plik

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 2/11

Informacje o module

Opis modułu

W  tym  module  zajmiemy  się  zebraniem  najważniejszych  informacji  na
temat  baz  danych  niezbędnych  do  zrozumienia  i pełnego  wykorzystania
dalszych  modułów.  Zebrane,  najważniejsze  pojęcia  nie  zastępują  pełnego
wykładu  na  ten  temat  i nie  zwalniają  Cię  z przestudiowania  wykładu  lub
podręcznika  z zakresu  baz  danych.  Mają  one  jedynie  na  celu  zebrad
i utrwalid  najważniejsze  elementy  potrzebne  do  wykonywania  kolejnych
modułów.  Zazwyczaj  pierwsze  zajęcia  laboratorium  są  zajęciami
organizacyjnymi.

Cel modułu

Celem modułu jest utrwalenie i sprawdzenie rozumienia podstawowych
pojęd z baz danych oraz przygotowanie do pracy z kolejnymi modułami
kursu.

Uzyskane kompetencje

Po zrealizowaniu modułu będziesz:



rozumiał czym jest baza danych,



rozumiał na czym polega model relacyjnej bazy danych,



umiał swobodnie poruszad się wśród podstawowych pojęd baz
danych.

Wymagania wstępne

Ten moduł nie ma wymagao wstępnych. Możesz od razu rozpocząd pracę
z tym modułem.

Mapa zależności modułu

Przed przystąpieniem do realizacji tego modułu nie jest wymagane
zapoznanie się z materiałem zawartym w innych modułach.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 3/11

Przygotowanie teoretyczne

Podstawy teoretyczne

Na pewno pojęcie bazy danych nie jest dla Ciebie nowe. Pewnie każdy korzystał też z jakiejś bazy
danych. Czy jednak zastanawiałeś się, co to jest baza danych? Od kiedy ludzie posługują się bazami
danych? Właśnie na te i inne podstawowe pytania dotyczące pojęcia baz danych spróbujemy
odpowiedzied w tym module.

Zastanów się, co rozumiesz pod pojęciem bazy danych, co to takiego? Zapisz swoje określenie,
a następnie porównaj z naszym.

Bazą danych (ang. database) będziemy nazywad trwały, zamknięty i dobrze zorganizowany
magazyn danych. Baza danych charakteryzuje się trzema ważnymi cechami: trwałością,
ograniczonością (zamkniętością) i dobrą organizacją (co dla kogo jest dobre jest rzeczą dyskusyjną
– postaramy się jednak sprecyzowad, co dla nas będzie oznaczad dobra organizacja magazynu).

Trwałość bazy danych

Trwałośd  oznacza,  że  dane  zapisane  w bazie  danych  są  w niej  zapisane  w sposób  nieulotny.  Nie
można  zbudowad  bazy  danych  w pamięci  operacyjnej  komputera,  gdyż  po  dołączeniu  zasilania
dane w niej zapisane są  tracone. Na  trwały magazyn  danych  dobrze  natomiast  nadaje  się kamieo
(zapisy dokonane  w kamieniu  przetrwały  tysiące  lat),  papier (ten nie  jest  już tak trwały) czy  dyski
magnetyczne lub inne nośniki magnetooptyczne. Trwałośd danych zapisanych w bazie danych jest
bardzo ważnym postulatem. Wszystkie współczesne systemy baz danych muszą go spełniad.

Ograniczoność bazy danych

Ograniczonośd  oznacza,  że  w bazie  danych  nie  można  zapisad  zupełnie  dowolnych  danych.  Baza
oparta jest na pewnym modelu rzeczywistości (modelu danych). Modele te mogą byd bardzo różne
i niektóre  z nich  pokrótce  omówimy  w dalszej  części.  Model  danych  definiowany  jest  przez
projektanta bazy  danych.  Określa  on,  w jaki  sposób  dane występujące  w rzeczywistości (np.  dane
adresowe studentów) będą reprezentowane w bazie. Przyjęty model ogranicza więc (determinuje)
dane, które możemy trwale przechowywad w bazie.

Dobra organizacja bazy danych

Aby zbiór danych można było uważad za bazę danych, musi on byd odpowiednio zorganizowany.
Organizacja ta musi zapewniad możliwośd nie tylko sprawnego umieszczania danych w bazie, ale
również możliwośd odszukiwania i odczytywania danych już w niej zapisanych. Jeśli więc znalezienie
danych zapisanych w magazynie wymaga od nas miesiąca przeglądania zapisanych danych, to taki
magazyn nie może byd uznany za bazę danych.

Baza  danych  to  oczywiście  każdy  magazyn  danych  spełniający  powyższe  warunki.  Ludzkośd
dostrzegła  potrzebę  tworzenia  baz  danych  już  bardzo  dawno.  J.  Diamond  w swojej  książce  Guns,
Germs and Steel: The Fastest of Human Societies twierdzi, że bazy danych istniały od czasów, kiedy
cywilizacja  umeryjska  i egipska  zaczęły  korzystad  z pisma  klinowego  i hieroglifów  do  zapisu
informacji  w formie  trwałej  i możliwej  do  odczytania  na  każde  żądanie.  Stosowane  w tamtych
czasach nośniki danych były mało wygodne. Nasza cywilizacja przez całe wieki budowała swoje bazy
danych  wykorzystując  jako  trwały  nośnik  danych  papier.  Bazy  „papierowe”  mają  jednak  bardzo
wiele  wad,  takich  jak  duże  rozmiary  magazynu,  trudności  w wyszukiwaniu  danych,  brak
wielodostępu  itd.  Do  budowy  i obsługi  baz  danych  nadają  się  natomiast  znakomicie  maszyny
cyfrowe.  Dzisiaj  mówiąc  „baza  danych”  mamy  w zasadzie  na  myśli  komputerowe  bazy  danych.
W dalszej  części  naszych  wykładów  pod  pojęciem  bazy  danych  będziemy  więc  rozumieli  bazę
zorganizowaną i zarządzaną z wykorzystaniem komputera.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 4/11

Gdzie i w jakim celu stosuje się bazy danych
Bazy danych spotykamy właściwie na każdym kroku. Każdy na pewno korzystał z bazy papierowej
takiej  jak  encyklopedia,  książka  telefoniczna  czy  kartoteka  w bibliotece.  Bazy  danych  są  też
powszechne  w świecie  informatyki.  Większośd  systemów  informatycznych  współpracuje  z bazami
danych,  gdyż  muszą  one  przechowywad  dane.  Są  aplikacje,  których  głównym  zadaniem  jest
przechowywanie, zarządzanie i udostępnianie danych. Potocznie są one nazywane bazami danych
lub,  dla  podkreślenia  faktu  istnienia  odpowiednich  dodatków  ułatwiających  pracę,  aplikacjami
bazodanowymi.  Należy  jednak  mied  świadomośd,  że  znakomita  większośd  aplikacji  to  aplikacje,
które współpracują z bazami danych mniej lub bardziej skomplikowanymi.

Zastanowimy się teraz nad najważniejszymi cechami bazy danych, które powinna ona spełniad, aby
mogła sprostad stawianym przed nią dzisiaj wymaganiom.

Proponujemy, abyś przyjrzał się dowolnej bazie danych, z którą się spotkałeś, przeanalizował jej
cechy (te, które ma i które Twoim zdaniem powinna mied) i wypisał je. Następnie sprawdź, ile
z wypisanych przez Ciebie cech pokrywa się uznanymi przez nas za najważniejsze.

Zgodność z rzeczywistością

Postulat  zgodności  danych  zapisanych  w bazie  z rzeczywistością  jest  jednym  z ważniejszych
postulatów stawianych bazom danych. Na przykład, jeśli baza opisuje dane osobowe pracowników,
takie  jak  ich  imię,  nazwisko,  telefon,  adres  zamieszkania,  stanowisko  itd.,  to  postulat  zgodności
z rzeczywistością  oznacza,  że  w chwili,  gdy  pracownik  zmienia  stanowisko  pracy  (a  tym  samym
również telefon), to również w bazie danych dokonywane są odpowiednie zmiany danych.

Postulat  zgodności  z rzeczywistością  oznacza,  że  dane  zgromadzone  w bazie  są  danymi
prawdziwymi,  odpowiadającymi  faktycznemu  stanowi  świata,  którego  dotyczą.  Na  pewno  każdy
z nas  spotkał  się  z bazą,  która  nie  spełniała  tego  postulatu  i przechowywała  dane  dawne  już
nieaktualne.

Z takimi bazami często spotykam się dzisiaj zaglądając do oferty sklepów i firm internetowych.
Niezwykle rzadko zdarza się, aby dane podawane w bazach udostępnianych przez te podmioty były
prawdziwe. Najczęściej nie zgadzają się ani ceny towarów, ani ich dostępnośd w magazynie.

Powoduje to nie tylko stratę naszego czasu (bo i tak trzeba zadzwonid do „żywego człowieka”), ale
również utratę zaufania do firmy, która udostępnia bazę z danymi niezgodnymi z rzeczywistością.

Spełnienie  postulatu  zgodności  z rzeczywistością  nie  jest  łatwe.  Trudności  nie  leżą  w zasadzie  po
stronie  technicznej,  ale  po  stronie  ludzkiej.  Nie  można  (jak  na  razie)  całkowicie  zautomatyzowad
procesów  biznesowych  i  w każdym  z nich  niezbędnym  ogniwem  jest  człowiek.  Aby  zapewnid
zgodnośd danych przechowywanych w bazie z danymi rzeczywistymi, trzeba opracowad i stosowad
w firmie odpowiednie procedury.

Na przykład w wypadku zmiany stanowiska przez pracownika, dział kadr mógłby (obowiązkowo)
przesyład odpowiednie zgłoszenie do operatora bazy (albo wprowadzad samodzielnie) z informacją
o zaistniałych zmianach. Sposób przesyłania takiego zgłoszenia, jego zawartośd, określenie
odpowiedzialności itd. powinien byd właśnie określony w takiej procedurze.

Problem  aktualności  danych  w bazie  jest  jednym  z trudniejszych  problemów  do  rozwiązania,
szczególnie  kiedy  w przedsiębiorstwie  działa  wiele  różnych  systemów  i baz  danych.  Dlatego  też
obserwuje się dzisiaj silną tendencję do integracji różnych systemów w jeden spójny system, który
potrafiłby automatycznie  wymieniad  dane między  swymi modułami (częściami).  Rozwiązania  tego
typu  noszą  nazwę  rozwiązao  EAI  (ang.  Enterprise  Architecture  Integration)  i są  oferowane
i rozwijane przez wiodących dostawców systemów bazodanowych.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 5/11

Ilustracja fragmentu rzeczywistości

Projektując bazę danych należy pamiętad, że stanowi ona pewien model otaczającego nas świata.
Aby  baza  spełniała  swoje  zadania,  musi  byd  ilustracją  kompletnego  i dobrze  zdefiniowanego
fragmentu  rzeczywistości.  Można  oczywiście  zbudowad  działającą  bazę  danych,  która  będzie
pozwalała  na  poprawne  wprowadzanie,  usuwanie  i modyfikację  danych,  ale  która  nie  będzie
związana ze światem rzeczywistym. Przydatnośd takiej bazy stoi oczywiście pod znakiem zapytania.

Aby spełnid ten postulat, należy prawidłowo zdefiniowad dziedzinę problemową, która będzie
modelowana za pomocą bazy oraz wykonad odpowiadający tej rzeczywistośd model logiczny bazy.
Określaniem wymagao i budową modelu logicznego bazy danych będziemy się zajmowad
w module 2.

Kontrola replikacji danych

Replikacja danych oznacza reprezentowanie w bazie tego samego faktu w wielu jej miejscach lub
w różnych formach. Na przykład baza danych zawierająca informacje o dostawach towarów może
przechowywad nazwę i adres dostawcy w specjalnej liście dostawców współpracujących z naszą
firmą oraz te same dane w wykazie zamówieo. Taka sytuacja jest zazwyczaj niepożądana. Może ona
prowadzid do:



niepotrzebnego zwiększenia miejsca zajmowanego przez bazę,



niepotrzebnego angażowania mocy obliczeniowych w przeprowadzanie operacji w wielu
miejscach (np. zmiana adresu dostawcy będzie musiała byd wykonana i na liście dostawcy
i przy każdym zamówieniu),



powstania błędów i niezgodności danych gromadzonych w bazie z danymi rzeczywistymi (np.
zapomnimy o zmianie adresu dostawcy przy zamówieniach z lipca).

Czasem  jednak  zachodzi  potrzeba  replikacji  danych.  Może  ona  wynikad  ze  względów
wydajnościowych  lub  ze  względów  bezpieczeostwa.  Trzeba  jednak  zawsze  pamiętad,  że  jeśli
decydujemy  się  na  zastosowanie  (dopuszczenie)  replikacji,  to  zawsze  należy  poświęcid  jej
szczególną uwagę, aby pozostawała pod kontrolą.

Spójny model danych

Baza  danych  powinna  byd  zbudowana  na  podstawie  spójnego  modelu.  Spójny  model  danych
oznacza,  że  fragment  rzeczywistości,  którego  dotyczy  baza  został  zamodelowany  w jednym
z możliwych  modeli  oraz  że  dane  i pojęcia  (np.  pojęcie  faktury)  reprezentowane  w bazie  będą  ze
sobą połączone tworząc jedną spójną logicznie całośd.

Spójny model należy zapewnid na etapie projektowania logicznego bazy, a jego wyegzekwowanie
w czasie eksploatacji bazy jest możliwe dzięki narzuceniu na bazę odpowiednich warunków
i więzów (np. związków, o których więcej w module 2).

Współbieżny dostęp do danych

Można  sobie  oczywiście  wyobrazid  bazę  (a  nawet  znaleźd  takie  działające  bazy),  która  będzie
umożliwiad  dostęp  w danej  chwili  tylko  jednemu  użytkownikowi.  Taka  cecha  nie  powinna  nikogo
z nas  dziwid,  gdyż  wiele  baz  papierowych,  z których  korzystamy  działa  w ten  właśnie  sposób.  Nie
jest  to  jednak  wygodne,  w szczególności  jeśli  baza  ma  służyd  wielu  użytkownikom.  Problem  ten
zauważono  już  dawno  i radzono  sobie  z nim  powielając  zbiory  danych.  Na  przykład  książka
telefoniczna  jest  drukowana  w wielu  tysiącach  egzemplarzy,  dzięki  czemu  z danych  w niej
zawartych  może  jednocześnie  korzystad  wielu  użytkowników.  Nikogo  jednak  nie  trzeba
przekonywad, jak wiele wad ma to rozwiązanie.

Systemy  komputerowe  pozwalają  na  dostęp  do  danych  wielu  użytkownikom  jednocześnie.
Oczywiście  udostępnienie  danych  wielu  osobom  na  raz  stwarza  dodatkowe  problemy  związane
z zarządzaniem  dostępem  do  tych  danych  i wymaga  odpowiedniego  zaprojektowania  i organizacji
bazy danych.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 6/11

Bezpieczeństwo danych

Bazy  danych  są  dzisiaj  obecne  w bardzo  wielu  miejscach  i instytucjach,  wspomagają  nasze  życie
codzienne  i biorą  udział  w licznych  procesach  biznesowych.  Są  w nich  gromadzone  informacje
finansowe,  księgowe, dane  osobowe,  transakcje  bankowe  itp.  Z oczywistych  powodów wymagają
one  ochrony.  Dobra  baza  danych  musi  zapewniad  odpowiednie  mechanizmy  identyfikacji,
uwierzytelnienia, autoryzacji, poufności, integralności i dostępności.

Rodzaje, klasyfikacja i przykłady SZBD
Sprostanie  wymaganiom  stawianym  dzisiaj  bazom  danych  nie  jest  łatwe,  dlatego  budowane  są
złożone  systemy  zawierające  zbiór  gotowych  narzędzi  zapewniających  odpowiedni  dostęp,
manipulację i aktualizację do danych gromadzonych w systemach komputerowych. Narzędzia te to
Systemy  Zarządzania  Bazą  Danych  –  w skrócie  SZBD  (ang.  Database  Management  Systems  –
DBMS).
Do najważniejszych cech charakteryzujących SZBD możemy zaliczyd:



operowanie na dużych i bardzo dużych zbiorach danych,



zarządzanie złożonymi strukturami,



działanie w długim cyklu życia.

Schemat SZBD wraz z otaczającym go środowiskiem pokazuje poniższy Rys. 1 System Zarządzania
Bazami Danych.

Menedżer plików

Aplikacja

Zapytanie

użytkownika

Definicja

schematu

SZBD

Menedżer bazy danych

Procesor zapytań

Kompilator definicji

schematu

Dane

Rys. 1 System Zarządzania Bazami Danych

SZBD składa się z:



menedżera bazy danych (ang. DB manager) – jego rola polega na zarządzaniu obiektami
bazy danych



procesora zapytao (ang. query procesor) – jego rola polega na przetwarzaniu zapytao
(poleceo) kierowanych do bazy danych,



kompilatora definicji schematu (ang. pattern compiler) – jego rola polega na przetwarzaniu
definicji obiektów znajdujących się w bazie na postad zrozumiałą dla menedżera bazy.

Jak widad na rys. 1.1, SZBD komunikuje się jednej strony z menedżerem plików (ang. file manager),
a z drugiej z warstwą wyższego poziomu. Menedżer plików jest odpowiedzialny za obsługę
fizycznych nośników danych – zna i rozumie sposób organizacji tych nośników (systemu plików).

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 7/11

W warstwie wyższego poziomu mogą natomiast znajdowad się aplikacje użytkownika (ang.
application), zapytania formułowane przez użytkownika (ang. user query), narzędzia do
definiowania schematu bazy danych (ang. pattern description) itp.

Na rynku dostępnych jest wiele Systemów Zarządzania Bazami Danych dostarczanych przez różnych
producentów. Do najważniejszych należą:



Oracle



MS SQL Server



DB2



Sybase



Informix



Adabase



ObjectStore



MS Access

oraz wiele innych.

Kryteria doboru SZBD

Wybór odpowiedniego systemu SZBD nie jest łatwy. Przed podjęciem decyzji warto jest rozważyd
wiele aspektów związanych zarówno z tym co baza danych ma robid, jak i innymi uwarunkowaniami
po stronie dostawcy systemu i jego użytkownika.

Do najważniejszych kryteriów doboru SZBD należą:



Wydajność (ang. performance) – określa, jak szybko system będzie reagował na wydawane
mu polecenia, ile jednocześnie będzie potrafił obsłużyd zleceo czy użytkowników.



Skalowalność (ang. scalability) – określa, jak zmieni się działanie systemu (jego wydajnośd),
jeśli wzrośnie liczba użytkowników lub danych. Cecha ta określa również możliwośd adaptacji
systemu do nowych warunków obciążenia i możliwośd jego rozbudowy w celu sprostania
nowym, większym obciążeniom.



Funkcjonalność  (ang.  functionality)  –  określa,  jakie  funkcje  są  dostępne  w systemie.  Warto
zwrócid uwagę zarówno na funkcje wykorzystywane przez użytkownika, jak i administratora
czy  projektanta  takiego  systemu.  Najczęściej  brak  odpowiednich  funkcji  –  szczególnie
potrzebnych  projektantom  i administratorom  pociąga  za  sobą  koniecznośd  dokupienia
dodatkowych narzędzi i zwiększa koszty systemu.



Zgodność ze standardami – oznacza spełnienie przez system pewnych zasad i reguł uznanych
za powszechne, czyli standardów (np. standard języka, standard protokołu, itp.). Spełnienie
powszechnie  stosowanych  standardów  uniezależnia  nas od  dostawcy  systemu  i pozwala na
dokładanie  do  niego  innych  elementów  proponowanych  przez  różnych  dostawców
(oczywiście jeśli są godne ze standardem).



Łatwość  użycia  (ang.  usability)  –  jest  ważną  cechą  systemu.  Zdarzają  się  systemy  o bardzo
dobrych parametrach wydajnościowych lub dużej niezawodności, które jednak są tak trudne
w obsłudze,  że  użytkownicy  z nich  rezygnują.  Ocena  tej  cechy  zależy  od  użytkownika
systemu, jego przygotowania i doświadczenia. Jest więc cechą subiektywną i ten sam system
przez różnych użytkowników może byd zakwalifikowany jako łatwy lub trudny w użyciu.



Niezawodność (ang. reliability) – oznacza, jak często system przestaje działad. Oczywiście, im
większa  niezawodnośd  systemu,  tym  większe  są  jego  koszty  wytworzenia.  Trzeba  więc
wyważyd  odpowiednią  proporcję  między  niezawodnością  systemu  a potrzebami
użytkownika. Chod każdy chciałby, aby jego system działał bezbłędnie (był niezawodny) w jak
największym  stopniu,  to  jednak  często  jesteśmy  gotowi  zaakceptowad  przestój  systemu
trwający godzinę w zamian za przystępną cenę.



Wspomaganie (ang. support) – oznacza zapewnienie odpowiedniej pomocy przez dostawcę
systemu. Z całą pewnością jest to bardzo ważna cecha systemu. Z pewnością warto zapłacid

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 8/11

wyższą  cenę  za  produkt,  którego  producent  zapewnia  dobry  i stabilny  serwis.  Nie  ma
przecież  systemów  niezawodnych  w stu  procentach  ani  systemów,  które  nie  kryją  tajemnic
o sposobie ich użytkowania.



Środowisko (ang. environment) – określa, na jakim sprzęcie czy systemie operacyjnym będzie
działad nasz system.



Cena (ang. price) – oznacza nie tylko koszt zakupu systemu, ale również wszystkie pozostałe
koszty związane z wdrożeniem tego systemu oraz przewidywanymi kosztami jego
eksploatacji. Koszt zakupu jest często tylko elementem składowym ogólnej ceny systemu.

Użytkownicy baz danych i ich rola w systemie

Wśród najważniejszych grup użytkowników systemów SZBD możemy wyróżnid następujące grupy:



Administrator systemu (ang. system administrator) – jego zadaniem jest nadzór nad całym
systemem. To on definiuje bazy danych w systemie, zakłada użytkowników o charakterze
globalnym itp.



Administrator bazy danych (ang. database administrator) – administruje jedynie bazą, którą
ma pod swoją opieką. Ma on uprawnienia do zakładania i administrowania obiektami bazy
ale tylko w obrębie danej bazy danych.



Programista aplikacji (ang. application programmer) – jego rolą jest pisanie kodu, który
będzie wspomagał użytkowanie bazy (np. procedur składowanych).



Operator – czuwa nad codzienną eksploatacją bazy. Czuwa nad wykonaniem kopii
bezpieczeostwa i wykonuje inne proste, codzienne czynności admnistracyjne.



Użytkownik (ang. user) – to ktoś wykonujący czynności nie wchodzące w zakres obowiązków
pozostałych grup.

Modele struktury logicznej bazy danych

Modele  struktury  logicznej  bazy  danych  mogą  byd  bardzo  różne.  Modele  te  starają  się
odzwierciedlid  rzeczywistośd,  której  baza  dotyczy  oraz  mają  zasadniczy  wpływ  na  implementacje
i działanie  bazy.  Dzisiaj  najpopularniejszym  modelem  stosowanym  w SZBD  jest  model  relacyjny.
Obok  niego  funkcjonują  też  inne  modele  –  starszy  model  hierarchiczny  i zyskujący  sobie  powoli
popularnośd model obiektowy.

Model hierarchiczny

Model hierarchiczny przypomina odwrócone drzewo. Jeden z elementów pełni role korzenia,
a pozostałe tworzą gałęzie i liście. W modelu tym występują związki między obiektami zwane
związkami ojciec-syn.

Związki takie charakteryzują się tym, że obiekt nadrzędny (ojciec) może pozostawad w związku
z wieloma innymi obiektami podrzędnymi (synowie), natomiast tylko z jednym obiektem
nadrzędnym w stosunku do niego (jego ojcem).

Rys. 2. Model hierarchiczny

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 9/11

Na Rys. 2 przedstawiono przykład modelu hierarchicznego dla bazy przechowującej informacje
o wykładach, wykładowcach oraz studentach uczęszczających na te wykłady.

Model hierarchiczny ma jednak wiele wad. Do najważniejszych należą:



niemożnośd zapisania w bazie danych, które nie mają ojca (np. wykładowcy, który w danym
roku nie prowadzi wykładów),



nadmiarowośd danych (np. dane o przedmiocie są wpisane w bazie dwa razy – w wykładach
i przedmiotach),



brak możliwości obsługi bardziej złożonych związków między obiektami (np. związków „wiele
do wiele”).

Zaletą tego modelu jest łatwośd (a co za tym idzie szybkośd) dojścia do szukanych danych (idziemy
od korzenia wzdłuż gałęzi aż do celu), ale pod warunkiem, że znamy strukturę tego modelu.

Model hierarchiczny stosowany jest dziś w systemach plików (struktura katalogów ma strukturę
drzewiastą) oraz w wielu popularnych aplikacjach (np. MS Outlook, Lotus Notes).

Model relacyjny

W  celu  wyeliminowania  wad  modelu  hierarchicznego  opracowano  na  początku  lat
siedemdziesiątych  nowy  model  zwany  modelem  relacyjnym.  Podstawy  teoretyczne  dla  modelu
relacyjnego opracował dr E. Codd pracując w firmie IBM i opublikował w roku 1970 w książce pod
tytułem  Relacyjny  model  logiczny  dla  dużych  banków  danych.  Model  ten  oparty  jest  na  silnych
podstawach matematycznych, głównie teorii mnogości.

Idea modelu relacyjnego bazuje na pojęciu  relacji – czyli tabeli. Wszystkie dane w tym modelu są
przechowywane  w tabelach  (relacjach).  Tabele  te  mogą  byd  ze  sobą  powiązane  tak  zwanymi
związkami.  Rysunek  rys.  1.3  przedstawia  przykład  modelu  relacyjnego.  Zasadniczą  wadą  modeli
relacyjnych  jest  ich  znaczna  rozbieżnośd  w stosunku  do  świata  rzeczywistego,  który  mają
modelowad. Pozwalają za to na efektywne przechowywanie danych, obniżają redundancję danych
(powtarzalnośd) i pozwalają na łatwe wyszukiwanie danych.

Rys. 3. Model relacyjny

Bazy danych oparte na modelu relacyjnym są obecnie najbardziej rozpowszechnionym rodzajem
baz danych.

Model obiektowy

Obecnie technologią, która pozwala najlepiej odwzorowywad świat rzeczywisty w projektowaniu
oprogramowania, jest technologia obiektowa. O jej sukcesie świadczy popularnośd takich języków
programowania jak C++ czy Java. Technologia obiektowa jest obecnie dominującym narzędziem
przy tworzeniu dużych i złożonych projektów.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 10/11

Obiektowośd nie ogranicza się jedynie do nowego sposobu organizacji kodu w językach
programowania. Jest ona pewną ideologią w informatyce, której cechą jest chęd dopasowania
modeli pojęciowych stosowanych w informatyce do modelu świata postrzeganego przez człowieka.
Jest to kolejny krok w ewolucji kontaktów człowiek-maszyna (a ściślej programista-komputer).

Śledząc, nawet pobieżnie, rozwój języków programowania widzimy, że ewolucja ta przebiega ciągle
w stronę  ułatwiania  życia  człowiekowi.  Wynika  to  z rozwoju  technologii  i związanego  z tym
zwiększania  złożoności  modelowanych  procesów.  Bez  wprowadzania  nowych  metod,  wyższych
poziomów  abstrakcji  w projektowaniu  i programowaniu  ,  człowiek  szybko  staje  się  najsłabszym
ogniwem w procesie tworzenia oprogramowania.

Większośd  producentów  systemów  relacyjnych  baz  danych  wyposaża  obecnie  swoje  produkty
w rozszerzenia  obiektowe.  Są  one  implementowane  w różnym  stopniu  i zakresie.  Obejmują  takie
funkcje  jak  obsługa  abstrakcyjnych  typów  danych,  klas,  przechowywanie  obiektów,  wyzwalacze,
procedury  składowane.  Podstawą  takiego  systemu  jest  najczęściej  ten  sam  „silniczek”,  jaki  był
stosowany w wersji relacyjnej – dobry i sprawdzony, ale pisany z myślą o modelu relacyjnym, a nie
obiektowym.  Systemy  tego  typu  nie  spełniają  w pełni  paradygmatu  obiektowości,  mogą  byd
traktowane raczej jako rozszerzenie systemów relacyjnych o pewne atrakcyjne cechy umożliwiające
efektywne tworzenie aplikacji, a nie jako pełnowartościowe systemy obiektowe.

Systemy w pełni obiektowe zrywają natomiast z założeniami modelu relacyjnego i opierają się
w całości na technologii obiektowej. Zapewniają tradycyjną funkcjonalnośd bazy danych (trwałośd,
integralnośd danych, obsługę wielodostępu, odtwarzanie danych) przy zastosowaniu obiektowego
modelu danych. Wiele tego typu systemów obsługuje również bardziej zaawansowane funkcje jak
np. obsługa rozproszonych baz danych.

Systemy obiektowych baz danych są najlepiej dopasowane do potrzeb zorientowanych obiektowo
aplikacji  przetwarzających  duże  ilości  danych  oraz  obsługujących  wielu  użytkowników.  Istniejące
rozwiązania  obejmują  różne  zakresy  funkcjonalności  –  od  prostych  systemów  przeznaczonych  do
obsługi  małej  liczby  użytkowników,  dostosowanych  do  jednego  języka  programowania,  aż  do
bardzo  zaawansowanych  rozwiązao,  w których  wydajny  serwer  obiektowej  bazy  danych  jest
sercem całego systemu serwera aplikacji.

Należy jednak zwrócid uwagę, że systemy obiektowe ciągle stanowią przedmiot badao i nie
osiągnęły jeszcze pełnej dojrzałości.

Podsumowanie
Współczesne  systemy  informatyczne  wykorzystują  bazy  danych,  od  małych  baz  budowanych
specjalnie  na  ich  potrzeby,  aż  po  duże  i bardzo  duże  uniwersalne  bazy  i systemy  baz  danych.
W zasadzie trudno byłoby znaleźd program komputerowy, który nie korzystałby z baz danych.

Nie każdą strukturę przechowującą dane możemy jednak uznad za bazę danych. Baza danych musi
charakteryzowad się odpowiednimi cechami. Ponieważ dzisiaj przed bazami danych stawia się coraz
większe wymagania związane z wydajnością, bezpieczeostwem itd. Wymaganiom tym mogą
sprostad dopiero Systemy Zarządzania Bazami Danych, które są wyposażone w odpowiednie
mechanizmy zapewniające bezpieczeostwo, spójnośd, wydajnośd i łatwośd obsługi.

Modele baz danych są różne. Do najpopularniejszych należą model hierarchiczny, relacyjny
i obiektowy. Każdy z nich nadaje się do innych celów, a najbardziej rozpowszechnionym modelem
w bazach spotykanych w rozwiązaniach przemysłowych jest model relacyjnym. Nasze zajęcia
poświęcone są właśnie temu modelowi.

W.Dąbrowski, P.Kowalczuk, K.Markowski

Dodatek A

ITA-101 bazy danych

Podstawowe pojęcia

Strona 11/11

Uwagi dla studenta

W tym module nie jest przewidziane laboratorium. Jeśli chcesz się przekonad, czy jesteś gotowy do
wykonywania laboratoriów w kolejnych modułach, zastanów się i odpowiedz na następujące
pytania:



czy rozumiesz, czym jest baza danych,



czy potrafisz uzasadnid stosowanie baz danych do przechowywania danych zamiast
innych struktur,



czy umiesz wymienid podstawowe cechy baz danych,



czy rozumiesz założenia modelu relacyjnego?

Jeśli potrafisz na te pytania odpowiedzied twierdząco, to jesteś przygotowany do dalszej drogi przez
świat  baz  danych.  Jeśli  nie,  to  zapoznaj    się  ponownie  z uwagami  i poradami  zawartymi  w tym
module.  Upewnij  się,  że  rozumiesz  omawiane  w nich  zagadnienia.  Jeśli  masz  trudności  ze
zrozumieniem  tematu  zawartego  w uwagach,  przeczytaj  ponownie  informacje  z tego  rozdziału
i zajrzyj do notatek z wykładów.

Dodatkowe źródła informacji

1. Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom, Podstawowy wykład z systemów baz danych, WNT, 2000

Książka  zawiera  pełny  akademicki  wykład  z baz  danych.  Znajdziesz  w niej  szerokie
omówienie  wszystkich  przedstawianych  w tym  module  pojęd  wraz  z licznymi
przykładami.  Jeśli  jesteś  zainteresowany  odrobiną  teorii  i chciałbyś  dogłębnie
zrozumied jak działają bazy danych to jest to książka dla Ciebie.

2. Rebeca R. Riordan, Projektowanie relacyjnych baz danych, Microsoft Press, 2000

Książka  poświęcona  jest  praktycznym  aspektom  projektowania  relacyjnych  baz
danych  w środowisku  aplikacji  firmy  Microsoft.  Rebeca  Riordan  znana  jest
z łatwego  i zrozumiałego  języka  i łatwości  tłumaczenia  zagadnieo  trudnych.  Ten
swój  talent  wykorzystuje  również  w tej  pozycji.  Jeśli  nie  interesuje  Cię  zgłębianie
teoretycznych  podstaw  działania  baz  danych,  a bardziej  nastawiony  jesteś  na
praktyczne wykorzystanie wiedzy, to jest to książka dla Ciebie.

3. C.J.Date, Wprowadzenie do systemów baz danych, WNT, 2000

Jest  to  pełny  podręcznik  do  wykładu  z baz  danych  znanego  i cenionego  na  całym
świecie  autora.  Znajdziesz  w nim  szersze  spojrzenie  na  problematykę  budowy
i modelowania  baz  danych.  Polecamy  ją  wszystkim,  którzy  chcieliby  poszerzyd
swoje wiadomości z tego zakresu.