Главная » Бесплатные рефераты » Бесплатные рефераты по информатике »
Базы данных, основные модели их организации
![Базы данных, основные модели их организации [15.12.13]](/files/works_screen/1/58/43.png)
Тема: Базы данных, основные модели их организации
Раздел: Бесплатные рефераты по информатике
Тип: Курсовая работа | Размер: 232.82K | Скачано: 567 | Добавлен 15.12.13 в 16:08 | Рейтинг: 0 | Еще Курсовые работы
Вуз: ВЗФЭИ
Год и город: Архангельск 2012
Оглавление
I. Введение 3
II. Теоретическая часть 4
2.1. Базы данных и системы управления базами данных 4
2.2. Типы баз данных 7
2.3. Вывод 13
III. Практическая часть 14
3.1. Содержание задачи 14
3.2. Описание алгоритма решения задачи 15
IV. Список использованной литературы 19
I. Введение
Согласно концепции баз данных, основой информационных технологий являются данные, которые должны быть организованы в базы данных для адекватного отображения изменяющегося реального мира и удовлетворения информационных потребностей пользователей.
Данные — это информация, представленная в определенном виде (для компьютеров эта информация в дискретном-цифровом виде), позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и обработку.
База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области,
В современном мире роль информации сложно переоценить, владелец информации для эффективной работы с ней обязательно организует её. Системы баз данных позволяют решать задачи организации информации в различных предметных областях жизнедеятельности человека. В данной работе мы рассмотрим такие понятия как базы данных, предпосылки их появления, типы баз данных, СУБД.
В практической части работы будут представлены необходимые вычисления в ППП, как с помощью арифметических действий, так и с использованием встроенных функций. Результаты вычислений будут представлены в графическом виде.
Краткие характеристики персонального компьютера и программного обеспечения, использованных для выполнения и оформления данной работы: процессор: Intel 3,3 Ггц / оперативная память -2 Гб/ HDD – 500 Гб/ видеокарта – ATI HD5770 1024Мб/ DVD +/- RW / клавиатура / мышь/ ОС Windows Vista / Microsoft Office 2010: Word, Excel/.
II. Теоретическая часть
2.1. Базы данных и системы управления базами данных
Система с базой данных - это информационная система использующая ресурсы компьютера, в которой данные могут использоваться совместно разнообразными приложениями-программами. Это означает, что данные организованы таким образом, чтобы поддерживать не только одно конкретное приложение.
Компьютеры хранят данные в файлах. Файл представляет собой набор записей, посвященных некой общей теме. Каждая запись состоит из данных, которые разделены на поля. В традиционной файловой системе конкретные множества файлов создаются и обрабатываются конкретными приложениями. В системе с базой данных они не привязаны к конкретным поддерживающим их приложениям.
В идеале все данные, поддерживающие множество разнообразных приложений, записываются только однажды в единой базе данных. Различные приложения могут затем получать доступ к нужным им данным. Таким образом, избыточность информации устраняется, и приложения действительно начинают работать совместно. Не смотря на то что избыточность полностью устранить не возможно, сама система с базой данных контролирует избыточность и предоставляет приложениям возможность работать совместно.
Основное отличие системы с базой данных от традиционной файловой системы — это многократное и разнообразное использование одних и тех же данных. Обязанности по созданию, ведению и контролю баз данных возлагаются на нижележащий уровень программного обеспечения — систему управления базой данных (СУБД). СУБД выполняет роль посредника между пользователями приложений и данными (рис. 1.1).
Рис 1.1. Система с базой данных
Сами данные, как и прежде, хранятся в файлах. Подмножество базы данных, необходимое конкретному приложению, называется представлением. Отдельные элементы данных могут иметь различное оформление в зависимости от того, с помощью какого представления производится обращение к ним. То, что является десятичным числом в одном представлении, может трактоваться как целое в другом. Одни и те же данные могут иметь различные имена. И СУБД должна поддерживать эти разнообразные представления множества данных.
Под концепцией интегрированного использования данных множеством приложений подразумевается не только то, что различные приложения могут использовать одни и те же данные, но и то, что эти данные могут использоваться разными приложениями в одно и то же время. СУБД должна предоставлять возможность параллельного доступа к данным и управлять им. Параллельным доступом необходимо управлять, иначе данные можно легко повредить (например, в том случае, если одно приложение обновляет элемент данных, используемый в этот момент другим приложением).
Помимо параллельности СУБД должна обеспечивать гарантии безопасности и целостности базы данных. Пользователи компьютера должны иметь возможность защитить свои данные от несанкционированного доступа, а также восстановить их в случае неких системных сбоев. Централизованное обеспечение безопасности данных - важная особенность СУБД.
Таким образом, СУБД обеспечивает следующие возможности:
- интеграцию и совместное использование данных различными приложениями;
- способность поддерживать разнообразные представления одних и тех же данных;
- управление параллельным доступом к данным;
- гарантию безопасности и целостности данных.
Система с базой данных состоит из следующих компонентов.
- Пользователи - это люди, которые используют данные.)
- Приложения - это программы пользователей, которым требуются данные из системы.
- СУБД - это программное обеспечение, которое управляет доступом к данным и обеспечивает описанные выше функциональные возможности системы с базой данных.
- Данные - строки данных, хранящиеся в файлах.
- Система-хост - это компьютерная система, в которой хранятся файлы. Доступ к строкам данных осуществляется системой-хостом.
Роль СУБД состоит в том, чтобы генерировать запросы, позволяющие использовать функциональные возможности системы управления файлами системы-хоста для обслуживания различных приложений. СУБД - это дополнительный уровень программного обеспечения, надстроенный над программным обеспечением системы-хоста.
Таким образом, систему с базой данных можно представить в виде последовательности уровней (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Уровни системы с базой данных
На самом нижнем уровне находятся данные, хранящиеся в физических файлов. Это физическая память базы данных. На верхнем уровне находятся приложения с их собственными представлениями одних и тех же физических данных. Каждое представление базы данных - это определенная логическая структура, построенная из лежащих в основе физических данных. Чтобы обеспечить интерфейс между физической памятью базы данных и ее разнообразными логическими версиями (множеством поддерживаемых представлений) СУБД, в свою очередь, должна состоять из нескольких уровней.
В любой системе с базой данных есть центральный, или так называемый концептуальный уровень - логическое описание всех данных системы. Концептуальный уровень должен обладать следующими характеристиками:
- независимостью от того, как данные хранятся в действительности.
- полнотой - должен содержать описание всех данных, хранящихся в системе.
Концептуальный уровень базы данных состоит из всех объектов базы данных, доступных пользователям и их приложениям. Объект базы данных - это ее определенный логический элемент: файл, набор записей, поле, множество полей и т.п. Существует много различных типов баз данных. В зависимости от типа базы данных ее пользователям будут доступны различные типы объектов. СУБД ведет словарь данных, в котором хранится, помимо прочей информации, список существующих в настоящий момент объектов базы данных. Каждому объекту базы данных соответствует один и только один элемент в словаре данных.
Чтобы создать словарь данных, нужно задать полное описание логических объектов базы данных, которые необходимо сохранить. Такое описание носит название концептуальной схемы.
Концептуальный уровень системы базы данных, описанный в виде схемы и хранящийся в ее словаре данных, является самым низкоуровневым представлением, доступным пользователю базы данных. Пользователи базы данных намеренно полностью отстранены от решения вопросов о том, как в действительности хранятся данные на физическом уровне.
Представление данных - это отображение данных в базе данных (на концептуальном уровне), которое необходимо конкретному приложению. Одно и то же множество объектов базы данных может отображаться в различные представления. Описание соответствия между представлением и множеством объектов базы данных называется его определением. Все определения представлений хранятся в словаре данных и становятся полноправными объектами базы данных. Это дает возможность нескольким приложениям использовать одно и то же представление. Множество всех определений представлений образуют так называемый внешний уровень базы данных — интерфейс между базой данных и ее пользователями. Если концептуальная схема базы данных модифицируется, то все определения представлений, затронутых этой модификацией, необходимо будет переписать так, чтобы представление осталось для своих пользователей неизменным даже в том случае, если оно теперь основывается на совершенно иной части логической базы данных. Таким образом, приложения отстраняются от модификации базы данных на логическом уровне. Это называется логической независимостью данных.
Логическая независимость данных заключается в отстранении пользователей и приложений от изменения логического представления базы данных. Существует также другая форма независимости данных, так называемая физическая независимость данных. Она заключается в отстранении пользователей и приложений от изменения физического хранилища базы данных.
Физическое хранилище крупной базы данных часто подвергается обновлениям и изменениям, чтобы повысить производительность и отразить изменения, происходящие в реальном мире. На самом нижнем уровне СУБД должна установить соответствие между представлением базы данных в виде концептуальной схемы и ее физическим представлением. Это отображение называется внутренним уровнем системы с базой данных. Он является интерфейсом между СУБД и системой компьютера, на котором она выполняется. Если физическое хранилище базы данных меняется, то СУБД должна на внутреннем уровне вновь установить соответствие концептуальной схемы новому физическому представлению. Сама концептуальная схема должна остаться неизменной. Это позволит приложениям продолжать работать так, словно ничего не изменилось.
Таким образом, СУБД состоит из трех уровней: множества отображений концептуального уровня в представления пользователей, самого концептуального уровня и отображения концептуального уровня в физическое хранилище. Эти три уровня называются внешним, концептуальным и внутренним уровнем соответственно (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Уровни СУБД
2.2. Типы баз данных
На протяжении ряда лет было предложено несколько моделей реализации систем с базами данных: иерархический, сетевой, реляционный и объектно-ориентированный. Иерархические и сетевые базы данных на данный момент редко где используют. Подавляющее большинство новых разрабатываемых систем включает в себя те или иные аспекты реляционного подхода, но реляционные базы данных имеют и существенные недостатки, устранить которые призваны объектно-ориентированные системы.
Иерархические базы данных:
В 1968 году компания IBM предложила своим клиентам систему управления информацией (IMS). В IMS база данных была концептуально представлена в виде иерархии. Записи были организованы в наборы, которые связывались друг с другом связями.
Иерархические базы данных подходят для тех информационных систем, которые естественным образом основываются на иерархической модели. В действительности же иерархическое представление является недостаточно гибким для большинства приложений баз данных.
Сетевые базы данных:
В сетевой модели имеются две основные конструкции: записи и связи. Связь представляет собой набор физических указателей, которые задают отношения владения между наборами записей. Так, можно сказать, что клиент “владеет” набором заказов, а некий заказ “владеет” набором элементов запасов (как и в иерархической модели). Но в сетевой модели нет ограничения, требующего, чтобы владение задавалось только в одном направлении, и набор записей может участвовать в произвольном числе связей владения.
Используя сетевой подход, можно путем тщательного анализа данных устранить избыточность, и файлы системы действительно станут интегрированными. Но эта интеграция достигается за счет сложности. Сетевые базы данных характеризуются большим количеством наборов записей, каждый из которых содержит немного информации и много указателей на другие множества записей. Даже написание простейших запросов может потребовать сложной навигации от одного набора записей к другому.
Реляционные базы данных:
Реляционная модель базы данных была впервые предложена Коддом в 1970 году. Она существенно отличалась от описанных ранее моделей и в 80-х получила всеобщее признание как наиболее согласованная и удобная модель разработки СУБД.
В реляционной модели данные на концептуальном уровне представляются в виде таблиц, состоящих из строк и столбцов. Строго говоря, таблицы называются отношениями, строки - записями, а столбцы – полями, атрибутами. Поля отражают смысл значений каждого кортежа.
В реляционной базе данных связывание данных различных таблиц друг с другом осуществляется не с помощью явных указателей, а с помощью значений атрибутов-связей. В реляционной базе данных можно задавать связи между любыми двумя атрибутами, которые имеют сопоставимые значения данных. Атрибут одного отношения, состоящий исключительно из числовых значений, можно связать с любым атрибутом любого другого отношения, состоящим также исключительно из чисел. Таким образом, задание логических связей между отношениями не представляет трудности.
Реляционные системы обеспечивают гораздо более простую среду разработки, чем предыдущие подходы. Структуры данных легко создавать и понимать, кроме того, программы для манипулирования ими также пишутся достаточно просто. Поэтому в последние годы подавляющее большинство производителей современных СУБД в той или иной степени использовали реляционную модель.
Объектно-ориентированные базы данных:
Описанные выше так называемые классические подходы к реализации СУБД чаще всего подвергаются критике за то, что все они основываются на идее пассивного множества данных. В них нет средств, которые позволяют моделировать реальное поведение данных. Кроме того, их семантические возможности также весьма ограничены, поэтому трудно представлять действительный смысл данных.
Объектно-ориентированная технология пытается преодолеть эти ограничения. Схема объектно-ориентированной базы данных состоит из коллекции классов. Класс является коллекцией объектов, причем структура и поведение объектов одного класса одинаковы. Видимая структура объекта определяется свойствами его класса. Так, в нашей гипотетической базе данных клиент будет иметь такие свойства, как номер, имя, адрес, статус и т.д. Поведение объекта задается с помощью методов его класса. Метод - это, по сути, некая операция, которую можно применять к объекту. Он представляет то, что, по-нашему мнению, должен делать объект.
Важным свойством объектно-ориентированной базы данных является то, что пользователю не нужно знать об взаимодействии объектов. Различные семантические правила, руководящие использованием объектов, также могут быть скрыты от пользователя.
Этого же можно добиться и в традиционных базах данных с помощью написания приложений, которые предоставляют пользователям базы данных интерфейс, производящий определенные действия, основанные на работе других частей базы данных. В объектно-ориентированной базе данных подобная деятельность может быть частью определения объекта базы данных (т.е. частью базы данных), а не отдельно составленных приложений. Используя объекты и методы, можно хранить и неоднократно использовать не только структуру объекта базы данных, но и его поведение.
2.3. Вывод
Глобальная интеграция информационных систем, огромные темпы наращивания объемов данных и требования одновременной работы с ними различным пользователям – приводит к организации данных в системы баз данных.
Возможностей файловых систем недостаточно для создания информационных программных систем содержащих большие массивы данных. Естественные требования, крупных корпораций и государства при построении информационных систем, к средствам управления данными во внешней памяти приводят к необходимости наличия систем управления базами данных.
III. Практическая часть
3.1. Содержание задачи
Рассмотрим задачу. Вариант 5.
Охранное предприятие ООО «Пардус» выполняет охрану объектов в соответствии с заключенными договорами. Данные для выполнения расчетов представлены на рис. 16 и 17.
Для решения задачи необходимо:
- Построить таблицы по приведенным данным на рис. 16 и 17.
- Организовать межтабличные связи для автоматического формирования общей стоимости охраны объектов, включая аренду дополнительного оборудования.
- Сформировать и заполнить таблицу с данными о расчетах дохода от предоставления охранных услуг за месяц по каждому объекту и по всем организациям в целом (рис. 18).
- Результаты расчетов доходов от предоставления охранных услуг представить в графическом виде.
Характеристика охраняемых помещений
|
Наименование организации |
Общая площадь охраняемых помещений, кв.м |
Используемое дополнительное оборудование |
Количество оборудования, шт |
|
ООО «Скорпион» |
102,55 |
Оптико-электронные извещатели |
7 |
|
ООО «Водолей» |
96,27 |
Оптико-волоконные извещатели |
6 |
|
ООО «Андромеда» |
84,69 |
Вибрационные извещатели |
5 |
|
ООО «Стрелец» |
77,13 |
Световые оповещатели |
4 |
|
ООО «Козерог» |
101,34 |
Оптико-волоконные извещатели |
7 |
|
ООО «Альтаир» |
68,46 |
Оптико-электронные извещатели |
4 |
Рисунок 16 – Данные об охраняемых помещениях
Стоимость аренды, используемого охранного оборудования
|
Наименование оборудования |
Стоимость аренды 1 шт в месяц, руб |
|
Оптико-электронные извещатели |
256 |
|
Оптико-волоконные извещатели |
278 |
|
Вибрационные извещатели |
212 |
|
Световые оповещатели |
195 |
Рисунок 17 – Данные о стоимости аренды, используемого дополнительного охранного оборудования
Стоимость охраны объектов
Стоимость охраны 1 кв.м без учета дополнительного оборудования – 105 руб
|
№ п/п |
Название организации |
Стоимость охраны помещений, руб |
Стоимость аренды дополнительного оборудования, руб |
Коэффициент риска |
Общая стоимость охраны, руб |
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
1,8 |
|
|
|
|
|
|
1,6 |
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
Итого, стоимость охраны, руб: |
|
||||
Рисунок 18 – Расчет дохода от предоставления охранных услуг
3.2. Описание алгоритма решения задачи
1. Запустить табличный процессор MS Excel 2010.
2. Создать книгу с именем «ООО Пардус».
3. Лист 1, используя контекстное меню на ярлыке листа, переименовать в лист с названием «Данные об охраняемых помещениях».
4. Построить таблицу по приведенным данным на рис. 16 на листе «Данные об охраняемых помещениях».
Форматы ячеек: Наименование организации – Текстовый; Общая площадь охраняемых помещений, кв.м. – Числовой с двумя знаками после запятой; Используемое дополнительное оборудование – Текстовый; Количество оборудования, шт. - Числовой с 0 знаками после запятой.
5. Лист 2, используя контекстное меню на ярлыке листа, переименовать в Лист с названием «Данные о стоимости аренды».
6. Построить таблицу по приведенным данным на рис. 17 на листе «Данные о стоимости аренды».
Форматы ячеек: Наименование оборудования – Текстовый; Стоимость аренды 1 шт. в месяц, руб. – Денежный без обозначения единиц и с 2 знаками после запятой.
7. Лист 3, используя контекстное меню на ярлыке Листа, переименовать в лист с названием «Расчет дохода».
8. Построить таблицу по приведенным данным на рис. 18 на листе «Расчет дохода».
9. На Листе «Расчет дохода»: в ячейки с A2 по A7 ввести порядковые номера с 1 по 6.
10. На Листе «Расчет дохода»: в ячейку B2 введем формулу ='Данные об охраняемых помещениях'!A2; используя автоматическое заполнение, заполним ячейки соответствующими формулами с ячейки В2 по ячейку В7.
11. На Листе «Расчет дохода»: в ячейку С2 введем формулу ='Данные об охраняемых помещениях'!B2*'Данные о стоимости аренды'!$B$7; используя автоматическое заполнение, заполним ячейки соответствующими формулами с ячейки С2 по ячейку С7.
12. На Листе «Расчет дохода»:
В ячейку D2 введем формулу: ='Данные об охраняемых помещениях'!D2*'Данные о стоимости аренды'!B2;
В ячейку D3 введем формулу: ='Данные об охраняемых помещениях'!D3*'Данные о стоимости аренды'!B3;
В ячейку D4 введем формулу: ='Данные об охраняемых помещениях'!D4*'Данные о стоимости аренды'!B4;
В ячейку D5 введем формулу: ='Данные об охраняемых помещениях'!D5*'Данные о стоимости аренды'!B5;
В ячейку D6 введем формулу: ='Данные об охраняемых помещениях'!D6*'Данные о стоимости аренды'!B3;
В ячейку D7 введем формулу: ='Данные об охраняемых помещениях'!D7*'Данные о стоимости аренды'!B2.
13. На Листе «Расчет дохода»: в ячейку F2 введем формулу =(C2+D2)*E2; используя автоматическое заполнение, заполним ячейки соответствующими формулами с ячейки F2 по ячейку F7.
14. На Листе «Расчет дохода»: в ячейку F2 введем формулу =СУММ(F2:F7)
В результате получим таблицу вида (рис. 19):
Рис. 19 Таблица «Расчет дохода от предоставления охранных услуг»
17. По итоговой таблице на листе Расчет дохода построим гистограмму-графическое представление данных в виде столбцов.
18. На листе Расчет дохода выделить ячейки В2: В7, затем, удерживая Ctrl, выделить ячейки F2:F7, в горизонтальном меню MS Excel через закладку Вставка выберем пункты «Гистограмма-Гистограмма с группировкой».
Получим гистограмму, которую переместим на новый лист с названием Диаграмма, вид графика представлен на рис. 20
Рис. 20 Гистограмма по итогам за месяц
Практическая работа выполнена.
IV. Список использованной литературы
1. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. –Пер. с англ. –6-е изд. –К. Диалектика, 1998. Стр. 36–75.
2. Кузнецов С. Д. Основы баз данных. — 2-е изд. — М.: Интернет-университет информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 484 с
3. Фред Д. Ролланд. Основные концепции баз данных.-Пер. с англ.-“Вильямс”.
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы
SVETASVETA Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).
Чтобы скачать бесплатно Курсовые работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Важно! Все представленные Курсовые работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.
Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.
Если Курсовая работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.
Добавление отзыва к работе
Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.