1

SYSTEM PLIKÓW



powiązane ze sobą informacje
przechowywane są oddzielnie
(różne pliki)



te same dane są powielane w
wielu różnych plikach
(np.różnych formatach)



coraz większa liczba informacji
przestaje być możliwa do
zarządzania w sposób efektywny



wielodostępowość, prawa i
transakcje

2

DBMS-SZBD



Współdzielenie danych

Efektywne mechanizmy wielodostępu. 

Model klient-serwer: programy używane przez użytkowników (klienci)

są oddzielone od programu bezpośrednio wykonującego operacje na

danych (serwera);



umożliwia to uruchamianie klientów na innych komputerach niż serwer,



zwiększa bezpieczeństwo,



odciąża serwer od końcowej obróbki i prezentacji danych.



Integracja danych

Centralne składowanie wszystkich danych dotyczących danego obszaru

działalności umożliwia uniknięcie zbędnych powtórzeń tych samych

informacji



Integralność danych (prawidłową postać)



Bezpieczeństwo danych

Autoryzacja użytkowników

Brak dostępu do „maszyny”



Abstrakcja i niezależność danych

Ukrycie wew. mechanizmów działania systemu przed użytkownikiem

3

MODELE DANYCH

1. Hierarchiczny model danych
2. Sieciowy model danych
3. Relacyjny model danych
4. Obiektowy model danych
5. Obiektowo-relacyjny model danych

4

Hierarchiczny model danych

(podobny do systemu plików)

Używa dwóch struktur danych:



rekordu;

Nazwana struktura danych tj. zbiór nazwanych pól

określonego typu

- związków nadrzędny-podrzędny;

Związek jeden-do-wiele między dwoma typami rekordów.
Typ rekordu po stronie jeden w związku jest typem

nadrzędnym

.

rekordy przypominają strukturę drzewa

5

Hierarchiczny model danych

Obywatel

Jan Nowak

Barbara ZyskAndrzej Kruk

dziecko

Kamil Nowak

dziecko

Kamil Nowak

Kamil Nowak

REDUNDANCJA

DANYCH

6

Hierarchiczny model danych

Operowanie danymi:



Wykonywane przez wbudowane funkcje dostępu

do bazy danych bądź procedury tworzone

przez zaawansowanych użytkowników



typowe operacje na danych w tym modelu to:

a) wyszukiwanie rekordów określonego typu,

podrzędnych względem danego rekordu, i

spełniających warunki dotyczące zawartości

określonych pól;

b) usuwanie lub dodawanie rekordów i edycja ich

pól

7

Hierarchiczny model danych

Integralność danych

1)

Każdy rekord (z wyjątkiem korzenia) musi być powiązany z

rekordem nadrzędnym właściwego typu:



nie można wstawić rekordu podrzędnego bez jego powiązania z

rekordem nadrzędnym



usunięcie rekordu nadrzędnego wiąże się z usunięciem

wszystkich względem niego podrzędnych.

2) Zawartość każdego pola rekordu musi odpowiadać typowi

danych

z definicji danego typu rekordu.

3) Jeżeli podrzędny typ rekordu musi mieć więcej niż jeden

rekord nadrzędny musi zostać powielony dla każdego

rekordu nadrzędnego

PODOBNY DO SYSTEMU PLIKÓW

Przykładem modelu hierarchicznego są dokumenty XML

8

Sieciowy model danych

rozwinięcie hierarchicznego modelu danych

Używa dwóch struktur danych:



rekordu;

Nazwana struktura danych tj.zbiór nazwanych pól

określonego typu gdzie typ może być typem złożonym
i składać się z kilku typów prostych

- kolekcji („set”);

Jest opisem związku jeden do jednego,jeden-do-wiele,

wiele do wielu między dwoma typami rekordów

SAMI DEFINIUJEMY CAŁĄ STRUKTURĘ: BUDOWĘ REKORDÓW,

BUDOWĘ WEWNĘTRZNĄ TYPÓW PÓL I KOLEKCJE.

9

Sieciowy model danych

Operowanie danymi:



Nawigacja po danych



Sprowadzanie („wyciąganie”)
zawartości bieżących rekordów



Modyfikacje zawartości wystąpień
rekordów i kolekcji

10

Sieciowy model danych

Integralność danych dotyczy określenia:

- członkowstwa w kolekcji:



wymagane



opcjonalne-może nie mieć kolekcji;

- trybu wstawiania;



automatyczny – wstawianie w bieżącej

kolekcji,



ręczny – musimy wskazywać gdzie ma być

wstawiony



sprawdzanie zgodności typów:

integer, char itp.



unikalność pól kluczowych

11

Relacyjny model danych



Opracowany w latach 70 przez E. F.
Codda



Jest do dziś podstawą architektury
większości popularnych SZBD

Model relacyjny oparty jest tylko na

jednej podstawowej strukturze danych -
RELACJI. Jest nią tabela.

12

Relacyjny model danych

RELACJA (tabela) musi spełniać następujący zbiór zasad:

1. Każda relacja (tabela) w bazie danych ma własną, unikalną

nazwę

2. Każda kolumna w relacji (tabeli) ma jednoznaczną nazwę w

ramach tabeli

3. Wszystkie wartości w danej kolumnie muszą być tego

samego typu – muszą należeć do dziedziny.

4. Porządek kolumn w relacji (tabeli) jest nieistotny.

5. Każdy wiersz w relacji musi być rożny. Wiersze relacji(tabeli)

nazywa się „encjami”

klucz główny -kolumna (lub kolumny), której wartości

jednoznacznie identyfikują wiersz

6. Porządek wierszy nie jest istotny.

7. Każde pole (przecięcie wiersza z kolumną) zawiera wartość

„atomową” z dziedziny określonej przez kolumnę. Brakowi

wartości odpowiada wartość specjalna NULL, zgodna z

każdym typem kolumny

13

Relacyjny model danych

Klucze główne:

Każda relacja musi mieć klucz główny

Klucz główny to jedna lub więcej kolumn tabeli, w których wartości

jednoznacznie identyfikują każdy wiersz tabeli

Dziedzina:

Zbiór danych tego samego typu ze wszystkimi wartościami mogącymi

wystąpić

w wybranej kolumnie.

Klucze obce:

To sposób na łączenie danych przechowywanych w różnych tabelach.

Połączenie to funkcjonuje na zasadzie połączenia klucza obcego jednej

tabeli i klucza głównego drugiej. Wynika stąd, że dziedzina klucza obcego

musi być taka sama jak klucza głównego

Wartość null

Specjalna wartość dla wskazania niepełnej lub nieznanej informacji.

Wprowadza pewną niejednoznaczność do logiki dwuwartościowej (prawda,

fałsz). Konieczność istnienia jest dyskusyjna.

14

Relacyjny model danych

Operowanie danymi

1.

Wstawianie danych

2.

Usuwanie danych

3.

Modyfikacja danych

4.

Wyszukiwanie danych –

oparte na tzw.

algebrze relacyjnej

15

Relacyjny model danych

Selekcja:



jest operacją jednoargumentową

(wykonywana na 1 relacji)



jest określona przez warunek dotyczący

zawartości kolumn danej relacji.



wynikiem jej jest nowa relacja zawierająca

wszystkie encje (wiersze) „wejściowej”

relacji, których wartości kolumn spełniają

założony warunek.



jest to „cięcie poziome” relacji

16

Relacyjny model danych

Rzut:



Jest operacją jednoargumentową
(wykonywana na 1 relacji)



Jest określona jako podzbiór zbioru
kolumn danej relacji,



Wynikiem jest relacja składającą się z
podzbioru kolumn „wejściowej”
relacji.



Jest to „cięcie pionowe” relacji

17

Relacyjny model danych

Iloczyn kartezjański



Operacja dwuargumentowa (2
relacje)



Wynikiem jest relacja, której wiersze
są zbudowane ze wszystkich
kombinacji par wierszy relacji
wyjściowych

18

Relacyjny model danych

Równozłączenie:



Argumentami są dwie relacje,

posiadające kolumny o tych samych

dziedzinach np. klucz główny jednej z

nich i klucz obcy drugiej.



Wynikiem jest relacja otrzymana z

iloczynu kartezjańskiego relacji

„wejściowych” i warunku równości

tych ,,wspólnych'' atrybutów.

19

Relacyjny model danych

Złączenie naturalne

- Argumentami są dwie relacje, posiadające kolumny o

tych samych dziedzinach np. klucz główny jednej z

nich i klucz obcy drugiej.



Wynikiem jest relacja otrzymana z iloczynu

kartezjańskiego relacji „wejściowych” i warunku

równości tych ,,wspólnych'' atrybutów oraz rzutowania

usuwającego powtarzające się kolumny

- Wartości pustych kolumn uzupełnianie są wartościa

NULL

Lewostronne

– dodawane są „nie pasujące” wiersze z

pierwszego argumentu

Prawostronne

- dodawane są „nie pasujące” wiersze z

drugiego argumentu

Obustronne

– dodawane są „nie pasujące” wiersze z

obydwu argumentów

20

Relacyjny model danych

Suma



Argumentami są dwie zgodne relacje,

tj. o tych samych dziedzinach dla

odpowiednich kolumn



Wynikiem jest suma „pionowa”
relacji

21

Relacyjny model danych

Przecięcie



Argumentami są dwie zgodne relacje,

tj. o tych samych dziedzinach dla

odpowiednich kolumn



wynikiem jest relacja zawierająca
encje wspólne dla obu argumentów

( pozostają wiersze występujące w 2

encjach)

22

Relacyjny model danych

Różnica



Argumentami są dwie zgodne relacje,

tj. o tych samych dziedzinach dla

odpowiednich kolumn



Wynikiem jest różnica
„teoriomnogościowa”

( pozostają wiersze występujące w 1 encji a

nie występujące w 2 encji)

23

Relacyjny model danych

Integralność danych

- Integralność encji:

każda tabela musi posiadać klucz główny (unikalny, różny od null)



Integralność referencyjna:

każda wartość klucza obcego musi być równa jakiejś wartości klucza głównego

występującej w tabeli powiązanej lub NULL.

Reguły postępowania w wypadku usuwania wiersza z tabeli powiązanej:

Restricted: usunięcie wiersza jest zabronione, dopóki nie zostaną usunięte lub

odpowiednio zmodyfikowane wiersze z innych tabel, których wartości kluczy obcych

stałyby się wskutek tej operacji nieważne;

Cascades: usunięcie wiersza powoduje automatyczne usunięcie z innych tabel

wszystkich wierszy, dla których wartości kluczy obcych staną się nieważne;

Nullifies: nieważne wartości kluczy obcych ulegają zastąpieniu przez NULL.

24

Obiektowy model danych

Umożliwia korzystanie z bogatszego

repertuaru struktur danych (klas

tworzonych pod kątem potrzeb danej

aplikacji - abstrakcyjne typy danych np.

wielokąt w SIP) i wiązanie definicji danych

z metodami ich manipulacji poprzez

definiowanie metod.

- Szczegóły operacji są ukryte przed

użytkownikiem



Zagnieżdżone relacje – obiekty złożone z

podobiektów mających swoje własne

wiązania



Dziedziczenie

25

Obiektowy model danych

Obiekt

to ,,pakiet danych i procedur'

Dane to atrybuty obiektu, procedury

definiowane są za pomocą tzw.metod

Każdy obiekt ma swoją tożsamość –

identyfikator, pozwalającą go odróżnić od

innego posiadającego takie same atrybuty.

Metoda

danego obiektu może



modyfikować wartości jego atrybutów,



uzyskiwać informacje o wartościach

atrybutów



tworzyć nowe obiekty i je usuwać

constructor, destructor

26

Obiektowy model danych

Klasa

typ, wzorzec obiektów,

„definicję pewnego typu danych”.

Dziedziczenie

jest sposobem

tworzenia nowych klas, poprzez

modyfikację i/lub wzbogacenie już

istniejącej definicji klasy (lub klas:

wielokrotne dziedziczenie).

Enkapsulacja

- szczegóły

implementacji danego obiektu nie są

bezpośrednio dostępne z zewnątrz.