Dane

• ang. data; z łaciny datum - to, co jest dane;

• zapis/reprezentacja faktów. Zapis danych nie posiada kontekstu czy znaczenia;

• dane powiązane z kontekstem oraz znaczeniem przekształcają się w

informację.

Encja

• z łaciny entitas, ens - to co istnieje konkretnie, byt;

• to obiekt konkretny, wyróżnialny, mający określoną formę lub własności.

W bazach danych encja/byt reprezentowana jest przez dane, zgodnie z

przyjętą strukturą/modelem.

Atrybut

• własność encji (obiektu).

Typ danych

• forma reprezentacji danych w komputerze, zbudowane z bitów/batów.

Baza danych

• logicznie uporządkowany zbiór danych;

• zbiór danych o określonej strukturze, przyjętej z modelu danych;

• kolekcja danych, posiadających określone uwarunkowania, związki i schemat;

• kolekcja powiązanych i przechowywanych razem rekordów i plików. Plik jest zbiorem rekordów;

• baza danych posiada dwa wymiary: logiczny (jak zorganizowane są dane) oraz fizyczny (jak utrwalone są dane).

System bazy danych

• komputerowy system zajmujący się utrzymywaniem i zarządzaniem informacją;

• system bazy danych składa się z Systemu Zarządzania Bazą Danych oraz jednej lub wielu baz danych.

Element danych

• identyfikator opisujący dane w sposób użyteczny dla danego zastosowania;

• element danych opisujący najmniejszą jednostkę informacji dla BD;

• para określająca nazwę i typ przechowywanej wartości (char).

Repozytorium danych

• zbiór elementów danych i metadanych: raporty, programy, systemy.

Jednostka danych

• konkretna wartość elementu danych

Model danych

* jako architektura - zbiór zasad posługiwania się danymi:

• zbiór reguł określających strukturę danych (definicja danych);

• zbiór reguł określających operacje na danych (operowanie danymi);

• zbiór reguł określających poprawne stany bazy danych (integralność danych).

*jako projekt - zintegrowany zbiór wymagań dotyczących

danych dla określonej aplikacji.

Generacje modeli BD

• proste modele danych (struktura rekordów - pliki - operacje - odczyt/zapis);

• klasyczne modele danych (hierarchiczne, sieciowe, relacyjne);

• semantyczne modele danych (znaczenie informacji - model obiektowy).

System Zarządzania Bazami Danych

• D B M S - Data Base Management System - zbiór programów, bibliotek i narzędzi, które zwalniają programistę od pamiętania o szczegółach przechowywania i zarządzania danymi;

• Kontroluje wszelkie operacje na danych, sprawdza zgodność z modelem (schematem, relacjami, warunkami), przyjętymi zasadami bezpieczeństwa, itp.

• Podgrupy programów:

• rdzeń (realizacja podstawowych funkcji zarządzania danymi),

• interfejs (standard/język pośredniczący pomiędzy rdzeniem, a innymi programami, w tym specjalnymi narzędziami DBMS),

• narzędzia ( np. projektowanie graficzne, wizualizacja, monitoring, profilowanie zapytań, itp.);

• przykładowe programy: Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL Server, MySQL, PostgreSQL, itd.

Model warstwowy

• poszczególne warstwy mogą być w pewien sposób niezależne od siebie;

• współpraca pomiędzy nimi odbywa się poprzez uzgodnione protokoły (interfejsy) - w dowolnym czasie można podmienić daną warstwę zachowując jedynie zgodność z protokołami komunikacji między warstwami )podstawową warstwą jest warstwa fizyczna - najdalej jeśli chodzi o interakcje z użytkownikiem)

• model ANSI-SPARC umożliwia ukrycie szczegółów implementacyjnych przed użytkownikiem, warstwa fizyczna składa się z 2 podwarstw, konsekwencje tego: ¹⁾ można zmienić nośnik, w żaden sposób nie wpływając na zmianę wewnętrznej organizacji danych; ²⁾ zmiana wewnętrznej organizacji danych w żaden sposób nie wpływa na aplikację (wyższe warstwy).

Struktura danych

• forma opisująca konkretną encję, reprezentowana w formie rekordu, zbiór rekordów reprezentuje w systemie komputerowym zbiór encji w świecie rzeczywistym;

• zbiór reguł logicznej organizacji danych w bazie danych, opisujący strukturę danych.

Model płaski (prosty)

• każdy rekord to zbiór wartości, zgodnie z wymaganiami struktury;

• kolekcja rekordów, które nie zależą od siebie → żaden rekord nie jest powiązany (z uwagi na definicję struktury!) z innym rekordem.

Związki pomiędzy encjami

• związek jeden do jednego - jedna encja jest w związku z dokładnie jedną, inną encją;

• związek jeden do wielu lub wielu do jednego - jedna encja jest powiązana z wieloma, innymi encjami;

• związek wiele do wielu - wiele encji

jest powiązanych z wieloma, innymi encjami.

Modele baz danych (podział)

• Model sieciowy;

• Model hierarchiczny;

• Model relacyjny;

• Model obiektowy;

• Model relacyjno-obiektowy.

Model hierarchiczny

• Podstawą hierarchicznego model danych jest struktura danych określana jako drzewo. Począwszy od węzła (wierzchołka) podstawowego, będącego korzeniem drzewa, poprzez krawędzie - rozgałęzienia, dochodzimy do ostatnich zbiorów danych - liści. Przedstawiany poprzez związek „rodzic-potomek”. Rodzic posiada pewną liczbę potomków, potomkowie swoich potomków itd. Drzewo - posiada wiele realizacji związanych z szeregiem dodatkowych warunków. Drzewo binarne dopuszcza podział węzła tylko na dwa podwęzły;

• Kod oprogramowania: (struktury+algorytmy=programy) - kontroluje zachowane są wymagania dotyczące danych w strukturze drzewa;

• Zasady zgodności danych z wymaganiami dotyczącymi struktury wchodzą w skład tzw. warunków integralności danych;

• Operacje: zapis/odczyt drzewa/elementów drzewa (operacja związana z utrwaleniem drzewa w pamięci), wyszukanie elementu drzewa, dodanie elementu drzewa, usunięcie elementu drzewa;

• Zastosowania: ¹⁾ język znaczników [XML (ang. eXtensible Markup Language, rozszerzalny język znaczników, w którym istnieje tylko jeden główny element (root), zawierający kolejne subelementy, te natomiast mogą obejmować inne subelementy, itd.; powszechnie stosowany do przechowywania danych/informacji oraz reprezentowania wiedzy], ²⁾ Indeksowanie danych - warianty struktury danych typu drzewo.

Model sieciowy

• W modelu sieciowym możliwe jest wykorzystanie praktycznie wszystkich typów związków. Model sieciowy jest obecnie bardzo rzadko stosowany. W zakresie wielu powiązań (bez ograniczenia potomek ma tylko jednego rodzica) zastąpił go model relacyjny (dostępny poprzez o wiele prostszy interfejs).

• Wady: duże BD posiadają dużą ilość wskaźników, co ogranicza szybkość wyszukiwania.

XML

• ang. eXtensible Markup Language - rozszerzalny język znaczników;

• dokument budowany jest w oparciu o elementy identyfikowane przez znaczniki;

• dokument budowany jest zgodnie z określonymi zasadami składni oraz w oparciu o zdefiniowany alfabet, czyli znaczniki;

• wykorzystywane w dokumencie elementy języka, znaczniki, projektowane są przez użytkownika;

• jest bazą danych, ale nie jest systemem zarządzania bazą danych;

• cele: XML powinien umożliwiać tworzenie dokumentów o strukturze wyznaczanej przez definiowane znaczniki;

• Dokument XML powinien być prosty i szybki do utworzenia, czytelny dla twórcy i łatwo interpretowany przez programy komputerowe;

• XML powinien być kompatybilny z SGML;

• Dokumenty XML powinny być łatwo wymieniane przez Internet i przetwarzane oraz prezentowane w ramach sieci WWW;

• XML powinien wspomagać różne typy aplikacji;

• Liczba cech opcjonalnych XML powinna być minimalna;

• Projektowanie dokumentu XML powinno umożliwiać weryfikację jego poprawności.

Budowa dokumentu XML

• posiada strukturę fizyczną i logiczną. Fizycznie dokument XML składa się z encji, logicznie z deklaracji, elementów, komentarzy, instrukcji przetwarzania;

• składa się z 3 części: 1) prologu - deklaracja dokumentu, określająca typ i wersje, 2) elementu głównego (root)- który zawierać może kolejne elementy, oraz 3) z zera lub więcej jednostek typu „Misc” Misc ::= Comment | PI | S;

• Podstawowe znaki wykorzystywane w definicjach specyfikacji XML i jej pochodnych do określania krotności (następstwa) jednostek: ¹⁾ ? występuje raz lub wcale; ²⁾ * występuje jedno-, wielokrotnie lub wcale; ³⁾ + występuje co najmniej raz; ⁴⁾ [wartość] występuje dokładnie raz, tak jak zapisano; ⁵⁾ , lista jednostek - sekwencja rozdzielana znakiem „'” ; ⁶⁾ | zbiór jednostek do wyboru „lub”;

• Instrukcja przetwarzania (PI) - zanurzona w dokumencie XML instrukcja dla aplikacji przetwarzającej dokument. Przykładem instrukcji przetwarzania jest prolog;

• Komentarz - opis treści dokumentu XML lub inne uwagi zanurzone w dokumencie;

• Encje („entities”) - jednostki przechowywania danych, posiadają nazwę i wartość. Encje definiowane są jawnie w schemacie dokumentu. Mogą być wewnętrzne i zewnętrzne. Wewnętrzna encja ma treść taką jaka jest w niej bezpośrednio zapisana. Zewnętrzna encja odwołuje się do zewnętrznego zasobu.

• Przestrzenie nazw (namespaces) - zbiory nazw definiujące słownik możliwych znaczników.

DTD

• z ang. Document Type Definition - jest częścią rekomendacji XML i stanowi podstawowy (i prosty) sposób definicji schematu (wymagań) dotyczących danych w XML;

• wady: ¹⁾ ograniczone możliwości definicji struktury dokumentu (np. brak grupowania, referencji, opisów,itp.); ²⁾ brak typów danych innych niż tekstowy, ³⁾ brak możliwości definicji własnych typów danych; ⁴⁾ brak możliwości definicji kolejności i liczebności występowania elementów (np. liczba wystąpień od 2 do 6); ⁵⁾ niezgodność ze specyfikacją XML.

XML Schema

• umożliwia znaczną eliminację wad dużo w DTD;

• Weryfikacja poprawności danego dokumentu XML względem schematu XML Schema wymaga wskazania pliku schematu. Realizowane to jest albo poprzez program dokonujący rozbioru (pliki jako parametry) albo poprzez jawne zapisanie w dokumencie XML referencji do schematu.

XPath

• rekomendacja W3C pozwalająca na definiowanie referencji (adresu) do encji. Wykorzystywana jest często do formułowania treści wyszukiwanej w dokumencie XML.

XQuery

• pozwala definiować zmienne, funkcje, moduły, itd., jak w wielu językach programowania

Krotka

• wiersz w modelu relacyjnym;

• reprezentuje uporządkowaną listę elementów. Zapisywana jest z użyciem nawiasów „( )” oraz przecinkiem jako znakiem rozdzielającym elementy;

• Krotka n elementowa (n-krotka) to ogólnie n-tka uporządkowana

Relacja

• tabela w modelu relacyjnym (w tabeli każda dziedzina jest reprezentowana przez kolumnę (nazwa i typ));

• relacją n-członową (n ≥ 2) nazywamy dowolny podzbiór zbioru uporządkowanych n-tek.

Model relacyjny

• Model relacyjny związany jest z podstawowa strukturą danych określaną poprzez relację, najczęściej implementowany w oprogramowaniu systemów zarządzania bazami danych (SZBD);

• wszystkie dane są reprezentowane koncepcyjnie jako zbiór wartości uporządkowanych w formie wierszy i kolumn zwanych relacją, każda relacja jednoznacznie oznaczana nazwą posiada atrybut zwany kluczem głównym lub podstawowym, kolumna oznaczona kluczem głównym nie może być zerowa, nie może się powtarzać wartość wiersza;

• opisywany poprzez trzy podstawowe elementy: ¹⁾ strukturę danych (relacje, zwane również tabelami), ²⁾ reguły integralności danych, ³⁾ operatory przetwarzania danych (algebra relacyjna);

• Zasady zgodności danych z wymaganiami dotyczącymi struktury wchodzą w skład tzw. warunków integralności danych.

Warunki integralności danych:

• model hierarchiczny: każdy rekord musi posiadać własnego rodzica (z wyjątkiem korzenia); dla więcej niż 1 rodzica, rekord musi być skopiowany dla każdego rodzica oddzielnie; usunięcie rekordu oznacza usunięcie rekordów wywodzących się z niego;

• model relacyjny: każda encja, reprezentowana w modelu relacyjnym przez krotkę (wiersz) jest unikalna. Unikalność krotki w relacji możemy osiągnąć poprzez zastosowaniem pojedynczej dziedziny (atrybutu, kolumny) lub zbioru dziedzin, których wartości są niepowtarzalne; integralność referencyjna (klucze obce); integralność encji ( klucze podstawowe).

Algebra relacyjna

• wybór (z ang. select);

• rzut (z ang. project);

• unia zwana również sumą (z ang. union);

• przecięcie czyli część wspólna (z ang. intersection);

• różnica (z ang. difference);

• iloczyn zwany kartezjańskim (z ang. product);

• iloraz (z ang. divide);

• połączenie zwane również złączeniem (z ang. join).

Diagram związków encji

• encje i grupy encji (grupa encji to ogólna kategoria/klasa bytów, np. "student"; encja to konkretny byt danej kategorii),;

• atrybuty encji (cechy charakterystyczne kategorii, grupy encji);

• związki i grupy zwiazków (pomiędzy grupami encji można wyróżnić rodzaje związków;

• związek to konkretne powiązanie encji).

Normalizacja (uproszczenie) schematu baz danych

• umożliwienie reprezentacji każdej relacji bazy w formie tabeli;

• uzyskanie dużej efektywności odczytu danych;

• usunięcie niepotrzebnych zależności w relacjach związanych z operacjami dodawania, usuwania i aktualizacji danych;

• zredukowanie potrzeby rekonstrukcji relacji w przypadku konieczności dodania nowych typów danych (relacji, atrybutów, związków);

• uzyskanie schematu bazy relacyjnej stanowiącego dużą wartość informacyjną dla użytkowników.

Grupy składni języka SQL

• SQL DML z ang. Data Manipulation Language - język manipulowania danymi - polecenia odpowiadające za składowanie danych wewnątrz bazy danych (głównie dostęp do danych wewnątrz tabel);

• SQL DDL z ang. Data Definition Language - język definicji danych - pozwala na definiowanie nowych struktur danych (tabel, widoków, indeksów itp.);

• SQL DCL z ang. Data Control Language - język kontroli nad danymi - polecenia do zarządzania uprawnieniami wewnątrz bazy danych.

DML

• zapewnia dostęp do danych zgromadzonych wewnątrz tabel. W wyniku poprawnego działania (na uprawnionych wierszach) każdego z tych poleceń zmienia się postać danych zgromadzonych w bazie danych.

• SELECT - pobieranie danych z bazy;

• INSERT - wstawianie nowych wierszy;

• UPDATE - aktualizacja danych w wierszu;

• DELETE - usuwanie wiersza;

PONIŻEJ NIEPOTRZEBNE W ODPOWIEDZI, ALE PRZYDATNE DO 3 ZADANIA

• *** ad. SELECT - umożliwia dodatkowo sortowanie, grupowanie oraz zapisywanie wyników do innych kolumn:

SELECT [DISTINCT] <klauzula> FROM <klauzula>

[WHERE <klauzula>]

[GROUP BY <klauzula>]

[HAVING <klauzula>]

[UNION <subselect>]

[ORDER BY <klauzula>]

[SAVE TO TEMP <klauzula>];

• SELECT <klauzula> podaje które kolumny z jakich tabel podanych w FROM mają być uwzględnione w tabeli wynikowej

• DISTINCT - użyte informuje o tym, że powtarzające się wiersze mają być usunięte

• FROM - podaje z jakich tabel dane będą pobierane, gdy tabel jest > 1 SELECT wyznacza produkt kartezjański

• WHERE - podaje warunek (logiczny) który każdy z wierszy powinien spełniać, aby mógł zostać wyświetlony w tabeli wynikowej

• GROUP BY - pozwala na połączenie wielu wierszy w jeden wiersz, pogrupowany wg zadanej kolumny

• HAVING - wybiera grupy pojawiajace sie jako rezultat GROUP BY (podobne do WHERE przy pojed. Wierszach)

• UNION - odpowiada relacyjnemu operatorowi unii <subselect> jest zwykłym wywołaniem SELECT FROM WHERE ... użytym wewnątrz innej instrukcji SELECT

• ORDER BY - powoduje porządkowanie tabeli wynikowej wg podanej kolumny i zależności (ASC, DESC)

• LIMIT n - ogranicza liczbę wyświetlanych krotek do n pierwszych

• OFFSET m - powoduje wyświetlanie krotek począwszy od m- tej (głównie w połączeniu z LIMIT)

• SAVE TO TEMP - pozwala na zapisanie wyniku w tabeli tymczasowej

Wyzwalacze

• (TRIGGER) są zdarzeniami, które można przypisać w określonym miejscu do tabeli;

• W przypadku wystąpienia warunku określonego do wyzwolenia triggera wywołana zostanie określona funkcja.

CREATE TRIGGER name

{ BEFORE | AFTER }

{ event [ OR ... ] }

ON table

[ FOR [ EACH ] { ROW |STATEMENT }]

EXECUTE PROCEDURE

funcname( arguments )

• Wyzwalacze usuwa się podając nazwę tabeli, na której on działa:

DROP TRIGGER triggername ON tablename

• Jedyna modyfikacja dotyczy zmiany nazwy triggera

ALTER TRIGGER name ON table RENAME TO newname

Przyznawanie i odbieranie uprawnień

• GRANT - przyznawanie uprawnień

GRANT { { SELECT | INSERT | UPDATE | DELETE | RULE | REFERENCES | TRIGGER } [,...] | ALL [ PRIVILEGES]} ON [TABLE] objectname [,...] TO {username | GROUP groupname | PUBLIC } [,...]

• REVOKE - odbieranie uprawnień

REVOKE { { SELECT | INSERT | UPDATE | DELETE | RULE | REFERENCES | TRIGGER } [,...] | ALL [ PRIVILEGES]} ON [TABLE] object [,...] FROM {username | GROUP groupname | PUBLIC } [,...]

• GRANT i REVOKE zarządza uprawnieniami na 4 poziomach:

poziom globalny - uprawnienia do wszystkich baz danych na serwerze;

poziom bazy danych - uprawnienia do wszystkich tabel w danej bazie;
poziom tabeli - uprawnienia do wszystkich kolumn w danej tabeli;

poziom kolumny - uprawnienia do pojedynczych kolumn w danej tabeli.

Transakcja

• zbiór operacji na bazie danych, które stanowią w istocie pewną całość;

• warunki jakie powinny spełniać transakcje szczegółowo opisują zasady ACID

Funkcje agregacji

• za pomocą funkcji agregacji dostępnych w języku SQL, można badać różne statystyki dla zbiorów wartości:

COUNT (*)

MIN (nazwa kolumny)

MAX (nazwa kolumny)

AVG (nazwa kolumny)

Formy SQL

• SQL interakcyjny (autonomiczny) - Wykorzystywany jest przez użytkowników w celu bezpośredniego pobierania lub wprowadzania informacji do bazy. Przykładem może być zapytanie prowadzące do uzyskania zestawienia aktywności kont w miesiącu. Wynik jest wówczas przekazywany na ekran, z ewentualną opcją przekierowania go do pliku lub drukarki.

• CLI - język poziomu wywołań:

• SQL dynamiczny - generowany jest w trakcie pracy aplikacji. Wykorzystuje się go w miejsce podejścia statycznego, jeżeli w chwili pisania aplikacji nie jest możliwe określenie treści potrzebnych zapytań - powstaje ona w oparciu o decyzje użytkownika. Tę formę SQL generują przede wszystkim takie narzędzia jak graficzne języki zapytań. Utworzenie odpowiedniego zapytania jest tu odpowiedzią na działania użytkownika.

• SQL statyczny - nie ulega zmianom i pisany jest wraz z całą aplikacją, podczas której pracy jest wykorzystywany. Nie ulega zmianom w sensie zachowania niezmiennej treści instrukcji, które jednak zawierać mogą odwołania do zmiennych lub parametrów przekazujących wartości z lub do aplikacji. Statyczny SQL występuje w dwóch odmianach.

• SQL wbudowany (embedded) - oznacza włączenie kodu SQL do kodu źródłowego innego języka. Większość aplikacji pisana jest w takich językach jak C++ czy Java, jedynie odwołania do bazy danych realizowane są w SQL. W tej odmianie statycznego SQL-a do przenoszenia wartości wykorzystywane są zmienne.

POLECEŃ NIE DOPISYWAŁAM WIĘCEJ, BO TROCHĘ BY TO ZAJĘŁO. WYSTARCZY PRZESTUDIOWAĆ TREŚĆ LABORATORIÓW. ;)

Natalia

---