функции которого доступны через меню, панели инструментов и формы. Для создания программного кода используются модули на языке VBA и макросы.

Каждый объект и элемент управления имеет свои свойства, определяя которые, можно настраивать их. С каждым объектом и элементом управления связывается набор событий, которые могут обрабатываться макросами или процедурами обработки событий на VBA, входящими в состав модулей форм, отчетов.

Объекты представлены в окне базы данных Access. Все операции по работе с объектами собственно базы данных и приложений начинаются в этом окне.

Таблицы (Tables) создаются пользователем для хранения данных одной предметной области. Таблица состоит из полей (столбцов) и записей (строк). Каждое поле содержит одну характеристику информационного объекта предметной области. В записи собраны сведения об одном экземпляре информационного объекта.

База данных Access может включать до 32 768 объектов (включая I формы, отчеты и т. д.). Одновременно может открываться до 2048 таблиц.

Запросы (Queries) на выборку служат для выборки нужных данных из одной или нескольких связанных таблиц. Результатом выполнения запроса является таблица. В запросе можно указать, какие поля исходных таблиц следует включить в таблицу запроса, как на их основе сформировать записи и отобрать нужные. Таблица запроса может быть использована наряду с другими таблицами базы при обработке данных. Запрос может формироваться с помощью конструктора запросов или инструкции SQL. Запросы действия позволяют обновлять, удалять или добавлять данные в таблицы, а также создавать новые таблицы на основе существующих.

Схемы данных (Relationships) определяют, с помощью каких полей таблицы связываются между собой, как будет выполняться объединение данных этих таблиц, нужно ли проверять связную целостность при добавлении и удалении записей, изменении ключей таблиц. Схемы данных на панели объектов в окне базы данных отображаются только в проектах Access, работающих с базами данных сервера. Для отображения схемы данных в базах данных Access используется команда Сервис | Схема данных (Tools | Relationships).

Формы (Forms) являются основным средством создания диалогового интерфейса приложения пользователя. Форма может создаваться для ввода и просмотра взаимосвязанных данных базы на экране в удобном виде, соответствующем привычному для пользователя документу. Кнопочные формы могут использоваться для создания панелей управления в приложении. В формы могут вставляться рисунки, диаграммы, звуковые фрагменты, видео. В форму могут включаться процедуры обработки событий, которые позволяют управлять процессом ввода, просмотра и корректировки данных. Такие процедуры хранятся в модуле формы.

Отчеты (Reports) предназначены для формирования выходных документов любых форматов, содержащих результаты решения задач пользователя и вывода их на печать. Как и формы, отчеты могут включать процедуры обработки событий. Использование графических объектов позволяет дополнять данные отчета иллюстрациями.

Страницы доступа к данным (Data Access Pages) являются диалоговыми Web-страницами, которые поддерживают динамическую связь с базой данных и позволяют просматривать, редактировать и вводить данные в базу, работая в окне браузера.

Макросы (Macro) являются программами, состоящими из последовательности макрокоманд, которая выполняется при наступлении некоторого события в объекте приложения или его элементе управления. Макросы позволяют автоматизировать некоторые действия в приложении пользователя. Создание макросов осуществляется в диалоговом режиме путем выбора нужных макрокоманд и задания параметров, используемых ими при выполнении.

Модули (Modules) содержат процедуры на языке Visual Basic for Applications. Могут создаваться процедуры-подпрограммы, процедуры-функции для реализации нестандартных функций и процедуры для обработки событий. Использование процедур позволяет создать законченное приложение, которое имеет собственный графический интерфейс.

В Access для удобства пользователя объекты в окне базы данных могут быть объединены в группы по функциональному или иному признаку. Группы содержат ссылки на объекты базы данных различных типов.

В окне базы данных Access наряду со списком созданных объектов представлены ярлыки (shortcuts), которые предназначены для быстрого запуска конструктора или мастера создания нового объекта.