ответы на госы базы данных, Информатика

Ответы на билеты по предмету: Информатика (Пример)

Содержание

1 . Понятие банка данных . Компоненты банков данных и их краткая характеристика

Банк данных (БнД) является современной формой организации хранения и доступа к информации. Это система специальным образом организованных данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

− БД создаются для многоцелевого использования.

− БД отражают определенную часть реального мира.

− БД – это специальным образом организованные данные.

− Для функционирования БнД необходима СУБД, облегчающая выполнение всех операций

Преимущества БнД:

− непротиворечивость и целостность информации

− возможность нерегламентированных запросов

− сокращается избыточность хранимых данных

− сокращение трудоемкости ведения БД

− высокое качество управления данными

Недостатки БнД:

− Сложность, сложность и дороговизна распределенных БнД

− Требуются специализированное ПО

Требования к БнД

− адекватность отображения предметной области;

− возможность взаимодействия пользователей разных категорий и в разных режимах;

− обеспечение высокой эффективности доступа для разных приложений;

− дружелюбность интерфейсов и малое время на освоение системы;

− обеспечение секретности и конфиденциальности данных ;

− обеспечение взаимной независимости программ и данных ;

− обеспечение надежности функционирования БнД

− приемлемые характеристики функционирования БнД (стоимость обработки, время реакции системы на запросы, требуемые машинные ресурсы и др.).

Компоненты Банка данных

Информационная компонента :

Ядром БнД является БД. Это поименованная совокупность взаимосвязанных данных, находящихся под управлением СУБД. (в т.ч. описания БД: информация о предметной области, необходимая для проектирования АИС, о пользователях БнД, о проектных решениях и т.д. Централизованное хранилище метаинформации называется словарем данных)

Программные средства:

Программные средства БнД представляют собой сложный комплекс, обеспечивающий взаимодействие всех частей информационной системы при ее функционировании (ОС, прикладные программы, ядро СУБД, транслятор, утилиты, генераторы форм/отчетов).

Языковые средства:

К первому поколению относят машинные языки, ко второму – символические языки ассемблера, к третьему – алгоритмические языки типа PL, COBOL и т.п. Языки четвертого поколения создавались под девизом: «люди стоят дороже, чем машины». К языкам пятого поколения относят языки систем искусственного интеллекта. Различают языки описания данных (ЯОД) и языки манипулирования данными (ЯМД) – процедурные и декларативные. Иногда в особую группу выделяют языки запросов (ЯЗ).

По форме представления различают аналитические, табличные и графические языковые средства.

Технические средства:

ЭВМ, средства хранения/отображения данных, коммуникационные средства

Организационно-методические средства:

Организационно-методические средства банка данных представляют собой различные инструкции, методические и регламентирующие материалы, предназначенные для пользователей разных категорий, взаимодействующих с банком данных .

Администраторы БнД:

Функции администратора банка данных . АБД выполняют работы по созданию и обеспечению функционирования БнД на протяжении всех этапов жизненного цикла системы.

2. Языковые средства СУБД

Широко используемым является деление языковых средств по поколениям. К первому поколению относят машинные языки, ко второму – символические языки ассемблера, к третьему – алгоритмические языки типа PL, COBOL и т.п. Языки четвертого поколения создавались под девизом: «люди стоят дороже, чем машины». К языкам пятого поколения относят языки систем искусственного интеллекта.Различают языки описания данных (ЯОД) и языки манипулирования данными (ЯМД).

Иногда в особую группу выделяют языки запросов (ЯЗ).

Первоначально под языками запросов понимали языки высокого уровня, ориентированные на конечного пользователя, предназначенные для формирования запросов к БД. Сейчас ЯЗ(язык запросов) включают в себя возможности описания данных и корректировки БД.В составе языков описания данных в зависимости от особенностей СУБД поддерживаются все или некоторые из следующих языков: язык описания схем (ЯОС), язык описания подсхем (ЯОПС), язык описания хранимых данных (ЯОХД), языки описания внешних данных (входных, выходных).

В некоторых СУБД и сами эти разновидности языков, и создаваемые с их помощью элементы ИС являются самостоятельными компонентами, в других некоторые из них могут объединены.

Языки манипулирования данными разделяются на две большие группы: процедурные и непроцедурные (SQL, QBE).

При пользовании процедурными языками надо указать, какие действия и над какими объектами необходимо выполнить, чтобы получить результат. В непроцедурных языках указывается, что надо получить в ответе, а не как этого достичь.

По форме представления различают аналитические (SQL), табличные (QBE) и графические языковые средства. Классификация языковых средств по форме представления относится как к языкам описания данных, так и к языкам манипулирования данными. Так, описание таблицы с использованием команды CREATE TABLE языка SQL является примером аналитической формы ЯОД, а описание такой же таблицы в Access и большинстве других настольных СУБД – пример табличной формы описания.

Языковые средства предназначаются для пользователей разных категорий: конечных пользователей, системных аналитиков, профессиональных программистов. Повышение уровня языковых средств, их дружелюбности приводит к тому, что все большее число функций выполняется пользователями-непрограммистами самостоятельно.

3. Классификация баз данных

По форме представления информации различают визуальные (изображение) и аудиосистемы (звук), а также системы мультимедиа (разные формы).

Эта классификация показывает, в каком виде информация хранится в БД и выдается из баз данных пользователям. По характеру организации данных БД могут быть разделены на неструктурированные (семантические сети), частично структурированные (обычный текст/гипертекст) и структурированные. Этот классификационный признак относится к информации, представленной в символьном виде. Структурированные БД требуют предварительного проектирования и описания структуры БД и только после этого могут быть заполнены данными.

Структурированные БД, в свою очередь, по типу используемой модели делятся на иерархические, сетевые, реляционные, смешанные.

Большинство структурированных систем поддерживают уровень поля, записи и файла. Полю соответствует наименьшая семантическая единица информации; совокупность полей образует запись, а множество однотипных записей представляют файл БД. Совокупность взаимосвязанных файлов БД образует БД.

Графическое представление иерархической модели представляет собой граф типа «дерево». В такой модели имеется одна вершина – корень дерева, являющаяся входом в структуру. Каждая вершина, отличная от корня, может иметь только одну исходную вершину и, в общем случае, сколько угодно порожденных вершин.Графическое представление сетевой модели представляет собой граф типа «сеть». Входом в такую структуру может являться любая вершина. Каждая вершина может иметь как несколько порожденных, так и несколько исходных вершин. Между парой вершин может быть объявлено несколько связей. Связи в иерархических и сетевых моделях описываются при проектировании БД. В БД передаются посредством адресных указателей. Основной информационной единицей в реляционных базах данных является плоская двумерная таблица. Записи имеют линейную структуру и могут содержать только простые поля. Связи между записями соответствующих таблиц определяются динамически в момент выполнения запроса. Эти связи определяются по равенству значений соответствующих полей, содержащихся в каждой из связанных таблиц. Особенностью реляционных моделей является то, что в этих системах должны использоваться теоретико-множественные ЯМД.

По типу хранимой информации БД делятся на документальные (библиографические, реферативные. Единица хранения – документ), фактографические (биографические данные) и лексикографические (классификаторы, словари).

В последние годы активно развивается объектно-ориентированный подход к созданию ИС. Объектные БД организованы как объекты и ссылки к объектам. Объект представляет собой данные и правила, которые оперируют этими данными. Объект включает метод, который является частью определения объекта и запоминается вместе с объектом. В объектных БД данные запоминаются как объекты, классифицированные по типам классов и организованные в иерархическое семейство классов. Класс – коллекция объектов с одинаковыми свойствами. Объекты принадлежат классу. Классы организованы в иерархии.

По характеру организации хранения данных и обращения к ним различают локальные (персональные), общие (интегрированные, централизованные) и распределенные базы данных.

Персональная база данных – предназначена для локального использования одним пользователем. Локальные БД могут создаваться каждым пользователем самостоятельно, а могут извлекаться из общей БД.

Интегрированные и распределенные БД предполагают возможность одновременного обращения нескольких пользователей к одной и той же информации (многопользовательский, параллельный режим доступа).

Распределенные БД, кроме этого, имеют характерные особенности, связанные с тем, что физически разные части БД могут быть расположены на разных ЭВМ, а логически, с точки зрения пользователя, они должны представлять собой единое целое.

БД классифицируются по объему (большие, очень большие, может быть даже и небольшие. Диго не уточняла).

4. Этапы проектирования баз данных

Предметной областью называется часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования. В автоматизированных информационных системах отражение предметной области обеспечивается посредством информационной модели. Выделяют три уровня моделей: логический, физический и внешний.

Даталогическая (datalogical) модель (ДЛМ) базы данных является моделью логического уровня и представляет собой отображение логических связей между элементами данных безотносительно к среде хранения. Эта модель строится в терминах информационных единиц, допустимых в той среде (СУБД) которой мы проектируем БД. Этап создания ДЛМ называется даталогическим проектированием. Описание логической структуры базы данных на языке СУБД называется схемой.

Для привязки даталогической модели к среде хранения используется модель данных физического уровня. Она определяет используемые запоминающие устройства, способы физической организации данных в среде хранения. Модель физического уровня также строится с учетом возможностей, предоставляемых СУБД. Описание физической структуры базы данных называется схемой хранения. Соответствующий этап проектирования БД называется физическим проектированием. К числу работ, выполняемых на этапе физического проектирования, относятся: выбор типа носителя, способа организации данных, методов доступа, управление размещением данных на внешнем носителе, управление свободной памятью, определение целесообразности сжатия данных и используемых методов сжатия.

В некоторых СУБД, помимо описания общей логической структуры базы данных, имеется возможность описать логическую структуру БД с точки зрения конкретного пользователя. Такая модель называется внешней, а ее описание – подсхемой.

Для того чтобы спроектировать структуру базы данных, необходима исходная информация о предметной области. Желательно, чтобы эта информация была представлена в формализованном виде. Это называют инфологической моделью (ИЛМ), или концептуальной моделью (КМ).

Концептуальная схема представляет собой описание предметной области, выполненное без жесткой ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства. Концептуальная схема должна отражать специфику предметной области, а не структуру БД.

Начальным шагом проектирования ИС является построение инфологической модели предметной области. Предварительная инфологическая модель строится еще на предпроектной стадии и затем уточняется на более поздних стадиях проектирования. Затем на ее основе строится даталогическая модель. Физическая и внешняя модель после этого могут строиться в любой последовательности по отношению друг к другу, в том числе и параллельно.

При проектировании БД возможен возврат на предыдущие уровни (для улучшения полученных характеристик или уточнения предыдущей или при выявлении противоречий в модели).

5. Инфологическое (концептуальное) моделирование

Для того чтобы спроектировать структуру базы данных, необходима исходная информация о предметной области (ПО. части реального мира, представляющей интерес для данного исследования).

Желательно, чтобы эта информация была представлена в формализованном виде. Это называют инфологической моделью (ИЛМ), или концептуальной моделью (КМ).

Концептуальное проектирование является ядром всего процесса проектирования Для того чтобы база данных адекватно отражала ПО, проектировщик должен хорошо представлять себе все нюансы, присущие ей, и уметь отобразить их в базе данных. ПО должна быть предварительно описана. Для этого может использоваться и естественный язык, но обычно используют искусственные формализованные (чаще всего – графические) языковые средства.

Построение концептуальной модели может выполняться как «вручную», так и с использованием автоматизированных средств проектирования.

Основными компонентами концептуальной модели ПО являются:

• описание объектов ПО и связей между ними;

• описание информационных потребностей пользователей;

• описание существующей ИС (документы, документооборот);

• описание алгоритмических зависимостей показателей;

• описание ограничений целостности;

• описание функциональной структуры системы, для которой создается АИС;

• требования к ИС и существующие ограничения.

К концептуальной модели предъявляются следующие требования:

• адекватное отображение ПО (язык для представления модели должен обладать достаточными выразительными возможностями для отображения явлений, имеющих место в ПО, а сама модель должна содержать всю необходимую и достаточную информацию для дальнейшего проектирования системы);

• непротиворечивость (модель отражает взгляды и потребности всех пользователей системы, поэтому целостное описание ПО должно быть проверено на непротиворечивость);

• однозначная трактовка модели всеми ее пользователями (обеспечивается формализованностью языка);

• легкость восприятия разными категориями пользователей (обеспечивается выбором соответствующего языка моделирования);

• конечность модели (четкое ограничение предметной области);

• легкость модификации (ИЛМ должна обладать свойством легкой расширяемости, обеспечивающим ввод/корректировку/удаление новых данных без изменения раннее определенных.);

• возможность композиции и декомпозиции модели (в связи с большой размерностью).

6. ER-моделирование. Нотация IDEF1X

ER-модель представляет собой графическое описание предметной области в терминах «сущность – свойство – связь». ER-модель является одним из элементов концептуальной модели. Использование ER-моделирования (особенно в сочетании с CASE-средствами) дает много преимуществ:

предписывая определенную методологию моделирования, делает анализ предметной области более целенаправленным и конкретным;
является удобным средством документирования проекта;
позволяет вести проектирование АИС без привязки к конкретной целевой СУБД

Средства моделирования IDEF1X специально разработаны для построения реляционных баз данных. Описывают взаимосвязи данных между собой. Сущность в IDEF1X (прямоугольник) описывает собой набор объектов реального мира. Имя сущности (существительное) должно отражать тип объекта. Каждая сущность обладает набором свойств, которые называются атрибутами сущности. Атрибут или набор атрибутов, которые уникальным образом определяют экземпляр сущности называется первичным ключом.

Ограничения, присущие реляционной модели:

– все атрибуты – простые, первичный ключ – один (может быть – составным)

– связь – от ключа к внешнему ключу

– в физической модели не поддерживается связь «многие-ко-многим»

В модели изображаются сущности (Entity) и связи (Relationship) между ними – (ER-модель)

Сущность изображается в диаграмме IDEF1X графическим объектом в виде прямоугольника.

Каждый прямоугольник, отображающий собой сущность, разделяется горизонтальной линией на 2 части:

– верхняя часть, в которой расположены атрибуты, выбранные в первичных ключей,

– нижняя часть, где расположены остальные атрибуты.

Типы связей:

• Идентифицирующая связь «один-ко-многим»;

• Неидентифицирующая связь «один-ко-многим»;

• Связь «многие-ко-многим».

• Обозначения сущностей:

Выдержка из текста