Основные сведения о базах данных
Эта статья содержит краткие сведения о базах данных: что это, чем они могут быть полезны, каковы функции их отдельных элементов. Здесь используется терминология, свойственная Microsoft Access, однако описываемые понятия применимы по отношению к любым базам данных.
В этой статье:
- Что такое база данных?
- Элементы базы данных Access
Что представляет собой база данных?
База данных — это инструмент для сбора и упорядочения информации. В базах данных могут храниться сведения о людях, продуктах, заказах или что-либо еще. Многие базы данных начинаются как список в текстовой программе или электронной таблице. По мере увеличения списка в данных начинают появляться избыточность и несогласованность. Данные трудно понять в виде списка, и существуют ограниченные способы поиска или извлечения подмножества данных для проверки. После появления этих проблем рекомендуется перенести данные в базу данных, созданную системой управления базами данных (СУБД), например Access.
Компьютерная база данных — это хранилище объектов. В одной базе данных может быть больше одной таблицы. Например, система отслеживания складских запасов, в которой используются три таблицы, — это не три базы данных, а одна. В базе данных Access (если ее специально не настраивали для работы с данными или кодом, принадлежащими другому источнику) все таблицы хранятся в одном файле вместе с другими объектами, такими как формы, отчеты, макросы и модули. Базы данных, созданные в формате Access 2007–2016 (который также используется в Access для Microsoft 365, Access 2021 и Access 2019), имеют расширение ACCDB, а базы данных, созданные в более ранних форматах Access, имеют расширение MDB.
Использование Access позволяет:
- добавлять новую информацию в базу данных, например новый артикул складских запасов;
- изменять информацию, уже находящуюся в базе, например перемещать артикул;
- удалять информацию, например если артикул был продан или утилизирован;
- упорядочивать и просматривать данные различными способами;
- обмениваться данными с другими людьми с помощью отчетов, сообщений электронной почты, внутренней сети или Интернета.
Элементы базы данных Access
Ниже приведены краткие описания элементов стандартной базы данных Access.
Таблицы
Таблица базы данных похожа на электронную таблицу — и там, и там информация расположена в строках и столбцах. Поэтому импортировать электронную таблицу в таблицу базы данных обычно довольно легко. Основное различие заключается в том, как данные структурированы.
Чтобы база данных была как можно более гибкой и чтобы в ней не появлялось излишней информации, данные должны быть структурированы в виде таблиц. Например, если речь идет о таблице с информацией о сотрудниках компании, больше одного раза вводить данные об одном и том же сотруднике не нужно. Данные о товарах должны храниться в отдельной таблице, как и данные о филиалах компании. Этот процесс называется нормализацией.
Строки в таблице называются записями. В записи содержатся блоки информации. Каждая запись состоит по крайней мере из одного поля. Поля соответствуют столбцам в таблице. Например, в таблице под названием «Сотрудники» в каждой записи находится информация об одном сотруднике, а в каждом поле — отдельная категория информации, например имя, фамилия, адрес и т. д. Поля выделяются под определенные типы данных, например текстовые, цифровые или иные данные.
Еще один способ описать записи и поля — визуализировать библиотеку в старом стиле карта каталоге. Каждое карта в шкафу соответствует записи в базе данных. Каждая информация об отдельном карта (автор, заголовок и т. д.) соответствует полю в базе данных.
Дополнительные сведения о таблицах см. в статье Общие сведения о таблицах.
Формы
С помощью форм создается пользовательский интерфейс для ввода и редактирования данных. Формы часто содержат кнопки команд и другие элементы управления, предназначенные для выполнения различных функций. Можно создать базу данных, не используя формы, если просто отредактировать уже имеющуюся информацию в таблицах Access. Тем не менее, большинство пользователей предпочитает использовать формы для просмотра, ввода и редактирования информации в таблицах.
С помощью кнопок команд задаются данные, которые должны появляться в форме, открываются прочие формы и отчеты и выполняется ряд других задач. Например, есть «Форма клиента», в которой вы работаете с данными о клиентах. И в ней может быть кнопка, нажатием которой открывается форма заказа, с помощью которой вы вносите информацию о заказе, сделанном определенным клиентом.
Формы также дают возможность контролировать взаимодействие пользователей с информацией базы данных. Например, можно создать форму, в которой отображаются только определенные поля и с помощью которой можно выполнять только ограниченное число операций. Таким образом обеспечивается защита и корректный ввод данных.
Дополнительные сведения о формах см. в статье Формы.
Отчеты
Отчеты используются для форматирования, сведения и показа данных. Обычно отчет позволяет найти ответ на определенный вопрос, например «Какую прибыль в этом году принесли нам наши клиенты?» или «В каких городах живут наши клиенты?» Отчеты можно форматировать таким образом, чтобы информация отображалась в наиболее читабельном виде.
Отчет можно сформировать в любое время, и в нем всегда будет отображена текущая информация базы данных. Отчеты обычно форматируются таким образом, чтобы их можно было распечатать, но их также можно просматривать на экране, экспортировать в другие программы или вкладывать в сообщения электронной почты.
Дополнительные сведения об отчетах см. в статье Введение в отчеты в Access.
Запросы
Запросы могут выполнять множество функций в базе данных. Одна из их основных функций — находить информацию в таблицах. Нужная информация обычно содержится в нескольких таблицах, но, если использовать запросы, ее можно просматривать в одной. Кроме того, запросы дают возможность фильтровать данные (для этого задаются критерии поиска), чтобы отображались только нужные записи.
Используются и так называемые «обновляемые» запросы, которые дают возможность редактировать данные, найденные в основных таблицах. При работе с обновляемым запросом помните, что правки вносятся в основные таблицы, а не только в таблицу запроса.
Запросы бывают двух основных типов: запросы на выборку и запросы действий. Запрос на выборку просто извлекает данные и делает их доступными для использования. Результаты запроса можно просмотреть на экране, распечатать или скопировать в буфер обмена. Кроме того, можно использовать выходные данные запроса в качестве источника записей для формы или отчета.
Запрос на действие, как следует из названия, выполняет задачу с данными. Запросы действий можно использовать для создания новых таблиц, добавления данных в существующие таблицы, обновления данных или удаления данных.
Дополнительные сведения о запросах см. в статье Знакомство с запросами.
Макросы
Макросы в Access — это нечто вроде упрощенного языка программирования, с помощью которого можно сделать базу данных более функциональной. Например, если к кнопке команды в форме добавить макрос, то он будет запускаться всякий раз при нажатии этой кнопки. Макросы состоят из команд, с помощью которых выполняются определенные задачи: открываются отчеты, выполняются запросы, закрывается база данных и т. д. Используя макросы, можно автоматизировать большинство операций, которые в базе данных вы делаете вручную, и, таким образом, значительно сэкономить время.
Дополнительные сведения о макросах см. в статье Общие сведения о программировании в Access.
Модули
Подобно макросам, модули — это объекты, с помощью которых базу данных можно сделать более функциональной. Но если макросы в Access составляются путем выбора из списка макрокоманд, модули создаются на языке Visual Basic для приложений (VBA). Модули представляют собой наборы описаний, инструкций и процедур. Существуют модули класса и стандартные модули. Модули класса связаны с конкретными формами или отчетами и обычно включают в себя процедуры, которые работают только с этими формами или отчетами. В стандартных модулях содержатся общие процедуры, не связанные ни с каким объектом. Стандартные модули, в отличие от модулей класса, перечисляются в списке Модули в области навигации.
Дополнительные сведения о модулях см. в статье Общие сведения о программировании в Access.
Операции над таблицами. Фильтрация данных. Установление связей между таблицами
Access позволяет производить редактирование полей и записей таблицы. Переименование, добавление, удаление полей возможны как в режиме конструктора, так в и режиме таблицы. Ввод данных в таблицу и их редактирование ведется в режиме таблицы. С записями возможны три операции: добавление, удаление, изменение.
Данные, хранящиеся в таблицах базы данных, должны иметь простые и доступные средства поиска нужной информации. Для этого Access предлагает такие средства, как сортировка, фильтрация и поиск данных.
Для сортировки и фильтрации записей в таблице предназначена группа команд ГЛАВНАЯ / Сортировка и фильтр.
Сортировка используется для удобства нахождения данных. По умолчанию, когда таблица открывается в режиме таблицы, она упорядочена по значению ключевого поля. Сортировку записей можно производить как по одному, так и по нескольким полям. Для этого используют пиктограммы, расположенные в левой части группы команд Сортировка и фильтр, которые обеспечивают задание стандартных типов сортировки — По возрастанию, По убыванию, Очистить все сортировки.
Поиск и замена данных также предусмотрена в режиме таблицы. Он дает возможность поиска и замены данных по образцу либо в контекстном меню, либо во всей таблице. Для этого используется пиктограмма Найти группы ГЛАВНАЯ / Найти. При щелчке мышью по ней появляется диалоговое окно Поиск и Замена, которое имеет две соответствующие вкладки для поиска и замены данных. Затем нужно ввести в поля нужные значения и выполнить указанные действия.
Фильтрация — это способ быстрого отбора записей в режиме таблицы в соответствии с заданным критерием. Произвести отбор записей можно с помощью следующих команд:
- • простой фильтр — используют для отбора записей нескольких полей. Для выполнения данного фильтра используется команда ГЛАВНАЯ / Сортировка и фильтр / Фильтр, при выполнении которой на экране откроется меню для выбора условий фильтра для числовых и текстовых полей (рис. 7.4);
- • фильтр по выделению — самый простой вид фильтра, который позволяет найти все записи таблицы, содержащие определенное значение в выбранном поле. Для выполнения данного фильтра используется команда ГЛАВНАЯ / Сортировка и фильтр / Выделение;
- • расширенный фильтр — используется для создания сложных фильтров, так как позволяет сформировать критерий отбора в окне команды Расширенный фильтр, связывая условия отбора операциями логических функций И и ИЛИ. Для выполнения данного фильтра используется команда ГЛАВНАЯ / Сортировка и фильтр / Дополнительно / Расширенный фильтр.
Рис. 7.4. Использование простого фильтра
Для того чтобы удобно было работать со всеми данными, хранящимися в реляционных таблицах, между ними должны быть установлены связи. Существуют следующие правила для установления связей между таблицами:
- • таблицы должны содержать поля с одинаковыми записями;
- • типы данных, длины нолей, а главное — значения обязательно должны совпадать.
Связи между таблицами устанавливаются на схеме данных, вызвать которую можно при помощи команды РАБОТА С БАЗАМИ ДАННЫХ / Отношения / Схема данных.
Схема данных строится в соответствии с информационно-логической моделью базы данных, разрабатываемой на этапе концептуального описания. При построении схемы данных Access автоматически выбирает тип связи по выбранному полю таблиц.
Одна из связанных таблиц является главной (базовой), вторая — подчиненной. Access позволяет установить связи следующих типов:
- • связь один-к-одному, при которой одной записи из главной таблицы соответствует одна запись из подчиненной таблицы;
- • связь один-ко-многим, при которой одной записи из главной таблицы соответствует несколько записей из подчиненной таблицы.
Команды, позволяющие создать связи между таблицами и управлять этими связями, находятся в группах Сервис и Связи вкладки КОНСТРУКТОР
Команда Связи / Отобразить таблицу позволяет добавить таблицу в окно Добавление таблицы / Схема данных, щелкнув по кнопке Добавить.
В окне Схема данных для установки связи между таблицами следует перетащить поле, но которому устанавливается связь, из базовой таблицы в поле подчиненной. В появившемся диалоговом окне Изменение связей можно задать параметры для устанавливаемой связи:
- • обеспечение целостности связи;
- • каскадное обновление полей;
- • каскадное удаление связанных полей.
Целостность данных означает систему правил, которые используются для поддержания связей между записями в связанных таблицах, а также обеспечивают защиту связанных данных от случайного удаления или изменения.
Управлять связями между таблицами позволяют команды, находящиеся в группе команд Сервис: Изменение связей. Очистить макет, Отчет по схеме данных.
Над полями базы данных можно выполнять следующие операции:а) проектирование;б) составление отчета;в) редактирование;г) архивацию.
Над полями базы данных можно выполнять следующие операции: описание, редактирование и манипулирование. В базе данных работа ведется непосредственно с полями, которые мы формируем. Мы можем вносить в них различную информацию, после ввода отредактировать их и использовать в процессе создания базы данных. Ответ: 1) описание; 3) редактирование; 4) манипулирование.
- Связаться с нами
- Правила проекта
- Лицензионное соглашение
- Политика конфиденциальности
ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность
В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью различных методов. Обработка данных включает в себя множество операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе возрастают неуклонно трудозатраты на обработку данных. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.
В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие:
• сбор — накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;
• формализация — приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;
• фильтрация — отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;
• сортировка — упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; эта процедура повышает доступность информации;
• архивация — организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;
• защита — комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;
• транспортировка — прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером , а потребителя — клиентом ; • преобразование данных — перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением типа носителя, например книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку. Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированы только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства — телефонные модемы .
Приведенный здесь список типовых операций с данными далеко не полон. Миллионы людей во всем мире занимаются созданием, обработкой, преобразованием и транспортировкой данных, и на каждом рабочем месте выполняются свои специфические операции, необходимые для управления социальными, экономическими, промышленными, научными и культурными процессами. Полный список возможных операций составить невозможно, да и не нужно. Сейчас нам важен другой вывод: работа с информацией может иметь огромную трудоемкость, и ее надо автоматизировать.
Процедура доступа к данным может быть инициирована как самим компьютером (для решения каких-либо своих технических задач), так и конечным пользователем. В последнем случае пользователь формирует запрос, куда включает, в частности, обозначение требуемого вида доступа или действия и указание на то, над какими данными это действие надо выполнить. Как отмечалось ранее, идентификация данных осуществляется с помощью ключей. В качестве же требуемого действия может производиться одно из следующих: добавление, удаление, изменение, просмотр элемента или обработка данных из элемента.
При добавлении элемента информационный массив пополняется новыми данными в виде записи файла или файла в целом, соответственно, для структурированных и неструктурированных данных. В запросе в этом случае, помимо указанной выше информации, приводится и сам новый элемент. При этом объем информационного массива увеличивается.
Удаление , наоборот, является обратным действием, вызывающим исключение упомянутых данных. Это действие приводит к уменьшению объема информационного массива.
Изменение относится не к элементу, а к его составляющим – полям записи файла или тексту, хранящемуся в файле, и означает, в свою очередь, удаление прежних значений полей или строк текста и/или добавление новых. В запрос включается дополнительная информация, указывающая на требуемые составляющие изменяемого элемента, а также сами новые значения этих составляющих. Объем информационного массива при этом не меняется для структурированных данных и, возможно, меняется для неструктурированных;
Просмотр связан с предоставлением данных пользователю на устройстве вывода компьютера, как правило, на дисплее. В запросе в этом случае дополнительно указывается, какие составляющие элемента требуется просмотреть (по умолчанию просматривается весь элемент).
Обработка предусматривает выполнение некоторых арифметических операций над данными элемента, например, накопление суммы и т.д., и относится только к структурированным данным, а потому далее не рассматривается.
Чтобы выполнить любое их указанных выше действий, нужный элемент должен быть предварительно найден в информационном массиве, для чего выполняется его поиск (для добавления нового элемента тоже делается попытка его поиска, которая заканчивается неудачно, и тогда элемент добавляется). Под поиском элемента понимается определение его местонахождения в информационном массиве. Таким образом, любой доступ включает поиск, что делает эту фазу доступа наиболее значимой.
Технологии доступа при выполнении действий изменения элемента показана на рис. 79.
Здесь и далее сплошные линии означают управляющие связи, пунктирные — информационные связи.
Рисунок 79. Технологии доступа при выполнении действий изменения элемента
Технологии доступа при выполнении действий добавления элемента показаны на рис. 80:
Рисунок 80. Технологии доступа при выполнении действий добавления элемента
Технология удаления изображена на рис. 81.
Рисунок 81. Технология удаления элемента
Технология просмотра элемента приведена на рис. 82. Различие в схемах состоит в том, что по технологии рис. 79 и 80 выполняется воздействие на информационный массив с целью его изменения, для чего в него передаются данные, по технологии рис. 81 воздействие не связано с передачей данных, а по схеме рис. 82 данные выводятся из информационного массива без его изменения.
При выполнении рассмотренных действий над элементами информационного массива на практике важны два фактора, противоречащие друг другу: временной фактор, в соответствии с которым запрос пользователя должен обрабатываться в минимальные сроки, и фактор минимизации требуемого объема памяти для хранения данных.
Рисунок 82. Технология просмотра элемента
Для уменьшения времени обработки запроса особые усилия прилагаются к применению таких структур хранения данных, которые позволяли бы оптимизировать поисковые операции, возможно, за счет дополнительных описаний данных. Это, очевидно, повышает расход памяти. Поэтому при проектировании моделей данных учитывается предполагаемый режим эксплуатации информационного массива: если это интерактивный режим, то основное внимание уделяется минимизации времени доступа к данным, если же режим пакетный, то минимизируют требуемую память. Кроме того, на выбор модели влияют особенности той предметной области, которая отражается в структурах хранения.
В силу вышесказанного, основное внимание в данном разделе уделено задачам организации хранения данных разных видов и поиска по ключам, входящим в запросы пользователей, поскольку поисковые операции и определяют, в основном, продолжительность различных действий над информационным массивом. Из приведенных типов действий в рассмотрение включены добавление и просмотр элементов данных, поскольку добавление связано с воздействием на информационный массив и изменением его объема (напомним, что удаление является обратным действием по отношению к добавлению), а просмотр — это наиболее часто выполняемые действия на практике. При этом рассматриваются общие вопросы работы с текстовой и структурированной информацией, методы и модели, используемые при организации хранения, поиска и добавления данных.
Излагаемые модели данных и алгоритмы доступа к ним составляют “brainware” современной информатики, носят универсальный характер и применяются в большинстве систем, связанных с хранением и обработкой информационных массивов.
Одна из основных задач, возникающих при работе с базами данных, – это задача поиска. При этом, поскольку информации в базе данных, как правило, содержится много, перед программистами встает задача не просто поиска, а эффективного поиска, т.е. поиска за сравнительно короткое время и с достаточно большой точностью. Для этого (для оптимизации производительности запросов) производят индексирование некоторых полей таблицы. Использовать индексы полезно для быстрого поиска строк с указанным значением одного столбца. Без индекса чтение таблицы осуществляется по всей таблице, начиная с первой записи, пока не будут найдены соответствующие строки. Чем больше объем таблицы, тем выше накладные расходы. Если же таблица содержит индекс по рассматриваемым столбцам, то база данных может быстро определить позицию для поиска в середине файла данных без просмотра всех данных. Это происходит потому, что база данных помещает проиндексированные поля поближе в памяти, так, чтобы можно было побыстрее найти их значения. Для таблицы, содержащей 1000 строк, это будет как минимум в 100 раз быстрее по сравнению с последовательным перебором всех записей. Однако в случае, когда необходим доступ почти ко всем 1000 строкам, быстрее будет последовательное чтение, так как при этом не требуется операций поиска по диску. Так что иногда индексы бывают только помехой. Например, если копируется большой объем данных в таблицу, то лучше не иметь никаких индексов. Однако в некоторых случаях требуется задействовать сразу несколько индексов (например, для обработки запросов к часто используемым таблицам).
Если говорить о MySQL, то там существует три вида индексов: PRIMARY, UNIQUE, и INDEX, а слово ключ (KEY) используется как синоним слова индекс (INDEX). Все индексы хранятся в памяти в виде B-деревьев.
PRIMARY – уникальный индекс (ключ) с ограничением, устанавливающим, что все индексированные им поля не могут иметь пустого значения (т.е. они NOT NULL). Таблица может иметь только один первичный индекс, который может состоять из нескольких полей.
UNIQUE – ключ (индекс), задающий поля, которые могут иметь только уникальные значения.
INDEX – обычный индекс (как описано выше). В MySqL, кроме того, можно индексировать строковые поля по заданному числу символов от начала строки.