Основы реляционных баз данных

В этой главе…

· Организация информации

· Что такое база данных

· Что такое СУБД

· Сравнение моделей баз данных

· Что такое реляционная база данных

· С какими трудностями можно столкнуться при проектировании баз данных

SQL (Structured Query Language – язык структурированных запросов) – это стандартный язык, предназначенный для создания баз данных, добавления новых и поддержки имеющихся данных, а также извлечения требуемой информации. В зависимости от используемой теоретической модели, базу данных относят к одному из нескольких типов. Язык SQL был создан для работы с данными из тех баз, которые следуют реляционной модели. Недавно в международный стандартный язык SQL были включены элементы объектной модели, в результате чего появились гибридные структуры, называемые объектно-реляционными базами данных. В этой главе рассказывается о хранении данных. Один из ее разделов посвящен сравнению реляционной и других основных моделей. Кроме того, в ней представлен обзор главных особенностей реляционных баз данных.

Впрочем, перед тем как рассказывать о SQL, нужно дать определение понятию базы данных. Развитие компьютеров изменило способы хранения и обработки информации, а также значение этого термина.

Работа с данными

С помощью компьютеров люди выполняют множество таких задач, которые раньше выполнялись с помощью других инструментов. Документы теперь создают и исправляют не на пишущих машинках, а на компьютерах. Электромеханические калькуляторы также заменены компьютерами – лучшим средством для выполнения математических вычислений. Компьютеры пришли на смену миллионам листов бумаги, миллионам папок и стеллажей для документов и являются главными хранилищами важной информации.

Конечно, в сравнении со старыми инструментами компьютеры выполняют намного больше работы, намного быстрее и, главное, – с большей точностью. Однако за все приходится платить. Пользователи компьютеров больше не имеют прямого физического доступа к своим данным.

Как только компьютеры внезапно перестают работать, у сотрудников учреждений тут же закрадываются сомнения– а действительно ли компьютеризация благо? Раньше папкам с документами угрожало лишь падение на пол, и достаточно было просто нагнуться, собрать выпавшие листы бумаги и снова положить их в папку, чтобы все встало на свои места. Если не считать землетрясений и других катаклизмов, то стеллажи с папками никогда не "удаляются" и никогда не отправляют сообщения об ошибке. А вот авария с жестким диском – это совсем другое дело: потерянные биты и байты "подобрать" нельзя. Отказы оборудования, вызванные механическими, электрическими и человеческими воздействиями, могут безвозвратно отправить ваши данные на тот свет.

Малое – это прекрасно

В области хранения данных компьютеры действительно предстали во всей своей красе. Это произошло потому, что они могут хранить в двоичном виде любую информацию: текст, числа, звуки, графические изображения, телевизионные программы или анимацию. Причем компьютер может хранить данные с очень высокой плотностью, позволяя поместить большое количество информации. По мере совершенствования технологий все больше и больше данных занимают все меньше и меньше места. Где только ни используются сейчас компьютеры: и в газовых насосах, и в новых автомобилях, и в ошеломляющем количестве игрушек. Осталось недолго ждать появления компьютеризованных туфель, меняющих упругость своих подошв в зависимости от того, идете ли вы, бежите или прыгаете. А звезды баскетбола, может быть, вскоре смогут использовать обувь с возможностью хранения небольшой базы данных с игровой статистикой…

Большая скорость и точность компьютеров только тогда пойдут на пользу, если будут приняты необходимые меры по защите от случайной потери данных. При хранении важных данных возникают четыре главные задачи.

· Соответствующие операции должны выполняться быстро и легко, так как заниматься ими вам, скорее всего, придется часто.

· Носитель, предназначенный для хранения данных, должен быть надежным. Вы не захотите впоследствии обнаружить, что большая часть ваших данных пропала.

· Получение данных должно быть быстрым и легким, независимо от количества сохраняемых элементов этих данных.

· Необходим способ легкого поиска нужной информации среди "тонн" ненужных данных.

Этим четырем критериям и соответствуют базы данных. Если приходится хранить более десятка элементов данных, то, вероятнее всего, появляется желание хранить эти элементы именно в базе данных.

Что такое база данных

Понятие база данных вошло в широкий обиход довольно-таки поздно и при этом потеряло многие из своих первоначальных значений. Для некоторых база данных является собранием элементов данных (телефонной книгой, перечнем прачечных, пергаментным свитком… да всем, чем угодно). Другие же определяют понятие более строго.

В этой книге база данных определяется как самоописательное собрание интегрированных записей. При этом она является компьютерной технологией, укомплектованной языками типа SQL.

Помни:
Запись является представлением некоего физического или умозрительного объекта. Скажем, вы, например, собираетесь сохранять данные о своих клиентах. Каждый из них имеет свою запись. А в каждой записи имеется набор атрибутов, таких как имя, адрес и номер телефона. Имена, адреса и другие значения, соответствующие этим атрибутам, и представляют собой данные.

База данных состоит как из данных, так и из метаданных. Метаданные – это данные, которые являются описанием структуры данных, находящихся внутри базы. Зная, как расположены данные, можно их получить. Так как описание структуры базы данных находится в самой базе, то она является самоописательной. База данных является интегрированной, ибо содержит в себе не только элементы данных, но и существующие между ними взаимосвязи.

В базе данных метаданные хранятся в области, которая называется словарь данных. Он описывает таблицы, столбцы, индексы, ограничения и другие компоненты, из которых состоит база данных.

Так как в системе плоских файлов (описанной далее в этой главе) метаданных нет, то в приложениях, работающих с этими файлами, роль метаданных должна взять на себя часть приложения.