Липницкая О.Л., Попова Е.Э. Учебно-методический комплекс по исторической информатике

Подождите немного. Документ загружается.

при этом специалистами в области информатики. Система может

использоваться в качестве учебно-методического пособия и быть

полезна не только при проведении исследований, но и в процессе

подготовки студентов-историков, аспирантов.

Им же также разработана информационная система типа

электронного тезауруса “Археология”. Практическим выходом от

использования этой базы данных стала система из 14 указателей для

археологических словарей Украины. В частности, результаты

обработки по этой системе успешно были использованы в ходе

работы над “Словинком-довiдником з археологii”.

В последнее время ТимченкоVН.VП.Vразработан проект учебного

пятиязычного словаря по археологии Евразии, в котором

содержатся не только термины общей археологии, но и номенклатура

основных археологических памятников и культур от палеолита до

середины первого тысячелетия н.э. Помимо названий и их

взаимопереводов на русский, украинский, немецкий, английский и

белорусский языки в словаре содержатся следующие краткие

сведения о памятнике: тип памятника (городище, поселение,

могильник, курган и т.д.), археологический период (палеолит,

мезолит, неолит, бронзовый век, ранний железный век), государство,

где расположен памятник (Россия, Украина, Республика Беларусь,

Молдова и др.), краткий список литературы, в котором содержатся

основные сведения о памятнике. Возможности, предоставляемые

использованием метода базы данных (выражающиеся, в частности, в

применении стиля “меню”, разнообразных подсказок, информативных

экранных формах, реализации логики пользователя-археолога, а не

программиста) позволили существенно облегчить труд составителя

справочника и значительно сократить цикл создания словаря. Так,

вышеупомянутый терминологический пятиязычный корпус,

насчитывающий свыше 2500 названий, был создан в течение двух

месяцев.

В ходе работы над пятиязычным словарем возникла и была

частично реализована идея создания электронного корпуса

археологических терминов, который был бы ориентирован на

использование современных информационных систем и имел бы вид

“электронной книги”. Это позволило бы обойтись без дорогостоящих

бумажно-издательских технологий.

Тема 4. Основные понятия технологии баз данных.

СУБД MS Access

План лекции:

1. Базы данных: архитектура и модели данных.

2. Понятия реляционной алгебры.

3. Стандартные системы управления базами данных.

4. Структура экрана СУБД MS Access.

5. Принципиальная схема работы.

6. Объекты (базовые и производные).

7. Организация данных.

8. Режимы работы.

9. Связи между таблицами.

Вопрос 1. Базы данных: архитектура и модели данных.

Во многих исследовательских и организационных задачах любой

предметной области возникает необходимость хранения и обработки

больших объемов информации и обеспечения доступа к этой

информации различными прикладным программам. Эта задача

эффективно решается с использованием программного обеспечения,

где главную роль играют базы данных и системы управления базами

данных, обеспечивающие доступ к информации, хранимой в базе

данных.

Впервые термин "база данных" появился в 1962 году. Большая

важность проблематики, связанной с разработкой принципов и

приемов создания и использования баз данных, а также

соответствующих программных средств, привела к оформлению

технологии баз данных в самостоятельную область информатики.

Термин БД трактуется чрезвычайно многозначно.

Можно сказать, что база данных — это упорядоченная

совокупность данных, используемая при выполнении разнообразных

задач, предназначенная для получения ответов на информационные

вопросы, позволяющая извлекать, просматривать, редактировать

данные оптимальным способом.

В широком смысле можно сказать, что БД — это совокупность

сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо

предметной области или разделе предметной области. Например, база

данных поликлиники (предметная область — медицина), БД

видеофильмов (видеотека), база данных сотрудников предприятия и

т.Vд.

В данном определении нет упоминания о компьютере или

информационной технологии. Потому что, например, врач может

создать бумажную картотеку своих больных и хранить ее у себя в

кабинете. В библиотеках хранятся справочные картотеки книг и

журналов. Если же в этих учреждениях установить компьютер и

перевести содержимое карточек в электронных вид, то, создав, таким

образом, “компьютерный” банк данных, мы получаем возможность

выполнять быстрее операции учета, оформления, получения

информации (например, в поликлинике — воспроизведение и печать,

сделанных ранее кардиограмм, сравнение и анализ состояния

пациента; в библиотеке — выбор и заказ из архива читателя (его

собственной базы данных) нужных книг; поиск по компьютерному

библиографическому указателю и т.Vд.) Но многие возможности

компьютера все же остаются за рамками такого подхода.

Создавая базу данных, мы пытаемся обеспечить себе

возможность

1) упорядочивать информацию по различным признакам и

критериям;

2) быстро извлекать выборки с произвольным сочетанием

признаков.

Все это требует определенного подхода, определенных

соглашений в заполнении и получении информации. Поэтому и

возникает необходимость создания баз данных.

Итак, база данных - это совокупность определенным образом

связанных и зависимых записей различного типа, которые

характеризуют информационную модель предметной области.

Согласно теории баз данных выделяют три уровня представлений

или абстракций БД:

 концептуальный;

 уровень реализаций (логический);

 физический.

С понятием концептуальной БД и представлением реализации

связано понятие модели данных — средства представления исходных

данных и их взаимосвязи.

На уровне представления реализаций используются три основные

модели данных:

 иерархическая;

 сетевая;

 реляционная.

Для физической организации БД и обеспечения доступа к ней

используется система управления базой данных (СУБД).

СУБД — это программное обеспечение, предназначенное для

осуществления операций с БД в соответствии с потребностями

пользователя.

Конкретная СУБД поддерживает оригинальную модель данных.

Рассмотрим подробнее каждую модель данных на простых

примерах.

Сетевая модель данных. В сетевой модели допускаются только

связи типа “многие к одному”. Основные особенности:

 основная единица обработки – запись;

 обработка может быть начата с записи любого типа независимо от

ее расположения в структуре БД;

 от извлеченной записи возможны переходы как к ее подчиненным

записям, так и к тем, которым она подчинена;

 подчиненная запись может иметь только одного владельца, что

делает невозможным представление связей типа “многие ко

многим”.

Иерархическая модель данных. Основные особенности

обработки данных в иерархических моделях:

 данные представлены в виде иерархических структур;

 основная единица обработки – запись;

 обработка начинается только с корневой записи, а доступ к

некорневым обеспечивается по иерархическому пути;

 каждая запись связывается с помощью ключа от корневой до

данной в иерархическом пути.

Примером иерархической структуры может служить

генеалогическое древо. Структуру иерархической модели можно

представить в виде графа (дерева), только объект самого верхнего

уровня называется корнем, а нижнего листьями. Движение по такому

"дереву" возможно лишь сверху вниз и назад, но не по горизонтали.

Древовидная структура может существовать лишь тогда, когда для

каждого объекта указан только один исходный.

Указание на обоих "родителей" приведет к сетевой структуре.

Простейший пример сетевой структуры — родственные связи.

Графически сетевая структура похожа на схему последовательного и

параллельного соединения электрических сетей.

Недостатком графовых моделей является сложность механизма

доступа к данным, а также необходимость четко определять связи

данных.

Реляционная модель данных. Потребность в разработке

модели, более независимой от аппаратных средств, привела к

появлению в 1970 г. реляционного подхода. Самой популярной

реляционная модель БД стала в эпоху персональных компьютеров.

Все данные в модели представляются в виде таблиц и только таблиц, в

связи с чем это единственная модель, обеспечивающая

единообразие представления данных. Простейшим графическим

примером является классный журнал.

Достоинством реляционной модели является сравнительная

простота инструментальных средств ее поддержки, недостатком

жесткость структуры данных, невозможность, например, задания

строк таблицы произвольной длины и зависимость скорости ее работы

от размера БД.

В реляционной модели данные представляются в виде таблиц,

связанных между собой по ключевому полю. Таблица описывает

объект базы данных. Каждая строка таблицы — набор атрибутов

(характеристик) данного объекта. Значение одного из атрибутов

рассматривается как первичный ключ.

Термин «реляционный» происходит от английского relation –

отношение.

Любую структуру данных можно представить в виде простой

двумерной таблицы. Реляционными БД занимается сложная

математическая дисциплина – теория реляционных БД. В этой теории

строку таблицы называют записью, а столбец – полем. Описание

столбцов (полей) составляется разработчиком БД и называется

макетом, или структурой таблицы. Каждое поле имеет имя, тип,

дополнительные характеристики. Одно и то же поле может входить в

состав нескольких таблиц.

Вопрос 2. Понятия реляционной алгебры.

Следующей компонентой модели данных является совокупность

операций над данными для перевода базы данных из одного

состояния в другое. Каждая операция включает селекцию данных, т.е.

выделение именно тех данных, над которыми должна быть выполнена

операция и собственно действия над выделенными данными.

Действие может заключаться в чтении, записи, модификации

(изменения) или удалении найденной записи (записей). Каждая

модель данных определяет набор таких операций, который и

составляет специальный язык манипулирования данными. В

реляционных системах язык манипулирования данными базируется

на разработанном Е.Коддом математическом аппарате реляционной

алгебры. В этом языке все операции с данными описываются в виде

операций с таблицами.

Почти каждый историк, планирующий сегодня создание

персональной базы данных, начинает знакомство с программным

обеспечением с СУБД, поддерживающей реляционную модель.

Реляционная модель данных состоит из привычных и понятных

каждому таблиц. Таблица представляет собой двумерный массив

типа "объекты-признаки". Однако для того, чтобы таблица могла

называться реляционной, она должна обладать следующими

необходимыми для реляционной структуры свойствами:

 все столбцы (поля) в таблице однородные, т.е. все элементы одного

столбца имеют одинаковую природу,

 полям присваиваются уникальные имена,

 в таблице не должно быть одинаковых строк,

 все строки таблицы имеют одну и ту же структуру, т.е. одно и то

же количество атрибутов с одинаковыми именами,

 в операциях с таблицами ее строки и столбцы могут

просматриваться в любом порядке и любой последовательности

безотносительно к их информационному содержанию.

В терминах реляционной алгебры такая таблица называется

отношением (relation), в столбцах которого стоят атрибуты, в строках

кортежи. Число столбцов таблицы называется степенью отношения,

число строк – мощностью.

Все действия историка–пользователя по созданию базы, поиску и

модификации информации, анализу и представлению результатов

этого анализа основаны на выполнении определенных операций над

множеством записей в различных файлах базы данных.

СУБД реляционного типа выполняет следующие необходимые

операции над таблицами: объединения, пересечения, разности,

прямого произведения, соединения, селекции (выборки определенных

строк), проекции (выборки определенных столбцов), деления.

Для облегчения понимания и запоминания ниже дана табл. 3

соответствий традиционных понятий, терминов реляционной алгебры

и терминов систем управления базами данных.

Таблица 3

Соответствие традиционных понятий, терминов реляционной алгебры

и терминов систем управления базами данных.

Традиционные понятия Реляционная алгебра СУБД

Таблица Отношение Файл БД

Строка Кортеж Запись

Столбец Атрибут Поле

Вопрос 3. Стандартные системы управления базами данных.

В области создания программного обеспечения для персональных

баз данных работает много крупных фирм. В жесткой конкурентной

борьбе лидерство долгое время принадлежало фирме ASHTON-TATE

и созданной ей системе dBASE. Популярность продукции этой фирмы

была столь велика, что многие корпорации начали выпускать "dBASE-

совместимые" пакеты, причем в некоторых аспектах даже

превосходили dBASE (например, FOXPRO фирмы FOX SOFTWARE).

В это семейство, кроме самой СУБД dBASE, входили системы

управления БД: Foxbase, Clipper и т.д. Многие у нас практически

остались неизвестными, но зато названные были широко

распространены и даже русифицированы. Это следующие версии:

dBASE III Plus (русифицированная версия называлась РЕБУС),

Foxbase-Рlus несколько версий (русифицированная версия Karat/M),

Сlipper-87 (СуперКом-87). Позже, в 90-е гг. широко было

распространено поколение популярных пакетов: dBASE IV,V, Foxpro

I, II и Clipper-5. В описаниях этих СУБД отмечался дружественный

интерфейс, доступный начинающему пользователю, развитый язык

структурного программирования высокого уровня, полная реализация

языка SQL, (SQL — это принятая фирмой IBM аббревиатура слов

Structured Query Language), обмен данными с файлами ASCII и

другими, средства построения приложений, что удерживало dBASE

долгое время в качестве эталона СУБД. Критиковалась в основном

недостаточная производительность системы.

Дружественный интерфейс – интерактивный режим работы,

развитая система помощи, созданная для облегчения контакта

пользователя с системой.

Говоря о современных пакетах, об их интерфейсе, приходится

выбирать прилагательные превосходной степени. Важной

характеристикой СУБД старого и нового поколения является

возможность обмена данными с другими системами

(электронными таблицами, статистическими пакетами и др.)

Немаловажное значение имеют средства создания прикладных

систем: экранные редакторы, средства генерации отчетов, генераторы

прикладных программ, графические средства представления данных, а

также уровень языка программирования.

Для того, чтобы знать, какие пакеты реляционных СУБД

наилучшим образом соответствуют ожиданиям пользователей,

компьютерный журнал PC MAGAZINE провел в 1991 г. тестовые

испытания 15 наиболее известных пакетов, отобранных из почти

полусотни по критериям ориентации на широкий круг пользователей,

простоты интерфейса и наличия языка программирования для

разработки прикладных программ. Назовем некоторые из них, так как

не исключено, что в глубинке республики еще можно найти в

компьютерах базу или базы данных, созданных в этих пакетах.

Так, FOXPRO — это мощный пакет, сочетающий новизну

технических решений, широту возможностей, быстродействие,

развитый пользовательский интерфейс. По своей производительности

FoxPro лидировал в тестах загрузки и индексирования, отчета и

вывода и вошел в первую пятерку в тестах связывания и выбора

данных. СУБД FoxPro (фирма Fox Software) обладал высокими

скоростными характеристиками и в этом отношении заметно

выделялся среди интерпретирующих систем. Набор функций и

команд, помощи и гибкости отвечал тогдашним требованиям к

представлению и обработке данных. Имелся достаточно удобный

пользовательский интерфейс. В FoxPro поддерживаются

разнообразные всплывающие и многоуровневые меню, работа с

окнами и мышью, реализованы функции низкоуровневого доступа к

файлам, управление цветами, настройка принтера; данные могут быть

представлены в виде, похожем на электронные таблицы и т.п.

Система также обладает средствами быстрой генерации экранов,

отчетов, и меню, поддерживает язык SQL, хорошо работает в сети. Но

несмотря на общепризнанные достоинства пакета, он имел

непропорционально малую часть рынка СУБД, существенно отставая

от лидера СУБД Paradox фирмы Borland.

Пакет PARADOX был создан фирмой Ansa Software в 1985 г. Это

управляемый с помощью меню продукт разработан внешне по типу

Lotus 1-2-3. В него включен язык программирования PAL (Paradox

Applications Language). Имя продукта возникло из присущей ему

парадоксальной природы, заключающейся в том, что он был

значительно мощнее, чем многие существовавшие продукты и в то же

время легче в эксплуатации. Paradox был программой, обращенной и к

опытным, и к начинающим пользователям. Система хранит версии

всех файлов, в которые были внесены изменения, защищая данные от

порчи. Сильными сторонами пакета являются также экранные формы

ввода и вывода данных, особенно возможность строить самые

разнообразные графики. В СУБД Paradox имеются средства деловой

графики (столбиковые и круговые диаграммы, линейные графики),

можно также использовать автономные графические пакеты,

имеющие непосредственный доступ к файлам формата базы данных.

Недостатком пакета Paradox было требование значительных затрат

времени и пространства на диске.

Пакет ORACLE работал на вычислительных системах, начиная

от больших машин и кончая персональными компьютерами. Oracle

полностью базируется на структурированном языке запросов (SQL)

фирмы IBM, то тем самым обеспечивается согласование интерфейса

пользователя. Версия для ПК включает ряд дополнений, таких как

язык запросов по образцу. Его модификация используется до сих пор.

Однако пакет Oracle не самый простой в эксплуатации.

Тестировался в то время и пакет dBASE IV, выпущенный в

1984VVг., но сама среда пакета получилась очень громоздкой, что

определило низкую скорость ее работы на ПЭВМ обычной

конфигурации. Пакет оказался неудачным, и фирма потеряла ведущее

положение на рынке СУБД. Это явилось одной из причин поглощения

ее концерном Borland. Позже фирма Borland International выпустила

версии своих баз данных, выполняя обещания сделать более простую

в применении версии СУБД Paradox for Windows и dBASE for

Windows. Они предназначались для программистов.

Каждый из этих программных продуктов имеет свои

отличительные черты, но все они опираются на формы-бланки,

свойства объектов и методы для определения поведения с

управлением по событиям.

Большинство московских и белорусских историков, создающих

базы данных на основе структурированных источников, начинали

работать со стандартными СУБД, в частности с dBASE III Plus. Ваши

предшественники на практических занятиях знакомились с пакетом

СУБД dBASE III Plus, FoxPro, Paradox.

Важно, что создатели этих пакетов стремились сохранить

преемственность последующих версий. Поэтому базы данных,

созданные в среде DBASE III Plus, FoxPro, Раradox, можно

конвертировать в современные СУБД и подчас довольно легко.

Вопрос 4. Структура экрана.

Среди современных реляционных систем наиболее популярной

СУБД является MS Access для Windows.

MS Access – это система управления реляционными базами

данных, предназначенная для работы на автономном ПК или в

локальной сети. На первый взгляд интерфейс системы представляется

сложным и необозримым. Поэтому очень важно последовательно

уяснить себе основные возможности, которые предоставляет СУБД, и

общую логику интерфейса.

Окно MS Access представляет собой стандартный вид

приложения Windows (рис. 5):

Рис. 5. Окно приложения MS Access

 Строка заголовка с кнопками управления;

 Горизонтальное меню;

 Пиктографическое меню;

 Окно управления базой данных (может быть соединено с окном

приложения) включает:

 строку заголовка с именем БД и кнопками управления;

 вкладки с названием объектов БД и кнопками-командами по

управлению объектами MS Access (Открыть, Создать,

Конструктор).

Средствами MS Access проводятся следующие операции: