Wykład XXIV Bazy danych

Funkcje DBMS

utworzenie nowej bazy danych i określenie jej schematu

(logicznej struktury) oraz modyfikowanie schematu istniejącej

bazy danych za pomocą języka definiowania danych (data

definition language)
możliwość tworzenia zapytań (query - kwerend) oraz

aktualizowania

danych

(dopisywanie,

usuwanie,

modyfikowanie) za pomocą języka zapytań (query language)

zwanego inaczej językiem operowania danymi (data

manipulation language)
możliwość przechowywania ogromnej ilości danych (> GB, TB)

przez długi czas, wraz z ochroną przed niepowołanym

dostępem
sterowanie jednoczesnym dostępem do danych przez wielu

użytkowników

Relacyjne systemy baz

danych

1970, Ted Codd
prezentowanie użytkownikowi danych
w

postaci

tabel

(relacji)

bez

znajomości wewnętrznej struktury
zapytania wyrażane w języku bardzo
wysokiego

poziomu

np.

SQL

(structured query language – język
zapytań strukturalnych)

Przykład

Relacja Student służąca do gromadzenia
informacji o studentach Wydziału Transportu:

tabela – relacja, kolumny – atrybuty relacji,
wiersze – krotki

Nr ewid

Nazwisko

Miejscowość

12345

Kowalski

Radom

67890

Nowak

Warszawa

...

Zapytanie o adres

Kowalskiego:

SELECT miejscowość
FROM Student
WHERE nazwisko = ’Kowalski’

1. Sprawdź wszystkie krotki relacji wskazanej w

klauzuli FROM

2. Wyszukaj krotki spełniające warunek wskazany w

klauzuli WHERE

3. Sformułuj odpowiedź zawierającą wybrane krotki z

uwzględnieniem atrybutów wskazanych w klauzuli

SELECT

Architektura DBMS

dane
opis danych – nazwy relacji,

nazwy atrybutów relacji, typy

atrybutów, indeksy (struktury

danych pomagające w szybkim

odnajdowaniu

właściwych

danych)
motor

bazy

danych

–

składowa realizująca dostęp do

danych, może wykorzystywać

system

plików

systemu

operacyjnego,

często

bezpośrednio

zarządzają

pamięcią

dyskową

(efektywność!)

procesor zapytań – przekształca zapytanie lub operację na

bazie danych, wyrażoną zazwyczaj w języku bardzo wysokiego

poziomu (np. SQL) w ciąg poleceń żądających dostarczenia

określonych danych, wykonuje optymalizację zapytania

Architektura DBMS

moduł zarządzania transakcjami – gwarantuje

spójność

systemu

(brak

kolizji

jednocześnie

przetwarzanych zapytań, bezpieczeństwo danych nawet

w przypadku awarii systemu), tworzy grupy operacji

(transakcje) – niepodzielne (przeprowadzone w całości

albo wcale), spójne (po zakończeniu gwarantują

niesprzeczność danych), izolowane (bez wzajemnego

oddziaływania z innymi transakcjami), trwałe (bez

możliwości utraty danych nawet z powodu awarii)
wejścia do DBMS – zapytania (bezpośrednie lub przez

programy), aktualizacje (bezpośrednie lub przez

programy), modyfikacje schematu (wykonywane przez

administratora)

Architektura klient-serwer

DANE

MOTOR B.D.

SERWER SQL

KLIENT SQL

INTERFEJS

KLIENT SQL

INTERFEJS

KLIENT SQL

INTERFEJS

redakcja

zapytania

prezentacja

wyniku

przesłanie

odpowiedzi

przesłanie

zapytania

realizacja

zapytania

Modelowanie baz danych

– diagramy związków encji

zbiory encji (entity sets) – klasy obiektów świata

rzeczywistego
atrybuty (attributes) – właściwości encji (cechy obiektów)
związki (relationships) – połączenia między zbiorami encji

Liczebność związków

wiele do wiele ( –  ) – z każdą encją zbioru encji C jest

związanych wiele encji zbioru encji D oraz z każdą encją
zbioru encji D jest związanych wiele encji zbioru encji C

wiele do jeden ( – 1) – z każdą encją zbioru encji C jest

związana dokładnie jedna encja zbioru encji D ale z każdą
encją zbioru encji D jest związanych wiele encji zbioru
encji C (strzałkę stawia się po stronie „jeden”)

jeden do jeden (1 – 1) – z każdą encją zbioru encji C jest
związana dokładnie jedna encja zbioru encji D oraz z każdą
encją zbioru encji D jest związana dokładnie jedna encja
zbioru encji C

Klucze

atrybuty

lub

zbiory

atrybutów

jednoznacznie

identyfikujące

encję

wewnątrz zbioru encji
Jeżeli jest możliwych do ustalenia więcej
kluczy, wybiera się jeden z nich jako klucz
główny (primary key)

Zasady projektowania

dokładność

–

zbiory

encji

powinny

odzwierciedlać świat rzeczywisty
unikanie  redundancji  (nadmiarowości)  –
np.  Przedmioty  mogłyby  posiadać  atrybuty
tytuł i nazwisko wykładowcy
prostota  –  nie  należy  wprowadzać  do
projektu elementów niepotrzebnych
dobór  właściwych  elementów  (atrybut  –
zbiór encji – związek)

Relacyjny model danych

relacja – dwuwymiarowa tabela, w której wpisuje się

dane
atrybut – nazwa kolumny relacji
schemat relacji – nazwa relacji oraz zbiór jej

atrybutów np.:

Student(nr

ewid,

nazwisko,

miejscowość)

krotka – wiersz relacji zawierający dane np.:
(12345, Kowalski, Kalisz)
dziedzina atrybutu – typ elementarny, do którego

należą wartości odpowiedniej składowej każdej krotki
instancja relacji – zbiór krotek danej relacji

Transformacja diagramów

związków encji do projektu

relacyjnego

zbiór encji  relacja (o tej samej nazwie i z tym samym zbiorem atrybutów)

Wykładowcy

nazwis

tytuł

Abacki

prof.

Bebacki mgr
...

...

Transformacja diagramów

związków encji do projektu

relacyjnego

związek encji

– wiele do wiele  relacja o

schemacie zawierającym klucze

relacji uczestniczących w związku

oraz własne atrybuty związku

nazwa

Przedmioty

uzyskał

ocenę

stopień

Studenci

nr albumu

. . .

Ocena

album

studen

nazwa

przedmi

otu

stopi

eń

12345

j.prog.

5,0

12345 syst.oper.

4,0

67890

j.prog.

4,5

...

Transformacja diagramów

związków encji do projektu

relacyjnego

związek encji

– wiele do jeden i jeden do jeden  włączenie

klucza relacji „jeden” do relacji „wiele”

Przedmiot

nazwa

ewid

wykł

j.prog.

syst.op

er.

podst.i

nf.

...

Przykład. Baza ocen

studentów Wydziału

Transportu – schemat

relacyjny

Wykładowca(

id: integer,
nazwisko: string,
tytuł: string)

Przedmiot(

id: integer,
nazwa: string,
id_wykładowcy:

integer)

Student(

id: integer,
nazwisko: string,
miejscowość: string)

Ocena(

id_studenta: integer,
id_przedmiotu:

string,
stopień: real)

Przedmiot.id_wykładowcy  Wykładowca.id

Ocena.id_studenta  Student.id

Ocena.id_przedmiotu  Przedmiot.id

Algebra relacji

działania

teoriomnogościowe

(oba

schematy relacji R i S muszą mieć
identyczne zbiory atrybutów)

–

suma relacji R  S (zbiór elementów, z których

każdy należy do R lub do S lub do obu naraz)

–

przecięcie relacji R  S (zbiór elementów

występujących zarówno w R i S)

–

różnica relacji R – S (zbiór elementów z R, które
nie należą do S)

Algebra relacji

rzutowanie



A,A2,..,An

(R)

–relacja

powstająca

przez

pozostawienie atrybutów A

, A

, ..., A

, np.: 

nazwisko,

miejscowość

(Student)

selekcja 

(R) – podzbiór krotek relacji R spełniających

warunek C, np.: 

miejscowość=Opole

(Student)

iloczyn kartezjański R  S (zbiór wszystkich możliwych par

uporządkowanych, w których pierwszy element należy do R,

a drugi do S, krotka wynikowa zawiera wszystkie składowe

krotek, które wchodzą do pary)
złączenie naturalne R  S – połączenie w pary tych krotek,

które mają identyczne wartości dla określonych atrybutów
złączenie teta R 

S – wybranie z R  S tych krotek, które

spełniają warunek Ø.

PRZYKŁAD. Nazwiska

wykładowców, którzy

postawili ocenę

niedostateczną:



nazwisko

(

id wykładowcy

(

przedmiotu

( 

stopień=2,0

(Ocena)) 

Przedmiot)  Wykładowca)

Document Outline