Дать понятие бд. Основные понятия о базах данных и субд. Запросы QBE на выборку

Существует несколько парадигм в программировании, например, ООП, функциональная, императивная, логическая, да много их. Мы будем говорить про функциональное программирование.

Предпосылками для полноценного функционального программирования в Python являются: функции высших порядков, развитые средства обработки списков, рекурсия, возможность организации ленивых вычислений.

Сегодня познакомимся с простыми элементами, а сложные конструкции будут в других уроках.

Теория в теории

Как и в разговоре об ООП, так и о функциональном программировании, мы стараемся избегать определений. Все-таки четкое определение дать тяжело, поэтому здесь четкого определения не будет. Однако! Хотелки для функционального языка выделим:

• Функции высшего порядка
• Чистые функции
• Иммутабельные данные

Это не полный список, но даже этого хватает чтобы сделать сделать "красиво". Если читателю хочется больше, то вот расширенный список:

• Функции высшего порядка
• Чистые функции
• Иммутабельные данные
• Замыкания
• Ленивость
• Хвостовая рекурсия
• Алгебраические типы данных
• Pattern matching

Постепенно рассмотрим все эти моменты и как использовать в Python.

А сегодня кратко, что есть что в первом списке.

Чистые функции

Чистые функции не производят никаких наблюдаемых побочных эффектов, только возвращают результат. Не меняют глобальных переменных, ничего никуда не посылают и не печатают, не трогают объектов, и так далее. Принимают данные, что-то вычисляют, учитывая только аргументы, и возвращают новые данные.

• Легче читать и понимать код
• Легче тестировать (не надо создавать «условий»)
• Надежнее, потому что не зависят от «погоды» и состояния окружения, только от аргументов
• Можно запускать параллельно, можно кешировать результат

Иммутабельные данные

Иммутабельные структуры данных - это коллекции, которые нельзя изменить. Примерно как числа. Число просто есть, его нельзя поменять. Также и иммутабельный массив - он такой, каким его создали, и всегда таким будет. Если нужно добавить элемент - придется создать новый массив.

Преимущества неизменяемых структур:

• Безопасно разделять ссылку между потоками
• Легко тестировать
• Легко отследить жизненный цикл (соответствует data flow)

Функции высшего порядка

Функцию, принимающую другую функцию в качестве аргумента и/или возвращающую другую функцию, называют функцией высшего порядка :

Def f(x): return x + 3 def g(function, x): return function(x) * function(x) print(g(f, 7))

Рассмотрели теорию, начнем переходить к практике, от простого к сложному.

Списковые включения или генератор списка

Рассмотрим одну конструкцию языка, которая поможет сократить количество строк кода. Не редко уровень программиста на Python можно определить с помощью этой конструкции.

Пример кода:

For x in xrange(5, 10): if x % 2 == 0: x =* 2 else: x += 1

Цикл с условием, подобные встречаются не редко. А теперь попробуем эти 5 строк превратить в одну:

>>>

Недурно, 5 строк или 1. Причем выразительность повысилась и такой код проще понимать - один комментарий можно на всякий случай добавить.

В общем виде эта конструкция такова:

Стоит понимать, что если код совсем не читаем, то лучше отказаться от такой конструкции.

Анонимные функции или lambda

Продолжаем сокращать количества кода.

Def calc(x, y): return x**2 + y**2

Функция короткая, а как минимум 2 строки потратили. Можно ли сократить такие маленькие функции? А может не оформлять в виде функций? Ведь, не всегда хочется плодить лишние функции в модуле. А если функция занимает одну строчку, то и подавно. Поэтому в языках программирования встречаются анонимные функции, которые не имеют названия.

Анонимные функции в Python реализуются с помощью лямбда-исчисления и выглядят как лямбда-выражения:

>>> lambda x, y: x**2 + y**2 at 0x7fb6e34ce5f0>

Для программиста это такие же функции и с ними можно также работать.

Чтобы обращаться к анонимным функциям несколько раз, присваиваем переменной и пользуемся на здоровье.

>>> (lambda x, y: x**2 + y**2)(1, 4) 17 >>> >>> func = lambda x, y: x**2 + y**2 >>> func(1, 4) 17

Лямбда-функции могут выступать в качестве аргумента. Даже для других лямбд:

Multiplier = lambda n: lambda k: n*k

Использование lambda

Функции без названия научились создавать, а где использовать сейчас узнаем. Стандартная библиотека предоставляет несколько функций, которые могут принимать в качестве аргумента функцию - map(), filter(), reduce(), apply().

map()

Функция map() обрабатывает одну или несколько последовательностей с помощью заданной функции.

>>> list1 = >>> list2 = [-1, 1, -5, 4, 6] >>> list(map(lambda x, y: x*y, list1, list2)) [-7, 2, -15, 40, 72]

Мы уже познакомились с генератором списков, давайте и воспользуемся если длина список одинаковая):

>>> [-7, 2, -15, 40, 72]

Итак, заметно, что использование списковых включений короче, но лямбды более гибкие. Пойдем дальше.

filter()

Функция filter() позволяет фильтровать значения последовательности. В результирующем списке только те значения, для которых значение функции для элемента истинно:

>>> numbers = >>> list(filter(lambda x: x < 5, numbers)) # В результат попадают только те элементы x, для которых x < 5 истинно

То же самое с помощью списковых выражений:

>>> numbers = >>>

reduce()

Для организации цепочечных вычислений в списке можно использовать функцию reduce(). Например, произведение элементов списка может быть вычислено так (Python 2):

>>> numbers = >>> reduce(lambda res, x: res*x, numbers, 1) 720

Вычисления происходят в следующем порядке:

((((1*2)*3)*4)*5)*6

Цепочка вызовов связывается с помощью промежуточного результата (res). Если список пустой, просто используется третий параметр (в случае произведения нуля множителей это 1):

>>> reduce(lambda res, x: res*x, , 1) 1

Разумеется, промежуточный результат необязательно число. Это может быть любой другой тип данных, в том числе и список. Следующий пример показывает реверс списка:

>>> reduce(lambda res, x: [x]+res, , )

Для наиболее распространенных операций в Python есть встроенные функции:

>>> numbers = >>> sum(numbers) 15 >>> list(reversed(numbers))

В Python 3 встроенной функции reduce() нет, но её можно найти в модуле functools.

apply()

Функция для применения другой функции к позиционным и именованным аргументам, заданным списком и словарем соответственно (Python 2):

>>> def f(x, y, z, a=None, b=None): ... print x, y, z, a, b ... >>> apply(f, , {"a": 4, "b": 5}) 1 2 3 4 5

В Python 3 вместо функции apply() следует использовать специальный синтаксис:

>>> def f(x, y, z, a=None, b=None): ... print(x, y, z, a, b) ... >>> f(*, **{"a": 4, "b": 5}) 1 2 3 4 5

На этой встроенной функции закончим обзор стандартной библиотеки и перейдем к последнему на сегодня функциональному подходу.

Замыкания

Функции, определяемые внутри других функций, представляют собой замыкания. Зачем это нужно? Рассмотрим пример, который объяснит:

Код (вымышленный):

Def processing(element, type_filter, all_data_size): filters = Filter(all_data_size, type_filter).get_all() for filt in filters: element = filt.filter(element) def main(): data = DataStorage().get_all_data() for x in data: processing(x, "all", len(data))

Что можно в коде заметить: в этом коде переменные, которые живут по сути постоянно (т.е. одинаковые), но при этом мы загружаем или инициализируем по несколько раз. В итоге приходит понимание, что инициализация переменной занимает львиную долю времени в этом процессе, бывает что даже загрузка переменных в scope уменьшает производительность. Чтобы уменьшить накладные расходы использовать замыкания.

В замыкании однажды инициализируются переменные, которые затем без накладных расходов можно использовать.

Научимся оформлять замыкания:

Def multiplier(n): "multiplier(n) возвращает функцию, умножающую на n" def mul(k): return n*k return mul # того же эффекта можно добиться выражением # multiplier = lambda n: lambda k: n*k mul2 = multiplier(2) # mul2 - функция, умножающая на 2, например, mul2(5) == 10

Заключение

В уроке мы рассмотрели базовые понятия ФП, а также составили список механизмов, которые будут рассмотрены в следующих уроках. Поговорили о способах уменьшения количества кода, таких как cписковые включения (генератор списка), lamda функции и их использовании и на последок было несколько слов про замыкания и для чего они нужны.

Урок " Основные понятия БД "

Любой из нас, начиная с раннего детства, многократно сталкивался с «базами данных». Это - всевозможные спра­вочники (например, телефонный), энциклопедии и т. п. За­писная книжка - это тоже «база данных», которая есть у каждого из нас.

Базы данных представляют собой информационные модели, содержащие данные об объектах и их свойствах. Базы данных хранят информацию о группах объектов с одинаковым набором свойств.

Например, база данных «Записная книжка» хранит информацию о людях, каждый из которых имеет фамилию, имя, телефон и так далее. Библиотечный каталог хранит информацию о книгах, каждая из которых имеет название, автора, год издания и так далее.

Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде. Так, в записной книжке все записи упорядочены по - алфавиту, а в библиотечном каталоге - либо по алфавиту – алфавитный каталог), либо по области знания (предметный каталог).

Существует несколько различных структур информационных моделей и соответственно различных типов баз данных: табличная, сетевая, иерархическая (см. модели).

Иерархические базы данных

Иерархические базы данных графически могут быть представлены как перевернутое дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень (корень дерева ) занимает один объект, второй - объекты второго уровня и так далее.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объ­ект, более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом объект-предок может не иметь потомков или иметь их несколько, тогда как объект-потомок обязательно имеет только одного предка. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами .

Например: иерархической базой данных является Каталог папок Windows , с которым можно работать, запустив Проводник. Верхний уровень занимает папка Рабочий стол. На втором уровне находятся папки Мой компьютер, Мои документы, Сетевое окружение и Корзина, которые являются потомками папки Рабочий стол, а между собой является близнецами. В свою очередь, папка Мой компьютер является предком по отношению к папкам третьего уровня - папкам дисков (Диск 3,5(А:), (С:), ( D :), (E :), (F :)) и системным папкам (Принтеры, Панель управления и др.)

Сетевые базы данных

Сетевая база данных является обобщением иерархической за счет допущения объектов, имеющих более одного предка. Вообще, на связи между объектами в сетевых моделях не накладывается никаких ограничений.

Сетевой базой данных фактически является Всемирная пау mu н a глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов в единую распределенную сетевую базу данных.

Табличные базы данных

Табличная база данных содержит перечень объектов одного типа, то есть объектов, имеющих одинаковый набор свойств. Такую базу данных удобно представлять в виде двумерной таблицы: в каждой ее строке последовательно размещаются значения свойств одного из объектов; каждое значение свойства - в своем столбце, озаглавленном именем свойства.

Рассмотрим, например, базу данных: Телефонный справочник

Столбцы такой таблицы называют полями; каждое поле характеризуется своим именем (именем соответствующего свойства) и типом данных, представляющих значения данного свойства.

Строки таблицы являются записями об объекте; эти записи разбиты на поля столбцами таблицы, поэтому каждая запись представляет собой набор значений, содержащихся в полях .

Каждая таблица должна содержать, по крайней мере, одно ключевое поле, содержимое которого уникально для каждой записи в этой таблице. Ключевое поле позволяет однозначно идентифицировать каждую запись в таблице.

В качестве ключевого моля чаще всего используют поле, содержащее тип данных счетчик . Однако иногда удобнее в качестве ключевого поля таблицы использовать другие поля: код товара, инвентарный номер и т. п.

Телефонный справочник

Тип поля определяется типом данных, которые оно содер жит. Поля могут содержать данные следующих основных типов:

счетчик - целые числа, которые задаются автоматиче ски при вводе записей. Эти числа не могут быть изменены пользователем;

текстовый - тексты, содержащие до 255 символов;

числовой - числа;

дата/время - дата или время;

денежный - числа в денежном формате;

логический - значения Истина (Да) или Ложь (Нет);

поле объекта OLE - изображение или рисунок

Поле каждого типа имеет свой набор свойств. Наиболее в ажными свойствами полей являются:

размер поля - определяет максимальную длину тексто вого или числового поля;

формат поля - устанавливает формат данных;

обязательное поле - указывает на то, что данное поле обязательно надо заполнить

Система управления базами данных Access (СУБД)

Назначение и основные функции

Развитие информационных технологий привело к созданию компьютерных баз данных. Создание баз данных, а также операции поиска и сортировки данных выполняются специальными программами - системами управления базами данных (СУБД).

Таким образом, необходимо различать собственно базы данных (БД), которые являются упорядоченными наборами данных, и системы управления базами данных - программы, управляющие хранением и обработкой данных.

Системой управления базами данных является приложение Access , входящее в Microsoft Office .

Интерфейс программы Access

Объект ы в СУБД Access :

· Таблица. В базах данных вся информация хранится в двумерных таблицах. Это базовый объект БД, все остальные объекты создаются на основе существующих таблиц (производные объекты).

· Запросы. Запросы предназначены для отбора данных на основании заданных условий. С помощью запроса из базы данных можно выбрать информацию, удовлетворяющую определенным условиям.

· Формы. Формы позволяют отображать данные, содержащиеся в таблицах или запросах, в более удобном для восприятия виде. При помощи форм можно добавлять в таблицы новые данные, а также редактировать или удалять существующие. Форма может содержать рисунки, графики и другие внедренные объекты.

· Отчеты. Отчеты предназначены для печати данных, содержащихся в таблицах и запросах, в красиво оформленном виде.

· Макросы. Макросы служат для автоматизации повторяющихся операций. Запись макроса производится так же, как в других приложениях, например как в приложении Word .

· Модули. Модули также служат для автоматизации работы с БД. Модули еще называют процедурами обработки событий и пишутся на языке VBA .

Развития вычислительной техники осуществлялось по двум основным направлениям:

· применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов;

· использование средств вычислительной техники в информационных системах.

Информационная система – это совокупность программно-аппаратных средств, способов и людей, которые обеспечивают сбор, хранение, обработку и выдачу информации для решения поставленных задач. На ранних стадиях использования информационных систем применялась файловая модель обработки. В дальнейшем в информационных системах стали применяться базы данных. Базы данных являются современной формой организации, хранения и доступа к информации. Примерами крупных информационных систем являются банковские системы, системы заказов железнодорожных билетов и т.д.

База данных – это интегрированная совокупность структурированных и взаимосвязанных данных, организованная по определенным правилам, которые предусматривают общие принципы описания, хранения и обработки данных. Обычно база данных создается для предметной области.

Предметная область – это часть реального мира, подлежащая изучению с целью создания базы данных для автоматизации процесса управления.
Наборы принципов, которые определяют организацию логической структуры хранения данных в базе, называются моделями данных .

Существуют 4 основные модели данных – списки (плоские таблицы), реляционные базы данных, иерархические и сетевые структуры.

В течение многих лет преимущественно использовались плоские таблицы (плоские БД) типа списков в Excel. В настоящее время наибольшее распространение при разработке БД получили реляционные модели данных. Реляционная модель данных является совокупностью простейших двумерных таблиц – отношений (англ. relation),т.е. простейшая двумерная таблица определяется как отношение (множество однотипных записей объединенных одной темой) .

От термина relation (отношение) происходит название реляционная модель данных. В реляционных БД используется несколько двумерных таблиц, в которых строки называются записями, а столбцы полями, между записями которых устанавливаются связи. Этот способ организации данных позволяет данные (записи) в одной таблице связывать с данными (записями) в других таблицах через уникальные идентификаторы (ключи) или ключевые поля.

Основные понятия реляционных БД: нормализация, связи и ключи

1. Принципы нормализации :

· В каждой таблице БД не должно быть повторяющихся полей;

· В каждой таблице должен быть уникальный идентификатор (первичный ключ);

· Каждому значению первичного ключа должна соответствовать достаточная информация о типе сущности или об объекте таблицы (например, информация об успеваемости, о группе или студентах);

· Изменение значений в полях таблицы не должно влиять на информацию в других полях (кроме изменений в полях ключа).

2. Виды логической связи .

Связь устанавливается между двумя общими полями (столбцами) двух таблиц. Существуют связи с отношением «один-к-одному», «один-ко-многим» и «многие-ко-многим».

Отношения, которые могут существовать между записями двух таблиц:

· один – к - одному, каждой записи из одной таблицы соответствует одна запись в другой таблице;

· один – ко - многим, каждой записи из одной таблицы соответствует несколько записей другой таблице;

· многие – к - одному, множеству записей из одной таблице соответствует одна запись в другой таблице;

· многие – ко - многим, множеству записей из одной таблицы соответствует несколько записей в другой таблице.

Тип отношения в создаваемой связи зависит от способа определения связываемых полей:

· Отношение «один-ко-многим» создается в том случае, когда только одно из полей является полем первичного ключа или уникального индекса.

· Отношение «один-к-одному» создается в том случае, когда оба связываемых поля являются ключевыми или имеют уникальные индексы.

· Отношение «многие-ко-многим» фактически является двумя отношениями «один-ко-многим» с третьей таблицей, первичный ключ которой состоит из полей внешнего ключа двух других таблиц

3. Ключи. Ключ – это столбец (может быть несколько столбцов), добавляемый к таблице и позволяющий установить связь с записями в другой таблице. Существуют ключи двух типов: первичные и вторичные или внешние.

Первичный ключ – это одно или несколько полей (столбцов), комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице. Первичный ключ не допускает значений Null и всегда должен иметь уникальный индекс. Первичный ключ используется для связывания таблицы с внешними ключами в других таблицах.

Внешний (вторичный) ключ - это одно или несколько полей (столбцов) в таблице, содержащих ссылку на поле или поля первичного ключа в другой таблице. Внешний ключ определяет способ объединения таблиц.
Из двух логически связанных таблиц одну называют таблицей первичного ключа или главной таблицей, а другую таблицей вторичного (внешнего) ключа или подчиненной таблицей. СУБД позволяют сопоставить родственные записи из обеих таблиц и совместно вывести их в форме, отчете или запросе.

Существует три типа первичных ключей : ключевые поля счетчика (счетчик), простой ключ и составной ключ.

Поле счетчика (Тип данных «Счетчик»). Тип данных поля в базе данных, в котором для каждой добавляемой в таблицу записи в поле автоматически заносится уникальное числовое значение.

Простой ключ . Если поле содержит уникальные значения, такие как коды или инвентарные номера, то это поле можно определить как первичный ключ. В качестве ключа можно определить любое поле, содержащее данные, если это поле не содержит повторяющиеся значения или значения Null .

Составной ключ . В случаях, когда невозможно гарантировать уникальность значений каждого поля, существует возможность создать ключ, состоящий из нескольких полей. Чаще всего такая ситуация возникает для таблицы, используемой для связывания двух таблиц многие - ко - многим.

Необходимо еще раз отметить, что в поле первичного ключа должны быть только уникальные значения в каждой строке таблицы, т.е. совпадение не допускается, а в поле вторичного или внешнего ключа совпадение значений в строках таблицы допускается.

Если возникают затруднения с выбором подходящего типа первичного ключа, то в качеcтве ключа целесообразно выбрать поле счетчика.

Программы, которые предназначены для структурирования информации, размещения ее в таблицах и манипулирования данными называются системами управления базами данных (СУБД ). Другими словами СУБД предназначены как для создания и ведения базы данных, так и для доступа к данным. В настоящее время насчитывается более 50 типов СУБД для персональных компьютеров. К наиболее распространенным типам СУБД относятся: MS SQL Server, Oracle, Informix, Sybase, DB2, MS Access и т. д.

База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация.

Это определение легко пояснить, если, например, рассмотреть базу данных крупного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, их адреса, кредитные истории, состояние расчетных счетов, финансовые операции и т.д. Доступ к этой базе данных имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме данных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирование данных.

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройства вывода или передачи по каналам связи.

В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то, что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта можно взять СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office.

Состав СУБД

Язык описания данных (ЯОД) – средства описания данных в БД и связей между ними. Средствами этого языка описывается структура БД, форматы записей, пароли, защищающие данные.

Язык манипулирования данными (ЯМД) – язык для выполнения операций над данными, позволяющий менять их строение.

Для различных СУБД реализация этих уровней языков может быть различной. В одних случаях ЯОД и ЯМД требует составления пользователем программы полностью “вручную”, в других (что отражает современную тенденцию) в СУБД присутствуют средства визуальной (зримой, наглядной) разработки программ. Для этого в современных СУБД имеются редакторы экранных форм, отчетов. “Кирпичиками” (инструментами) таких редакторов являются поля различных видов (поля ввода, поля вывода, вычисляемые поля), процедуры обработки различных типов (формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основании созданных пользователем объектов программы – генераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на промежуточном языке.

Структура простейшей базы данных

Если даже в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть – это структура базы, которая определяет методы занесения данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант базы данных – деловой ежедневник, в котором каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной продукции.

Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных.

Свойства полей базы данных

Поля базы данных не просто определяют структуру базы – они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных на примере СУБД Microsoft Access.

Имя поля – определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

Тип поля – определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

Размер поля – определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

Формат поля – определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.

Маска ввода – определяет форму, в которой вводятся данные в поле (средство автоматизации ввода данных).

Подпись – определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

Значение по умолчанию – то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных.

Обязательное поле – свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

Пустые строки – свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

Индексированное поле – если поле обладает этим свойством, то все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

Поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных. Так, например, список вышеуказанных свойств полей относится в основном к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для данных, представляющих действительные числа, важным свойством является количество знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видео клипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств не имеют смысла.

Типы данных

Таблицы баз данных, как правило, допускают работу с гораздо большим количеством разных типов данных. Так, например, базы данных Microsoft Access работают со следующими типами данных.

Текстовый – тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов).

Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.

Поле Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле. Он храниться в другом месте базы данных, а в поле храниться указатель на него, но для пользователя такое разделение заметно не всегда.

Дата/время – тип данных для хранения календарных дат и текущего времени.

Денежный - тип данных для хранения денежных сумм. Теоретически, для их записи можно было бы пользоваться и полями числового типа, но для денежных сумм есть некоторые особенности (например, связанные с правилами округления), которые делают более удобным использование специального типа данных, а не настройку числового типа.

Счетчик – специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использование служит для порядковой нумерации записей.

Логический - тип для хранения логических данных (могут принимать только два значения, например Да или Нет).

Мастер подстановок – это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать их из раскрывающегося списка.

Безопасность баз данных

Базы данных – это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю работу по обслуживанию файловой структуры берет на себя операционная система. Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

Базы данных – это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файлы перед выключением компьютера, ни от перебоев в электросети.

Проблема безопасности баз данных решается путем того, что в СУБД для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы.

Режимы работы с базами данных

Обычно с базами данных работаю две категории пользователей. Первая категория – проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласование ее с заказчиком. Кроме таблиц проектировщики разрабатывают и другие объекты базы данных, предназначенные, с одной стороны, для автоматизации работы с базой, а с другой стороны – для ограничения функциональных возможностей работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкретными данными, (заказчик может считать их конфиденциальными и не предоставлять посторонним лицам). Исключение составляет экспериментальное наполнение модельными данными на этапе отладки объектов базы.

Вторая категория исполнителей, работающих с базами данных, - пользователи. Они получают исходную базу данных от проектировщиков и занимаются ее наполнением и обслуживанием. В общем случае пользователи не имеют средств доступа к управлению структурой базы – только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на конкретном рабочем месте.

Соответственно СУБД имеет два режима работы: проектировочный и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы и создание ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.

Объекты базы данных

Таблицы

Таблицы – это основные объекты любой базы данных. Во-первых, в них хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хранят и структуру базы (поля, их типы и свойства).

Запросы

Эти объекты служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции как отбор данных, их сортировку и фильтрацию, а так же можно преобразовывать данные по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнения таблиц данными, импортированными из других источников и простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

Формы

Если запросы – это специальные средства для отбора и анализа данных, то формы – это средства для ввода данных. Смысл их тот же – предоставить пользователю средства для заполнения только тех полей, которые ему положено заполнять. Одновременно с этим в форме можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации ввода. Преимущества форм раскрываются особенно наглядно, когда происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае форму создают при помощи графических средств так, чтобы она повторяла оформление бланка – это заметно упрощает работу наборщика, снижает его утомление и предотвращает появление печатных ошибок.

Отчеты

По своим свойствам и структуре отчеты во многом похожи на формы, но предназначены только для вывода данных, причем для вывода не на экран, а на принтер. В связи с этим отчеты отличаются тем, что в них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов.

Страницы

Это специальные объекты баз данных, реализованных в последней версии СУБД Microsoft Access (Access 2000). Правда, более корректно их называют страницами доступа к данным. Физически это особый объект, выполненный в коде HTML, размещаемый на Web-странице и передаваемый клиенту вместе с ней. Сам по себе этот объект не является базой данных, но содержит компоненты, через которые осуществляется связь переданной Web-страницы с базой данных, остающейся на сервере. Пользуясь этими компонентами, посетитель Web-узла может просматривать записи базы в полях страницы доступа. Таким образом, страницы доступа к данным осуществляют интерфейс между клиентом, сервером и базой данных, размещенной на сервере. Эта база данных не обязательно должна быть базой данных Microsoft Access. Страницы доступа, созданные средствами Microsoft Access, посволяют работать также с базами данных Microsoft SQL Server.

Макросы и модули

Эти категории объектов предназначены как для автоматизации повторяющихся операций при работе с СУБД, так и для создания новых функций путем программирования. В СУБД Microsoft Access макросы состоят из последовательности внутренних команд СУБД и являются одним из средств автоматизации работы с базой. Модули создаются средствами внешнего языка програмирования, в данном случае, языка Visual Basic for Applications. Это одно из средств, с помощью которых разработчик базы может заложить в нее нестандартные функциональные возможности, удовлетворить специфические требования заказчика, повысить быстродействие системы управления, а также уровень ее защищенности.

Основные понятия БД

Поле представляет собой минимальный поименованный элемент информации, которая хранится в БД и рассматривается как единое целое.

Поле может быть представлено числом, буквами или их сочетанием (текстом). К примеру, в телефонном справочнике в качестве полей используются фамилии и инициалы, адреса, номера телефонов, т.е. 3 текстовых поля (номер телефона тоже рассматривают как текст).

Определение 1

Запись – это совокупность полей, которые соответствуют одному объекту. Например, абоненту АТС будет соответствовать запись из 3 полей.

Файл является совокупностью связанных по определенному признаку записей. Таким образом, простым случаем представления базы данных является файл.

Типы полей

Все данные в БД делятся по типам. Информация в полях, которые принадлежат 1 столбцу (домену), имеет одинаковый тип. Подобный подход дает возможность ЭВМ выполнять контроль вводимой информации.

К основным типам полей БД относятся:

• символьный (текстовый) - в поле по умолчанию могут храниться до 256 символов;
• числовой, содержащий числовые данные разных форматов, которые используются для проведения расчетов;
• дата/время - содержит значения даты и времени;
• денежный - использует денежные значения и числовые данные (до 15 знаков целой части и 4 знаков дробной части);
• примечание - способно содержать до $2^{16}$ символов ($2^{16} = 65536$);
• счетчик - специальное числовое поле, в котором каждой записи присваивается уникальный для нее номер;
• логический - хранит 1 из 2 значений: true или false;
• объект OLE (Object Linking and Embedding - технология вставки и связывания объекта) – в поле может содержаться любой объект: электронная таблица, текстовый документ, рисунок, звукозапись или другие данные в двоичном формате, внедренные или связанные с СУБД;
• гиперссылка - содержит строку, которая состоит из букв и цифр и представляет адрес сайта или веб-страницы;
• мастер подстановок - создает поле, в котором предлагает выбрать значения из списка или уже содержит набор постоянных значений.

Свойства полей БД

С помощью полей БД можно не только определить структуру БД, но и групповые свойства данных, которые записываются в ячейки, которые принадлежат каждому из полей.

К основным свойствам полей таблиц БД в СУБД Microsoft Access относятся:

• имена полей - определяют, как нужно обращаться к данным полей при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц);
• типы полей - определяют типы данных, содержащихся в полях;
• размеры полей - определяют максимальную длину данных, которые размещаются в данном поле (в символах);
• форматы полей - определяют способы форматирования данных в ячейках полей;
• маски ввода - определяют форму ввода данных в поля (средство автоматизации ввода данных);
• подписи - определяют заголовки столбцов таблиц полей (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля);
• значения по умолчанию - это значения, которые вводятся в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).
• условия на значение - ограничения, проверяющие правильность ввода данных (средство автоматизации ввода, используемое для данных числового, денежного типов или типа даты);
• сообщения об ошибке - текстовые сообщения, выдаваемые автоматически при вводе ошибочных данных (проверка на ошибку выполняется автоматически при заданном свойстве Условие на значение);
• обязательные поля - определяют обязательные заполнения полей при заполнении базы;
• пустые строки - разрешают вводить пустые строковые данные (относится лишь к текстовым данным);
• индексированные поля - используются для ускорения операций, связанных с поиском или сортировкой записей по значению, которое хранится в этом поле, также используются для проверки на наличие повторов, что автоматически исключает дублирование данных.

Свойства у полей различаются в зависимости от типов хранящихся в них данных. Так, вышеуказанные свойства полей относятся в основном к текстовому полю. В полях других типов могут добавляться свои свойства. К примеру, важным свойством для действительных чисел является количество знаков после десятичной запятой. Для рисунков, звукозаписей, видеоклипов и других объектов OLE многие из вышеуказанных свойств вообще не имеют значения.

Объекты СУБД

СУБД обладает своей собственной структурой и состоит из основных объектов, которые используются при ее создании и работе с ней.

Таблица как объект СУБД

Создание таблиц:

1. Откроем окно БД (рис. 3). Левая панель окна содержит элементы управления для вызова всех 7 типов объектов программы. Создание таблицы начнем с выбора элемента управления Таблицы.

1. Правая панель содержит список имеющихся в БД таблиц и элементы управления созданием новой таблицы. Для создания таблицы ручным способом используется значок Создание таблицы в режиме конструктора.
2. При создании таблицы рекомендуется задавать ключевое поле, что поможет организовать связи между таблицами. Чтобы задать ключевое поле необходимо щелкнуть на его имени правой кнопкой мыши и в открывшемся контекстном меню выбрать команду Ключевое поле.
3. По окончании создания структуры таблицы бланк закрывается, таблица сохраняется в поле запроса с указанием имени, после чего она становится доступна в основном окне БД, откуда ее и можно открыть при необходимости.
4. Созданная таблица открывается в окне БД двойным щелчком по ее значку. Новая таблица содержит только названия столбцов, которые характеризуют ее структуру. При заполнении таблицы курсор ввода устанавливается в необходимую ячейку указателем мыши. Переход к следующей ячейке выполняется нажатием клавиши TAB. Переход к очередной записи осуществляется после заполнения последней ячейки.

Нижняя часть таблицы содержит Панель кнопок перехода, которой удобно пользоваться при перемещении по таблице с большим числом записей. Для начинающих пользователей Microsoft Access является неудобством то, что данные не всегда могут помещаться целиком в ячейках таблицы. Ширину столбцов можно изменять путем перетаскивания их границ. Используют также автоматическое форматирование столбцов «по содержимому», при котором указатель мыши устанавливается на границе между столбцами (в строке заголовков столбцов), после того, как он сменит форму, нужно выполнить двойной щелчок.

Данные при наполнении таблицы сохраняются автоматически. Если в ходе работы с таблицей было произведено редактирование ее макета, СУБД запросит подтверждение сохранения этих изменений.

При необходимости изменения структуры таблицы, ее необходимо будет открыть в режиме Конструктора.

При четкой разработке структуры таблиц на этапе проектирования БД, создание их с помощью Конструктора происходит достаточно быстро и эффективно.

Создание межтабличных связей

При продуманной структуре БД, а также намеченных связях между таблицами, то создание реляционных отношений между последними выполняется довольно просто. При этом вся работа выполняется с помощью мыши в специальном окне Схема данных , которое открывается кнопкой на панели инструментов или командой Сервис - Схема данных.

Возникшая в результате межтабличная связь отобразится в окне Схема данных в виде линии, которая соединяет два поля разных таблиц. При этом одна таблица - главная, а другая - связанная. Главная связывается с помощью своего ключевого поля, которое отображается на схеме данных полужирным шрифтом. Связь между таблицами обеспечивает целостность данных и автоматизирует задачи обслуживания БД.

А также эта связь позволяет:

• исключить вероятность удаления или изменения данных в ключевом поле главной таблицы, в случае связи с этим полем каких-либо полей других таблиц;
• или сделать так, что при удалении (или изменении) данных в ключевом поле главной таблицы автоматически произойдет удаление или изменение соответствующих данных в полях связанных таблиц.

Чтобы настроить свойства связи необходимо в окне Схема данных выделить линию, которая соединяет поля 2 таблиц, щелкнуть на ней правой кнопкой мыши и в открывшемся контекстном меню выбрать команду Изменить связь, после чего откроется диалоговое окно Изменение связи. Если в этом окне установлен только флажок Обеспечение целостности данных, то удалять данные из ключевого поля главной таблицы нельзя. Если вместе с ним включены флажки Каскадное обновление связанных полей и Каскадное удаление связанных записей, то операции редактирования и удаления данных в ключевом поле главной таблицы разрешаются, но при этом автоматическими будут происходить изменения в связанной таблице.

Замечание 1

Таким образом, смысл создания реляционных связей между таблицами состоит, с одной стороны, в защите данных, а с другой стороны - в автоматизации внесения изменений сразу в несколько таблиц, при изменениях в одной таблице.