Úvod do databázových systémů. Lekce 1

Úvod do databázových systémů

Lekce 1

Úvod do databázových systémů – Ing. Nulíček Vladimír

Sylabus • • • • • • • • •

Základní pojmy DBS Životní cyklus DB, normalizace dat Modelování DBS, ER diagram Logická úroveň modelu, relační model Relační algebra a relační kalkul Funkční závislosti, Armstrongova pravidla, funkční uzávěr Dotazovací jazyky, SQL – základní definice, transakce SQL – příklady, referenční integrita SQL – základní příkazy a struktury

Lekce 1

2


Sylabus - pokračování • • • • •

Agregační funkce, vnitřní a vnější spojení Vnořené dotazy, triggery, pohledy Fyzická organizace dat v DB Transakce, uspořádatelnost, zotavitelnost DB Protokoly, zámky, zotavení DB

Lekce 1

3


Literatura • Pokorný, Halaška: Databázové systémy. Skripta FEL ČVUT • Halaška, Pokorný, Valenta: Databázové systémy, cvičení. Skripta FEL ČVUT • Palovská: Databáze jako informační zdroj pro uživatele. Skripta VŠE – ke stažení zde

• • • •

Otte: Databázové systémy. Skripta VŠB Sheldon: SQL, začínáme programovat Ricardi: Principles of Database Systems. Connoly: Database Solutions

Lekce 1

4


Časová dotace + klasifikace Časová dotace předmětu: 2 + 2 Pozn. Nebudou striktně odděleny přednášky a cvičení (podle potřeby) Zápočet

Zkouška

Aktivní účast na seminářích

Písemná část

Zpracování projektů zadaných na cvičeních

Ústní část

5 kreditů

Lekce 1

5


Data vs. informace • Data jsou údaje získané pozorováním nebo měřením • Informace jsou data, kterým rozumíme, mají pro nás nějaký smysl • Potenciální informace se stane informací teprve tehdy, když je využit její informační obsah k určité činnosti Lekce 1

6


Data vs. informace Příklad – učení se cizímu jazyku:

Nejprve se student učí slovíčka, gramatiku a také výslovnost. Slovíčka napsaná ve slovníčku, texty v učebnici či hlasový záznam na kazetě je možné považovat za data. Informací se stanou až ve chvíli, kdy student použije slovíčka ke skladbě vět, o kterých ví, jaký dávají smysl.

Lekce 1

7


Data vs. informace

Případně, pokud v nějakém seznamu najdeme následující data:

KAREL NOVÁK Informační technologie 32500 Přidáme-li k datům určitý smysl (kontext) a způsob reprezentace, pak lze z takových dat získat následující informace:

jméno zaměstnance: KAREL NOVÁK oddělení: Informační technologie plat: 32 500,-Kč Lekce 1

8


Databáze a informační systémy • Databáze (báze dat, datový sklad) = organizovaný a uložený soubor dat • Rozsáhlejší systémy pro zpracování dat se nazývají informační systémy • Informační systém = systém pro sběr, uchovávání, vyhledávání a zpracovávání dat za účelem poskytování informací Lekce 1

9


Databáze a informační systémy V papírové podobě – např. kartotéka

Lekce 1

V elektronické podobě – počítačová databáze

10


Klasicky a počítačově zpracovaná data

Lekce 1

11


Historie hromadného zpracování dat • 1959 – COBOL – první jazyk pro počítačové zpracování dat • 1965 – první systémy řízení báze dat (SŘBD, RDBMS) • 70.léta – SEQUEL (později SQL) • 1980 – SQL databáze Oracle • 80.léta – další SQL databáze (DB2, Informix, SyBase, Progres)

Lekce 1

12


Hromadné zpracování dat

Lekce 1

13


Souborový přístup • Data jsou uložena do jednoho nebo více datových souborů uložených na vhodném paměťovém médiu (např. na magnetické pásky). • Součástí souboru dat je i jejich popis. • Aplikace je v tomto případě úzce vázána na strukturalizaci dat. Lekce 1

14


Nevýhody souborového přístupu • redundance dat – opakování dat ve vztahu k problémovému využívání týchž dat pro různé aplikace, dochází k duplicitě uložených dat a tím k růstu celkového objemu dat • izolovanost dat – neexistuje struktura mezi jednotlivými soubory • nekonzistence dat – problém s časovými změnami dat. Např. je-li některý údaj redundantní, pak musí mít ve všech souborech stejnou hodnotu (konzistence dat). Při změně údajů se mohou data stát nekonzistentními, protože se údaj nezmění všude, kde je zapsán. • nezajištění integrity dat – omezená „pravdivost“ dat a jejich celistvost, všechna data v datových souborech musí odpovídat stavu reálného světa a součástí aplikačních programů musí být kontrola vstupních dat.

Lekce 1

15


Nevýhody souborového přístupu • obtížná dosažitelnost dat – každý nový požadavek uživatele vyžaduje vytvořit speciální program, což vede k časovým prodlevám a omezení uživatele. • nezabezpečení proti nedůslednosti uživatele • uživatelský přístup – problémy se současným přístupem více uživatelů. Navíc není umožněno sdílení dat mezi více různými uživateli (např. mezi jednotlivými odděleními ve společnosti). • programy a data jsou vzájemně závislá – pokud je nutné změnit organizaci dat, je třeba tyto změny promítnout do všech programů, které s daty pracují.

Lekce 1

16


Databázový přístup • U databázového přístupu jsou odstraněny nevýhody souborově orientovaného přístupu. • Vzniká zde komplikovanější struktura, která je řízena Systémem řízení báze dat (SŘBD) • V tuto chvíli hovoříme o Databázových systémech, které vznikají spojením Systému řízení báze dat (SŘBD) a vlastní Báze dat.

Lekce 1

17


Databázový systém

Lekce 1

18


Výhody databázového přístupu • zamezení redundance dat – správně navržená databáze eliminuje redundanci, ale s největší pravděpodobností ji nikdy neodstraní úplně (některé záznamy je vhodné duplikovat pro zvýšení výkonu DB systému nebo kvůli zpětné kontrole) • zajištění konzistence dat – zamezením či kontrolou redundance se snižuje i riziko vzniku nekonzistence dat. V celé databázi je omezen počet stejných položek a tím je menší riziko, že při aktualizaci dané položky se na některou z duplikovaných položek zapomene • integrita dat – SŘBD může díky správně nastaveným pravidlům a integritním omezením vynucovat na uživateli zadávání takových dat, která dané podmínky splní a zároveň zabezpečit jejich celistvost

Lekce 1: Úvod

19


Výhody databázového přístupu • sdílení dat – vytvoření možnosti paralelního přístupu k datům s případným omezením dle autorizovaného přístupu • ochrana dat před zneužitím je vyřešena • nezávislost dat na aplikaci – datové soubory jsou striktně odděleny od aplikační části a spravují se společně • přístup k datům je možný pouze prostřednictvím databázových programů • data je možné vyhodnocovat různými způsoby včetně grafických přehledů • možnost ukládání velkých objemů dat v závislosti na kapacitě úložného prostoru • využití jazyka SQL – jazyk SQL tvoří standard, který umožňuje použití datových zdrojů z různých databázových systémů Lekce 1

20

Databáze (Báze dat) • Báze dat (DB) je množina souborů a jejich popisu, které jsou vzájemně v určitém logickém vztahu • Pro databáze je vytvořena jediná interní organizace dat, společná pro všechny oblasti a způsoby využití • Někdy se zaměňuje pojem databáze a databázový systém, který zahrnuje ještě SŘBD

Lekce 1

21

SŘBD (DBMS) • Systém řízení báze dat (SŘBD) – je programový systém, který umožňuje definování struktury, ukládání, výběr a ochranu dat, zabezpečuje databázi a komunikaci mezi uživatelem a systémem. • Zjednodušeně jde tedy o softwarový prostředek, který řídí sdílený přístup k bázi dat a poskytuje mechanismy určené k zajištění bezpečnosti a integrity dat. Lekce 1

22

SŘBD (DBMS)

Zahrnuje: • DDL = Data Definition Language (jazyk pro definici dat) • DML = Data Manipulation Language (jazyk pro manipulaci s daty Lekce 1

23

SŘBD (DBMS) • Jazyk pro definici dat – DDL (Data Definition Language) – prostředky pro popis dat, sloužící k vytvoření všech definic uživatelských dat potřebných v aplikaci, včetně určení omezujících podmínek. Pomocí příkazů tohoto jazyka lze vytvářet strukturu databáze, tedy jednotlivé tabulky a jejich strukturu. Zároveň do této skupiny patří příkazy, které umožňují realizovat případné změny nebo odstranění existujících objektů. • Jazyk pro manipulaci s daty – DML (Data Manipulation Language) – prostředky pro popis algoritmu, které se používají k aktualizaci dat (přidávání, změny a rušení dat) a k výběru dat z databáze na základě kladených požadavků. Lekce 1

24

SŘBD (DBMS) Umožňuje: • vytvoření báze dat • vkládání dat • aktualizace dat • rušení dat • výběr z báze dat • tvorbu vstupních a výstupních formulářů, výstupních sestav a vytváření aplikací. Lekce 1

25

Příklady DBSM • • • • • •

Microsoft SQL server MySQL Oracle Informix SyBase Microsoft Access

Lekce 1

26

Entita • Entita je libovolný objekt reálného světa, který je zachycen v datovém modelu • Entita musí být rozlišitelná od ostatních entit a existovat nezávisle na nich. • Příklady entity: zaměstnanec, student,

kniha v knihovně…

• Výskyt entity – jde o jeden konkrétní prvek definovaný v množině entity. Lekce 1

27

Atribut • Atribut – je vlastnost entity podstatná z hlediska zkoumané oblasti a její evidence • Atribut přiřazuje každé entitě z množiny entit hodnotu z nějaké neprázdné množiny. • Příklad: Atributem entity „zaměstnanec“

bude jeho osobní číslo, jméno, příjmení, atd.

Lekce 1

28

Klíčový atribut (klíč) • Klíčový atribut (klíč) – je jeden atribut či množina atributů, jejichž hodnoty jednoznačně určují (identifikují) každou entitu v množině entit. • Příklad: Jako klíčový atribut lze brát

například rodné číslo u člověka, osobní číslo u studenta či zaměstnance, VIN kód u motoru vozidla apod.

Lekce 1

29

Relace • Vztah mezi dvěma nebo více entitami • Obvykle bývá vyjádřena slovesem, např. má, obsahuje,

zapůjčil si apod. Věta „učitel vyučuje studenta“ je vyjádřením vztahu „vyučuje“ mezi entitami „učitel“ a „student“

• Relace mohou mít své atributy. • Př.: Věta „zákazník zakoupil zboží“ vyjadřuje vztah

„zakoupil“ mezi entitami zboží a zákazník. Potřebujeme-li vědět kdy, za kolik a v jakém množství, pak toto jsou již atributy daného vztahu „zakoupil“.

Lekce 1

30

Kardinalita • Představuje omezení v počtu instancí druhé entity, které mají vztah s jakoukoliv instancí první entity, se kterou jsou ve vztahu. • Kardinalita vztahů může nabývat hodnot: – 1:1 – 1:N – N:M

Lekce 1

31

Kardinalita

Lekce 1

32

Parcialita • Povinnost resp. nepovinnost existence relace mezi entitami • Povinný vztah = totální • Nepovinný vztah = parciální

Lekce 1

33

Integrita • Integrita databáze znamená, že databáze vyhovuje zadaným pravidlům – integritním omezením. • Tato integritní omezení jsou součástí definice databáze, a za jejich splnění zodpovídá SŘBD • Integritní omezení se mohou týkat jednotlivých hodnot vkládaných do polí databáze (například známka z předmětu musí být v rozsahu 1 až 5), či může jít o podmínku na kombinaci hodnot v některých polích jednoho záznamu (například datum narození nesmí být pozdější než datum úmrtí).

Lekce 1

34

Integrita • Integritní omezení se může týkat i celé množiny záznamů daného typu – může jít o požadavek na unikátnost hodnot daného pole či kombinace polí v rámci celé množiny záznamů daného typu, které se v databázi vyskytují (například číslo průkazu v záznamech o osobách).

Lekce 1

35

Refereční integrita • Velmi často používaným integritním omezením v relačních databázích je tzv. referenční integrita. Jedná se o požadavek, aby pro pole záznamu, jež má obsahovat odkaz na jiný záznam někde v databázi, takový odkazovaný záznam skutečně existoval, tedy aby takový odkaz nevedl „do prázdna“ a nejednalo se o tzv. databázového sirotka.

Lekce 1

36

Lekce 1

37

Úvod do databázových systémů. Lekce 1

Recommend Documents