Что такое структура базы данных
Руководство по разработке структуры и проектированию базы данных
Этапы создания базы данных
Надлежащим образом структурированная база данных:
Основные этапы разработки базы данных:
Анализ требований: определение цели базы данных
Вот несколько способов сбора информации перед созданием базы данных:
Начните со сбора существующих данных, которые будут включены в базу. Затем определите типы данных, которые нужно сохранить. А также объекты, которые описывают эти данные. Например:
Структура базы данных: построение блоков
Чтобы преобразовать списки данных в таблицы, начните с создания таблицы для каждого типа объектов, таких как товары, продажи, клиенты и заказы. Вот пример:
Каждая строка таблицы называется записью. Записи включают в себя информацию о чем-то или о ком-то, например, о конкретном клиенте. Столбцы (также называемые полями или атрибутами) содержат информацию одного типа, которая отображается для каждой записи, например, адреса всех клиентов, перечисленных в таблице.
Чтобы при проектировании модели базы данных обеспечить согласованность разных записей, назначьте соответствующий тип данных для каждого столбца. К общим типам данных относятся:
В визуальном представлении БД каждая таблица будет представлена блоком на диаграмме. В заголовке каждого блока должно быть указано, что описывают данные в этой таблице, а ниже должны быть перечислены атрибуты:
При проектировании информационной базы данных необходимо решить, какие атрибуты будут служить в качестве первичного ключа для каждой таблицы, если таковые будут. Первичный ключ ( PK ) — это уникальный идентификатор для данного объекта. С его помощью вы можете выбрать данные конкретного клиента, даже если знаете только это значение.
Атрибуты, выбранные в качестве первичных ключей, должны быть уникальными, неизменяемыми и для них не может быть задано значение NULL ( они не могут быть пустыми ). По этой причине номера заказов и имена пользователей являются подходящими первичными ключами, а номера телефонов или адреса — нет. Также можно использовать в качестве первичного ключа несколько полей одновременно ( это называется составным ключом ).
Создание связей между сущностями
Теперь, когда данные преобразованы в таблицы, нужно проанализировать связи между ними. Сложность базы данных определяется количеством элементов, взаимодействующих между двумя связанными таблицами. Определение сложности помогает убедиться, что вы разделили данные на таблицы наиболее эффективно.
Каждый объект может быть взаимосвязан с другим с помощью одного из трех типов связи:
Связь «один-к одному»
Когда существует только один экземпляр объекта A для каждого экземпляра объекта B, говорят, что между ними существует связь « один-к одному » ( часто обозначается 1:1 ). Можно указать этот тип связи в ER-диаграмме линией с тире на каждом конце:
Если при проектировании и разработке баз данных у вас нет оснований разделять эти данные, связь 1:1 обычно указывает на то, что в лучше объединить эти таблицы в одну.
Чтобы гарантировать, что данные соотносятся правильно, в нужно будет включить, по крайней мере, один идентичный столбец в каждой таблице. Скорее всего, это будет первичный ключ.
Связь «один-ко-многим»
Эта связи возникают, когда запись в одной таблице связана с несколькими записями в другой. Например, один клиент мог разместить много заказов, или у читателя может быть сразу несколько книг, взятых в библиотеке. Связи « один- ко-многим » ( 1:M ) обозначаются так называемой «меткой ноги вороны», как в этом примере:
Связь «многие-ко-многим»
Когда несколько объектов таблицы могут быть связаны с несколькими объектами другой. Говорят, что они имеют связь « многие-ко-многим » ( M:N ). Например, в случае студентов и курсов, поскольку студент может посещать много курсов, и каждый курс могут посещать много студентов.
На ER-диаграмме эти связи отображаются с помощью следующих строк:
При проектировании структуры базы данных реализовать такого рода связи невозможно. Вместо этого нужно разбить их на две связи « один-ко-многим ».
Каждая запись в таблице связей будет соответствовать двум сущностям из соседних таблиц. Например, таблица связей между студентами и курсами может выглядеть следующим образом:
Обязательно или нет?
Другим способом анализа связей является рассмотрение того, какая сторона связи должна существовать, чтобы существовала другая. Необязательная сторона может быть отмечена кружком на линии. Например, страна должна существовать для того, чтобы иметь представителя в Организации Объединенных Наций, а не наоборот:
Два объекта могут быть взаимозависимыми ( один не может существовать без другого ).
Рекурсивные связи
Иногда при проектировании базы данных таблица указывает на себя саму. Например, таблица сотрудников может иметь атрибут «руководитель», который ссылается на другое лицо в этой же таблице. Это называется рекурсивными связями.
Лишние связи
Лишние связи — это те, которые выражены более одного раза. Как правило, можно удалить одну из таких связей без потери какой-либо важной информации. Например, если объект « ученики » имеет прямую связь с другим объектом, называемым « учителя », но также имеет косвенные отношения с учителями через « предметы », нужно удалить связь между « учениками » и « учителями ». Так как единственный способ, которым ученикам назначают учителей — это предметы.
Нормализация базы данных
После предварительного проектирования базы данных можно применить правила нормализации, чтобы убедиться, что таблицы структурированы правильно.
В то же время не все базы данных необходимо нормализовать. В целом, базы с обработкой транзакций в реальном времени ( OLTP ), должны быть нормализованы.
Базы данных с интерактивной аналитической обработкой ( OLAP ), позволяющие проще и быстрее выполнять анализ данных, могут быть более эффективными с определенной степенью денормализации. Основным критерием здесь является скорость вычислений. Каждая форма или уровень нормализации включает правила, связанные с нижними формами.
Первая форма нормализации
Первая форма нормализации ( сокращенно 1NF ) гласит, что во время логического проектирования базы данных каждая ячейка в таблице может иметь только одно значение, а не список значений. Поэтому таблица, подобная той, которая приведена ниже, не соответствует 1NF :
Возможно, у вас возникнет желание обойти это ограничение, разделив данные на дополнительные столбцы. Но это также противоречит правилам: таблица с группами повторяющихся или тесно связанных атрибутов не соответствует первой форме нормализации. Например, приведенная ниже таблица не соответствует 1NF :
Вместо этого во время физического проектирования базы данных разделите данные на несколько таблиц или записей, пока каждая ячейка не будет содержать только одно значение, и дополнительных столбцов не будет. Такие данные считаются разбитыми до наименьшего полезного размера. В приведенной выше таблице можно создать дополнительную таблицу « Реквизиты продаж », которая будет соответствовать конкретным продуктам с продажами. « Продажи » будут иметь связь 1:M с « Реквизитами продаж ».
Вторая форма нормализации
Вторая форма нормализации ( 2NF ) предусматривает, что каждый из атрибутов должен полностью зависеть от первичного ключа. Каждый атрибут должен напрямую зависеть от всего первичного ключа, а не косвенно через другой атрибут.
Например, атрибут « возраст » зависит от « дня рождения », который, в свою очередь, зависит от « ID студента », имеет частичную функциональную зависимость. Таблица, содержащая эти атрибуты, не будет соответствовать второй форме нормализации.
Кроме этого таблица с первичным ключом, состоящим из нескольких полей, нарушает вторую форму нормализации, если одно или несколько полей не зависят от каждой части ключа.
Таким образом, таблица с этими полями не будет соответствовать второй форме нормализации, поскольку атрибут « название товара » зависит от идентификатора продукта, но не от номера заказа:
Третья форма нормализации
Третья форма нормализации ( 3NF ) : каждый не ключевой столбец должен быть независим от любого другого столбца. Если при проектировании реляционной базы данных изменение значения в одном не ключевом столбце вызывает изменение другого значения, эта таблица не соответствует третьей форме нормализации.
Многомерные данные
Некоторым пользователям может потребоваться доступ к нескольким разрезам одного типа данных, особенно в базах данных OLAP. Например, им может потребоваться узнать продажи по клиенту, стране и месяцу. В этой ситуации лучше создать центральную таблицу, на которую могут ссылаться таблицы клиентов, стран и месяцев. Например:
Правила целостности данных
Правило целостности ссылок требует, чтобы каждый внешний ключ, указанный в одной таблице, сопоставлялся с одним первичным ключом в таблице, на которую он ссылается. Если первичный ключ изменяется или удаляется, эти изменения необходимо реализовать во всех объектах, на которые ссылается этот ключ в базе данных.
Правила целостности бизнес-логики обеспечивают соответствие данных определенным логическим параметрам. Например, время встречи должно быть в пределах стандартных рабочих часов.
Добавление индексов и представлений
Индекс — это отсортированная копия одного или нескольких столбцов со значениями в возрастающем или убывающем порядке. Добавление индекса позволяет быстрее находить записи. Вместо повторной сортировки для каждого запроса система может обращаться к записям в порядке, указанном индексом.
Хотя индексы ускоряют извлечение данных, они могут замедлять добавление, обновление и удаление данных, поскольку индекс нужно перестраивать всякий раз, когда изменяется запись.
Представление — это сохраненный запрос данных. Представления могут включать в себя данные из нескольких таблиц или отображать часть таблицы.
Расширенные свойства
После того как схема базы данных будет готова можно уточнить БД с помощью расширенных свойств, таких как справочный текст, маски ввода и правила форматирования, которые применяются к конкретной схеме, представлению или столбцу. Преимущество этого метода заключается в том, что, поскольку эти правила хранятся в самой базе, представление данных будет согласовано между несколькими программами, которые обращаются к данным.
SQL и UML
Унифицированный язык моделирования ( UML ) — это еще один визуальный способ выражения сложных систем, созданных на объектно-ориентированном языке. Некоторые из концепций, упомянутых в этом руководстве, известны в UML под разными названиями. Например, объект в UML известен, как класс.
Сейчас UML используется не так часто. В наши дни он применяется академически и в общении между разработчиками программного обеспечения и их клиентами.
Системы управления базами данных
Проектируемая структура базы данных зависит от того, какую СУБД вы используете. Некоторые из наиболее распространенных:
Подходящую систему управления базами данных можно выбирать исходя из стоимости, установленной операционной системы, наличия различных функций и т. д.
Пожалуйста, опубликуйте свои мнения по текущей теме материала. За комментарии, дизлайки, подписки, лайки, отклики низкий вам поклон!
Пожалуйста, оставляйте свои мнения по текущей теме материала. За комментарии, подписки, отклики, лайки, дизлайки низкий вам поклон!
Что такое база данных в информатике
Что такое база данных в информатике
Табличный процессор Excel позволяет обрабатывать табличные данные. Существуют специальные системы или приложения, которые решают иные классы задач. К ним относят программы, предназначенные для хранения информации и выдачи данных в соответствии с запросом пользователя.
Основным понятием для данного спектра задач является база данных в виде файла или группы файлов со стандартной структурой. С их помощью обеспечивается хранение данных.
База данных представляет собой комплекс массивов и файлов данных, организованный согласно определенным правилам, который предполагает применение стандартных принципов для описания, хранения и обработки данных любого типа.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
База данных является совокупностью организованной информации, имеющей отношение к конкретной предметной области. Информация хранится во внешней системной памяти компьютера и рассчитана на постоянное применение. Ключевое свойство базы данных заключается в независимости данных от программы, которая эту информацию использует. Стандартные задачи, требующие решения при работе с базой данных:
Необходимость в применении баз данных возникла по причине накопления больших объемов информации одного типа, которую требовалось оперативно использовать. Главное требование к базам данных заключается в обеспечении удобного доступа к информации, возможности получать ответ по запросу в течение короткого времени, умения оперативно использовать данные. Принципы формирования информации в базах данных:
Реляционную модель баз данных предложил Эдгар Кодд в конце 70-х годов. Она являлась набором таблиц, которые были связаны друг с другом отношениями. Такая модель отличалась простотой, гибкостью, обладала возможностями для описания сложно структурированных данных.
Основные понятия
Важным понятием, которое связано с базой данных, является программа для работы с ней. Программа для работы с базой данных должна быть способной обеспечить решение необходимого спектра задач из стандартного перечня.
Реляционные базы данных состоят из связанных таблиц.
Таблица является двумерным массивом, необходимым для хранения данных.
В таблице столбцы представляют собой поля, а строки – записи. Число полей строго определено, а количество записей может быть любым. Таблица является нефиксированным массивом записей, которые имеют одинаковую структуру полей в каждой записи. Добавление новой записи выполняется оперативно. Создание нового поля сопровождается реструктуризацией всех таблицы и сопровождается определенными трудностями.
Примеры значений полей:
Местом хранения таблиц является жесткий диск. Одной таблице соответствуют, как правило, несколько файлов, один из которых является основным, а другие – вспомогательными. Особенности организации таблиц определяются используемым форматом, например:
Ключом называют поле или комбинацию полей таблицы, значения которых однозначно определяют запись.
При наличии значений ключевых полей представляется возможным однозначно получить доступ к необходимой записи. Сохраняя значения ключа в выбранные поля подчиненной таблицы и создавая ссылку, пользователь обеспечивает связь двух записей:
Одна запись подчиненной таблицы допускает наличие нескольких ссылок на записи ключевой таблицы. Помимо связывания, ключи обеспечивают прямой доступ к записям, ускоряют работу с таблицей.
Индекс представляет собой поле, специально определенное в таблице, с данными, которые могут повторяться.
С помощью индексов ускоряют доступ к данным. Кроме того, с их помощью сортируют выборки.
Нормальными называют формы, предназначенные для автоматизации процесса создания баз данных.
При разработке баз вручную, проектировщику необходимо составить структуру, спланировать необходимые таблицы. С помощью нормальных форм можно фактически формализовать интуитивно понятные требования к организации данных, что позволяет исключить избыточное дублирование информации.
Первая нормальная форма:
Вторая нормальная форма:
Третья нормальная форма:
Способы доступа определяют, каким образом с технической точки зрения выполняются операции с записями.
Способы доступа определяет программист, разрабатывая приложения. В основе навигационного метода лежит обработка необходимых записей по одной. Как правило, такой способ применяют в случае работы с небольшими локальными таблицами. Реляционные метод базируется на одновременной обработке набора записей с помощью SQL-запросов. Такой способ целесообразно применять для больших удаленных баз данных.
Транзакции – определяют степень надежности реализации операций относительно сбоев.
Транзакция объединяет в себе последовательность действий, которая либо выполняется целиком, либо не выполняется вовсе. При возникновении сбоя результаты всех операций, включенных в транзакцию, будут отменены. Такой подход гарантирует корректность базы данных во время технических сбоев.
Бизнес-правила – такие правила, которыми определено проведение операций, являются механизмами управления базами данных.
Заданные определенные ограничения в значениях полей способствуют поддержанию корректности базы.
Признаки БД, чем отличаются от электронных таблиц
Любая база данных обладает набором стандартных признаков. Основными из них являются:
Первый признак соблюдается строго, остальные могут трактоваться по-разному и иметь неодинаковые степени оценки. Согласно общепринятой практике, к базам данных не относят файловые архивы, интернет-порталы или электронные таблицы.
Рассмотреть базу данных целесообразно на примере Access. Это специальное приложение, в котором хранятся упорядоченные данные, что допускает применение и других приложений (к примеру, Excel). В обоих случаях информация представлена в табличном виде.
Excel включает особые средства, позволяющие работать с упорядоченными данными, позволяет формировать простые базы данных. При внешнем сходстве приложения обладают рядом отличий:
Вывод: Excel целесообразно использовать для создания компактных баз данных, которые могут поместиться на одном рабочем листе. Excel обладает рядом значительных ограничений для ведения полноценной базы данных, но может успешно использоваться для анализа данных благодаря достаточному математическому аппарату.
Виды баз данных и их структура, примеры
Выделяют несколько видов баз данных. Основными из них являются:
Базы данных разных систем обладают неодинаковой структурой. Для ПЭВМ характерно использование реляционных баз данных с файлами в виде таблиц, в которых столбцы являются полями, а строки – записями. В базе данных находятся данные определенного множества объектов. Для каждой записи характерна информация по одному объекту. Такую базу определяют:
В качестве примера можно привести школьную базу с данными «Ученик», «Класс», «Адрес». Также базой данных является расписание движения поездов или автобусов. В этом случае каждой строке соответствует запись с данными конкретного объекта. Возможные поля: номер рейса, маршрут, время отправления и прибытия. Классической базой данных является телефонный справочник.
Запрос к базе данных – предписание с указанием на данные, которые необходимы пользователю.
В случае некоторых запросов требуется составление сложной программы. К примеру, для выполнения запроса к базе в виде автобусного расписания необходимо вычислить разницу в среднем интервале отправления транспорта из одного города во второй и из второго пункта в третий.
Существует три звена для создания приложения, с помощью которого можно просматривать и редактировать базы данных:
В случае Access роль таких звеньев выполняют:
Приложения базы данных является нитью, которая связывает базу и пользователя:
БД => набор данных –=> источник данных => визуальные компоненты => пользователь
Визуальными компонентами являются:
Access характеризуется наличием следующих типов полей:
Благодаря связи с обеспечением целостности таблиц осуществляется контроль удаления и модификации данных. С помощью монопольного доступа к базам данных в них производят фундаментальные изменения.
Что такое СУБД и язык структурированных запросов SQL
Системы управления базами данных СУБД – специальные средства, включающие определенный язык программирования, предназначены для разработки программ или их систем, работающих с базами данных.
Современные системы обладают большими возможностями, а также способствуют разработке сложных программных комплексов.
SQL (SQL, Structured Query Language) — язык программирования структурированных запросов, применяемый в качестве эффективного способа сохранения данных, поиска их частей, обновления, извлечения из базы и удаления.
SQL представляет собой ключевой инструмент оптимизации и обслуживания базы данных. Возможности обработки охватывают:
SQL отличается простотой и легкостью в изучении. Его применяют:
Язык отличается универсальностью. Его структура четко определена благодаря устоявшимся стандартам. Даже в случае больших объемов данных (Big Data) обеспечивается оперативное взаимодействие с базами.
Урок 1. Введение в базы данных
Что такое база данных
Структура базы данных
Рис.1.1. Таблица, запись и поле.
В отличие от плоских, реляционные базы данных состоят из нескольких таблиц, связь между которыми устанавливается с помощью совпадающих значений одноименных полей.
Здесь следует отметить, что использование реляционной модели баз данных не является единственно возможным способом представления информации. В настоящее время существует несколько различных моделей представления данных, которые, однако, пока не получили такого широкого распространения среди разработчиков и пользователей, как реляционная модель. То есть при разработке систем управления базами данных реляционная модель практически является стандартом.
В качестве примера реляционной базы данных можно привести поставляемую вместе с Visual Basic базу данных BIBLIO.MDB, содержащую библиографическую информацию о книгах по программированию, их авторах и издательствах, эти книги опубликовавших.
Так как Visual Basic использует ту же систему управления базами данных (MS Jet Engine), что и MS Access, то несмотря на наличие в Visual Basic средств работы со многими форматами БД, все таки в приложениях предпочтительно использовать файлы баз данных в формате MS Access. Эти файлы имеют расширение MDB и здесь в основном будут описаны приемы работы с файлами именно такого формата.
Перейдем теперь к исследованию базы данных с библиографией. Для этого откройте файл BIBLIO.MDB при помощи MS Access или VisData.
Содержимое файла базы данных BIBLIO.MDB показано на рис.1.2. В базу данных входят таблицы (Tables), запросы (Queries), формы (Forms), отчеты (Reports), макросы (Macros) и модули (Modules). Макросы, формы и модули нам не интересны, так как это вотчина разработчиков, применяющих Visual Basic for Applications или, сокращенно, VBA.
Рис.1.2. Содержимое файла BIBLIO.MDB
Из рисунка видно, что база данных состоит из таблиц: PUBLISHERS, AUTHORS и TITLES. Каждая из таблиц содержит информацию об объектах одного типа. Из названий таблиц становиться понятно, что данные в каждой таблице принадлежат одной и той же группе объектов. Каждая строка в этих таблицах однозначно определяет один объект из соответствующей группы. Вообще, база данных может состоять из одной или нескольких таблиц. Запись, в свою очередь, состоит из нескольких полей, каждое из которых содержит элемент данных об объекте.
Типы данных, которые можно поместить в таблицу, зависят от формата файла базы данных. В таблице 1.1 приведены некоторые типы данных, которые поддерживаются системой управления базами данных Visual Basic для файлов MS Access.
Таблица 1.1
Таблица PUBLISHERS (Издатели) содержит информацию об издательствах (имя компании, ее адрес, телефон, факс и др.). На рис. 1.3 и 1.4 показаны структура таблицы PUBLISHERS и ее содержимое в табличном виде.
Рис.1.3. Структура таблицы PUBLISHERS 
Рис.1.4. Содержимое таблицы PUBLISHERS
Рис.1.5. Структура таблицы AUTHORS 
Рис.1.6. Содержимое таблицы AUTHORS
Рис.1.7. Структура таблицы TITLES 
Рис.1.8. Содержимое таблицы TITLES
Из рис.1.2 видно, что в базе данных BIBLIO.MDB присутствует еще и таблица TITLE AUTHOR. На первый взгляд непонятно зачем она нужна. Ведь в базе данных есть таблица TITLES с заголовками книг и таблица AUTHORS с данными об авторах. Однако все же эта таблица нужна и для чего она так необходима станет понятно, когда в дальнейшем будем рассматривать отношения между таблицами.
Отношения между таблицами
Отношения между таблицами устанавливают связь между данными находящимися в разных таблицах базы данных.
Отношения между таблицами определяются отношением между группами объектов соответствующего типа. Например, один автор может написать несколько книг и издать их в разных издательствах. Или издательство может опубликовать несколько книг разных авторов. Таким образом, между авторами и названиями книг существует отношение один-ко-многим, а между издательствами и авторами существует отношение много-ко-многим.
Отношения между таблицами базы данных BIBLIO.MDB показаны на рис.1.9.
Рис.1.9. Отношения между таблицами базы данных BIBLIO.MDB.
Отношение один-к-одному
Если между двумя таблицами существует отношение один-к-одному, то это означает, что каждая запись в одной таблице соответствует только одной записи в другой таблице.
Рис.1.10. Структура таблицы PERSON
Между таблицами AUTHORS и PERSON существует отношение один-к-одному, так как одна запись, идентифицирующая автора, однозначно соответствует только одной записи в таблице PERSON, содержащей персональные данные об авторе.
Связь между таблицами определяется с помощью совпадающих полей: Au_ID в таблице AUTHORS и в таблице PERSON.
Отношение один-ко-многим
Хорошим примером отношения между таблицами один-ко-многим является отношение между авторами и названиями книг (таблицы AUTHORS и TITLES), так как каждый автор может иметь отношение к созданию нескольких книг. Связь между таблицами AUTHORS и TITLES осуществляется с помощью совпадающих полей Au_ID в обеих таблицах.
Аналогичное отношение существует между издательствами и названиями изданных книг, организацией и работающими в ней сотрудниками, автомобилем и деталями, из которых он состоит и т.п. Понятно, что подобный тип отношения между таблицами наиболее часто встречается при проектировании структуры баз данных.
Отношение много-к-одному
Отношение много-к-одному полностью аналогично рассмотренному выше отношению один-ко-многим.
Отношение много-ко-многим
Для удобства работы с таблицами, имеющими отношение много-ко-многим, обычно в базу данных добавляют еще одну таблицу, которая находится в отношении один-ко-многим и много-к-одному к соответствующим таблицам. В случае базы данных BIBLIO.MDB такой таблицей является TITLE AUTHOR.
Нормализация баз данных
Рассмотрим процесс нормализации базы данных на примере базы данных BIBLIO.MDB. Вообще говоря, все данные о книгах, авторах и издательствах можно разместить в одной таблице, названной, например, BIBLIOS. Структура этой таблицы показана на рис. 1.11. В принципе, можно работать и с такой таблицей. С другой стороны понятно, что такая структура данных является неэффективной. В таблице BIBLIOS будет достаточно много повторяющихся данных, например сведения об издательстве или авторе будут повторяться для каждой опубликованной книги. Такая организация данных приведет к следующим проблемам, с которыми столкнется конечный пользователь вашей программы:
Наличие повторяющихся данных приведет к неоправданному увеличению размера файла базы данных. Кроме нерационального использования дискового пространства, это также вызовет заметное замедление работы приложения.
Ввод пользователем большого количества повторяющейся информации неизбежно приведет к возникновению ошибок.
Изменение, например, номера телефона издательства потребует значительных усилий по корректировке каждой записи, содержащей данные об издателе.
Если, при проектировании приложения для работы с базами данных, вы организуете свои данные таким нерациональным образом, то в дальнейшем вам, скорее всего, больше не поручат решение аналогичных задач.
Чтобы избежать всех этих проблем, надо стремиться максимально уменьшить количество повторяющейся информации. Процесс уменьшения избыточности информации в базе данных посредством разделения ее на несколько связанных друг с другом таблиц и называется нормализацией данных.
Вообще говоря, существует строгая теория нормализации данных, в рамках которой разработаны алгоритмы уменьшения избыточности информации, определены несколько уровней нормализации и установлены критерии, определяющие соответствие данных определенному уровню нормализации. Знакомство с теорией нормализации данных выходит за рамки этих уроков и тем читателям, которым интересно побольше узнать об этом, можно посоветовать обратиться к специальной литературе.
Для того, чтобы построить достаточно эффективную структуру данных, достаточно придерживаться нескольких простых правил:
1. Определите таблицы таким образом, чтобы записи в каждой таблице описывали объекты одного и того же типа. В нашем случае библиографические данные можно разместить в трех таблицах:
2. Если в вашей таблице появляются поля, содержащие аналогичные данные, разделите таблицу.
3. Не запоминайте в таблице данных, которые могут быть вычислены при помощи данных из других таблиц.
4. Используйте вспомогательные таблицы. Например, если в вашей таблице есть поле Страна, то может быть стоит ввести вспомогательную таблицу Country, которая будет содержать соответствующие записи (Россия, Украина, США и т.п.). Этот прием также поможет уменьшить количество ошибок при вводе данных, допускаемых пользователями.
Ключи и индексы
Как было отмечено выше при описании отношений между таблицами, в реляционных базах данных таблицы связываются друг с другом посредством совпадающих значений ключевых полей. Ключевым полем может быть практически любое поле в таблице. Ключ может быть первичным (primary) или внешним (foreign).
Первичный ключ однозначно определяет запись в таблице. В примере с базой данных BIBLIO.MDB таблицы PUBLISHERS, AUTHORS и TITLES имеют первичные ключи PubID, Au_ID и ISBN соответственно. Таблица TITLES также имеет два внешних ключа PubID и Au_ID для связи с таблицами PUBLISHERS и AUTHORS. Таким образом, первичный ключ однозначно определяет запись в таблице, в то время как внешний ключ используется для связи с первичным ключом другой таблицы.
Ключевой поле может иметь определенный смысл, как например ключ ISBN в таблице TITLES. Однако, очень часто ключевое поле не несет никакой смысловой нагрузки и является просто идентификатором объекта в таблице. Во многих случаях удобно использовать в качестве ключа поле счетчика (Counter field). При этом вся ответственность по поддержанию уникальности ключевого поля снимается с пользователя и перекладывается на процессор баз данных. Поле счетчика представляет собой четырехбайтовое целое число (Long) и автоматически увеличивается на единицу при добавлении пользователем новой записи в таблицу.
Данные запоминаются в таблице в том порядке, в котором они вводятся пользователем. Это, так называемый, физический порядок следования записей. Однако, часто требуется представить данные в другом, отличном от физического, порядке. Например может потребоваться просмотреть данные об авторах книг, упорядоченные по алфавиту. Кроме того, часто необходимо найти в большом объеме информации запись, удовлетворяющую определенному критерию. Простой перебор записей при поиске в большой таблице может потребовать достаточно много времени и поэтому будет неэффективным.
Одними из основных требований, предъявляемым к системам управления базами данных, являются возможность представления данных в определенном, отличном от физического, порядке и возможность быстрого поиска определенной записи. Эффективным средством решения этих задач является использование индексов.
Индекс представляет собой таблицу, которая содержит ключевые значения для каждой записи в таблице данных и записанные в порядке, требуемом для пользователя. Ключевые значения определяются на основе одного или нескольких полей таблицы. Кроме того, индекс содержит уникальные ссылки на соответствующие записи в таблице. На рис.1.12 показан фрагмент таблицы CUSTOMERS, содержащей информацию о покупателях, и индекс IDX_NAME, построенный на основе поля Name таблицы CUSTOMERS. Индекс IDX_NAME содержит значения ключевого поля Name, упорядоченные в алфавитном порядке, и ссылки на соответствующие записи в таблице CUSTOMERS.
Рис.1.12. Связь между таблицей и индексом.
Каждая таблица может иметь несколько различных индексов, каждый из которых определяет свой собственный порядок следования записей. Например, таблица AUTHORS может иметь индексы для представления данных об авторах, упорядоченные по дате рождения или по алфавиту. Таким образом, каждый индекс используется для представления одних и тех же данных, но упорядоченных различным образом.
Вообще говоря, таблицы в базе данных могут и не иметь индексов. В этом случае для большой таблицы время поиска определенной записи может быть весьма значительным и использование индекса становиться необходимым. С другой стороны, не следует увлекаться созданием слишком большого количества индексов, так как это может заметно увеличить время необходимое для обновления базы данных и значительно увеличить размер файла базы данных.
При разработке приложений, работающих с базами данных, наиболее широко используются простые индексы. Простые индексы используют значения одного поля таблицы. Примером простого индекса в базе данных BIBLIO.MDB может служить код ISBN, идентификатор автора Au_ID или идентификатор издательства PubID.
Хотя в большинстве случаев для представления данных в определенном порядке достаточно использовать простой индекс, часто возникают ситуации, где не обойтись без использования составных индексов. Составной индекс строится на основе значений двух или более полей таблицы. Хорошей иллюстрацией использования составных индексов может служить база данных родственников при генеалогических исследованиях какой-либо фамилии. Понятно, что использование в качестве простого индекса фамилии человека в данном случае недопустимо. Даже использование составного индекса, основанного на полях имени, фамилии и отчества может быть неэффективным, так как и в этом случае все равно возможно существование достаточно большого числа однофамильцев. Выходом из положения может быть использование составного индекса, основанного, например, на следующих полях таблицы: имя, фамилия, отчество, город и номер телефона.