BAZE DE DATE, GENERALITATI

Definitii si caracteristici ale bazelor de date

O baza de date (BD) poate fi privita o colectie de inregistrari si fisiere intre care exista relatii, mai exact o colectie de date integrate.

Baza de date (BD) poate fi definita ca un ansamblu de date    interconectate, impreuna cu descrierea lor, care raspunde calitatilor de centralizare, coordonare, integrare si difuziune a informatiilor si care asigura satisfacerea tuturor necesitatilor de prelucrare ale tuturor utilizatorilor dintr-un sistem.

Datele sunt notiuni primare, simple sau complexe, culese din diferite locuri, neorganizate.

Avantajele utilizarii bazelor de date

Utilizarea bazelor de date prezinta urmatoarele avantaje:

      partajarea resurselor - informatiile dintr-o baza de date pot fi folosite de toti care au nevoie de acestea.

      securitatea informatiilor - accesul la datele dintr-o baza de date se poate face pe baza de parola, astfel incat utilizatorul sa poata folosi doar anumite date, cele care ii sunt permise.

      eliminarea redundantei datelor - numarul de fisiere de date este redus si accesabil de mai multe departamente.

      integritatea datelor - actualizarea datelor in cadrul unui departament se face automat si este vizibila pentru orice utilizator care foloseste baza de date.

      nivel redus de redundanta - fisierele unei BD sunt memorate intr-un singur loc si sunt accesibile de mai multe departamente; se reduce astfel nr. de fisiere al unei BD si implicit spatiul ocupat de BD;

      transparenta utilizatorii pot folosi BD fara sa cunoasca intreaga ei complexitate;

      facilitati multiutilizator Datele pot fi accesate si gestionate din diferite noduri ale retelei de utilizatori diferiti;

      diversitatea criteriilor Accesul la informatii in cadrul BD se poate face dupa mai multe criterii de regasire.

      gestiunea bazei de date intretinerea si accesarea unei baze de date.

O baza de date (BD) reprezinta un ansamblu de date, organizate coerent, structurate cu o redundanta minima, accesibile cat mai multor utilizatori in acelasi timp.

O BD este un ansamblu de colectii de date cunoscute sub denumirea de tabela (pt. bd relationale) si obiect (pt. bd orientate obiect).

Exemple: Pot fi structurate sub forma de BD datele dintr-o:carte de telefon, agenda personala, date despre pasageri in cadrul companiilor aeriene, date despre pacienti in sistemul de asigurari sociale, date despre studentii dintr-o facultate, etc.

Tipuri de BD

a.    BD individuale - stocate pe calculatoare personale; accesibila unui singur utilizator la un moment dat.

b.    BD de companie - stocate pe calculatoare de tip main-frame si administrate de un calculator profesional; accesibila mai multor utilizatori prin propriul calculator care este conectat la reteaua locala.

c.    BD distribuite - sunt BD integrate logic, dar fizic sunt distribuite pe mai multe calculatoare; datorita acestui fapt se mareste limita maxima a dimensiunii BD (nu mai este astfel limitata la capacitatea fizica de memorare a unui calculator); accesibila mai multor utilizatori.

d.    BD proprietare - BD foarte mare care acopera subiecte particulare; accesibila mai multor utilizatori pe baza de taxa; se mai numesc si banci de date.

Modele de organizare a bazelor de date

Analiza, proiectarea si implementarea structurii conceptuale a bazei de date se realizeaza utilizand un model de date (ansamblu de instrumente conceptuale care permit descrierea datelor, a relatiilor dintre ele si a restrictiilor la care sunt supuse).

Bazele de date se pot organiza in patru feluri, astfel putem vorbi de patru modele:

      ierarhic

      de tip retea

      orientat obiect

      relational

o        Baze de date ierarhice acest model da baza de date presupune organizarea campurilor si inregistrarilor in noduri. Nodurile sunt organizate arborescent, conectand un nod parinte de un nod fiu. Un nod de tip parinte, poate avea mai multi fii.

Cu ajutorul modelului conceptual ierarhic, schema bazei de date poate fi reprezentata sub forma unui arbore in care nodurile exprima colectii de date, iar ramurile reflecta relatiile de asociere intre inregistrarile colectiilor de date superioare si inferioare.

Accesul la inregistrarile colectiilor de date inferioare se face prin traversarea arborelui, adica se parcurg toate colectiile aflate in subordonare ierarhica dintre colectia - radacina si colectia cercetata. Unui element superior ii pot corespunde unul sau mai multe elemente inferioare, iar unui element inferior ii corespunde un singur element superior.

Exemplu: Rezervari aeriene.

Scoala.

o Baze de date de tip retea bazele de date de tip retea sunt si ele structurate in noduri si au o aranjare ierarhica, dar difera de bazele de date ierarhice deoarece un nod fiu poate avea mai multi parinti.

Modelul retea se aseamana cu cel ierarhic, diferenta constand in a ceea ca unui element inferior ii pot corespunde unul sau mai multe elemente superioare.

Exemplu: Alocarea cursurilor intr-o scoala.

o Baze de date orientate obiect aceste baze de date sunt mai flexibile si permit utilizarea    de date mai complexe: grafice, fotografii, secvente video si audio. In acest caz se poate vorbi despre obiecte sau entitati.

Exemplu:Sala de sport.

o Baze de date de tip relational - in acestea entitatile sunt organizate in tabele simple, bidimensionale, fara legaturi fixe. Relatiile necesare sunt stabilite prin asocierea intre ele a unor campuri cheie ale fiecarei tabele. Acesta este caracterizat prin unitatea si simplitatea reprezentarilor: totul se reduce la tabele.

Modelul relational este in prezent cel mai raspandit model de baze de date. Acest model are o singura structura de date: relatia sau tabelul. O baza de date relationala este un ansamblu de relatii (tabele) grupate in jurul unui subiect bine definit. Deci, o relatie poate fi redata printr-un tabel, in care fiecare rind reprezinta o inregistrare diferita, iar fiecare coloana un atribut. Coloanele tabelului sunt identificate prin nume diferite si reprezinta cimpurile (atributele, caracteristicile) modelului conceptual. In fiecare coloana datele trebuie sa fie de acelasi tip. Cautarea in acest model de BD se face secvential toate articolele si comparind criteriile de cautare. Articolele ce satisfac conditiei cautarii se selecteaza si pot fi afisate.

O baza de date relationala consta din trei parti:

a.    Datele (relatiile sau tabelele, cu legaturile dintre ele)

b.    Regulile de integritate (permit numai introducerea valorilor corecte in tabele)

c.    Operatori de gestiune a bazelor de date.

Exemple:

1. Elev[Nume, Data-nasterii, Clasa] cu urmatoarele valori:

2. Carte[Autori, Titlu, Editura, Anul aparitiei]

Pentru fiecare relatie se poate cauta un camp sau mai multe, din cadrul relatiei (tabelului), numit cheie, cu rol de identificare a elementelor relatiei (cheia ia valori diferite pentru inregistrari (linii) diferite). Dand cate o valoare pentru campurile din cheie se poate determina linia(una singura) in care apar aceste valori. Deoarece toate elementele relatiei sunt diferite intotdeauna exista o cheie(in cel mai rau caz cheia este formata din toate campurile relatiei). Pentru exemplul 1 se poate alege ca si cheie campul Nume, dar atunci nu vor putea exista in baza de date doi elevi cu acelasi nume, iar pentru exemplul 2 se poate alege o cheie multipla formata din campurile Titlu, Autori si Editura.

O cheie poate fi:

- cheie primara - cheia ce permite identificarea in mod unic, a unei inregistrari;

- cheie secundara - cheia ce permite identificarea tuturor inregistrarilor care au aceeasi proprietate;

- cheie externa (straina) - cheie identica cheii primare utilizata pt. legarea tabelelor;

O tabela poate avea o cheie primara utilizata pt. identificarea unica a unei inregistrare si o cheie straina pt. realizarea unei legaturi cu alte tabele (suport de referinta catre inregistrarile din alte tabele).

- cheie candidat - pt. acelasi tabel pot exista mai multe campuri care sa serveasca drept atribute de identificare, adica pot exista mai multe chei candidate.

Subiectele pe care se axeaza tabelele unei BD pot fi cele mai diverse: activitatea unei firme, stocarea marfurilor la un depozit, rezultatele unui recensamant, etc. Desi in modelul relational principala structura de date o reprezinta tabelul, o baza de date este mai mult decat o simpla multime de tabele. Pe parcurs vom vedea ca intre tabelele bazei de date exista o interdependenta stransa, in timp ce intre tabelele de calcul obisnuite aceasta interdependenta practic lipseste.

Administrarea bazelor de date

Administrarea BD presupune coordonarea lucrarilor de proiectare a BD, protectia (securitatea) informatiei, dezvoltarea BD,etc. Aceste functii le indeplineste Administatorul Bazei de Date (ABD). El defineste obiectele sistemului , elaboreaza principiile de protectie a datelor, raspunde de alegerea si implimentarea SGBD, asigura functionarea normala a sistemului.

Sistemele de gestiune a bazelor de date (SGBD)

Sistemul de Gestiune a Bazei de Date (SGBD) - este acel sistem de programe care faciliteaza si supervizeaza introducerea de informatii in baza de date, actualizarea si extragerea din baza, controlul si autorizarea accesului la date. Un sistem de gestiune a bazelor de date trebuie sa fie capabil sa indeplineasca urmatoarele functii:

de descriere ,care rezida in definirea structurii datelor, a relatiilor dintre acestea si a conditiilor de acces la informatiile continute in baza de date;

de actualizare, care presupune inserarea, redactarea si suprimarea datelor;

de interogare a BD, care permite obtinerea diferitor informatii din BD conform unor criterii de cautare;

de obtinere de date noi, care consta in prelucrarea informatiei initiale in scopul obtinerii unor totaluri, medii etc.;

de intretinere, care consta in crearea copiilor de rezerva, compactarea BD si repararea ei in cazul deteriorarii;

de securitate a datelor, care rezida in protejarea BD impotriva accesului neautorizat si in atribuirea drepturilor de acces.

Sistemul de gestiune a bazelor de date trebuie sa permita definirea si organizarea structurii unei baze de date (tabele, campuri, inregistrari si relatii intre tabele) modificarea structurii bazei de date, stergerea anumitor elemente, cautarea de date intr-o baza sau filtrarea unei baze de date.

Un sistem de gestiune a bazelor de date ofera:

      o interfata pentru comunicarea cu utilizatorul;

      ajutor pentru utilizator;

      tehnici avansate de memorare, organizare si accesare a datelor din baza de date.

SGBD permit utilizatorilor sa partajeze datele (mai multi utilizatori cuplati la retea sa poata accesa simultan aceeasi baza de date fara a-i periclita integritatea), sa verifice datele introduse(sa foloseasca conditii de validare a datelor), sa elimine redundanta datelor (repetarea datelor este eliminata).

SGBD-urile pot fi clasificate dupa mai multe criterii:

a.      In functie de sistemul de calcul folosit pot fi

SGBD dedicate sistemelor informatice complexe - sunt instalate pe mainframe-uri si asigura accesul la date pentru un numar mare de utilizatori. Sistemul de operare pe care ruleaza uzual este UNIX. Exemple: Oracle, Java, Ingres.

SGBD client - server - permit accesul unui numar de ordinul miilor de utilizatori si sunt dedicate societatilor mijlocii si mari. Sistemele pe care ruleaza sunt cele pentru retele (Windows NT, 2000, Novell, OS/2). Exemple: Oracle, Java, SQL Server.

SGBD pentru utilizatori individuali. Exemple: FoxPro, Clipper, Paradox, Acccess care ruleaza pe MSDOS, Windows, Linux.

b.     In functie de modul de organizare a datelor distingem:

- SGBD cu structura de tip ierarhic

- SGBD cu structura de tip retea

- SGBD cu structura relationala

- SGBD cu structura orientata obiect.

c. In functie de modul de localizare a bazelor de date

- SGBD centralizate

- SGBD distribuite (integrate logic, nu si fizic).

d.      In functie de destinatie

- SGBD publice

- SGBD private

e. In functie de marime

- SGBD mici/medii (< 1 milion inregistrari/utilizatori)

- SGBD mari

f. In functie de domeniul de utilizare

- SGBD gestiune economica

- SGBD informare - documentare

- SGBD distribuirea resurselor

- SGBD informare generala

Utilizatori

Un SGBD are 3 categorii de utilizatori:

programatorii;

administratorul BD;

utilizatorii finali care exploateaza sistemul.

4. Terminologie

Campul (sau atributul) este structura folosita intr-o baza de date pentru a grupa date referitoare la o insusire a unei clase de obiecte, obiecte la care face referire baza de date.

O inregistrare reprezinta totalitatea informatiilor referitoare la o entitate, adica un obiect introdus in baza de date.

Lumea reala contine diferite obiecte pe care le vom numi ENTITATI (obiectul informatiei). Aceste entitati au anumite caracteristici (proprietati) pe care le vom numi ATRIBUTELE ENTITATILOR (proprietatile) atribute pot lua anumite VALORI (masura proprietatilor).

CAMPUL (CARACTERISTICA, ATRIBUT) = reprezinta numele (antetul) unei coloane dintr-o tabela si exprima semnificatia valorilor din cadrul coloanei respective.

INREGISTRARE = totalitatea informatiilor referitoare la entitate, este un rand dintr-o tabela.

CHEIA este formata dintr-un camp (caracteristica) sau mai multe campuri, ale caror valori identifica fiecare inregistrare dintr-o tabela.

DATE = notiuni primare, simple sau complexe, culese din diferite locuri, neorganizate.

(Altfel)

Elementul fundamental al modelului conceptual este ENTITATEA, ca termen generic pentru a desemna obiectele similare ca structura, dar care sunt identificabile, deci se pot deosebi intre ele prin trasaturi specifice. O entitate este formata dintr-o multime de ATRIBUTE (sau CARACTERISTICI) care pot defini complet obiectul. Un atribut sau un set de atribute care identifica in mod unic fiecare realizare a unei entitati se numeste CHEIE.

Elementul fundamental: ENTITATE

O ENTITATE are mai multe caracteristici numite ATRIBUTE sau CAMPURI.

Valoarea campurilor se numesc INREGISTRARE.

Valoarea CAMPULUI care identifica unic fiecare INREGISTRARE se numesc CHEIE.

INREGISTRARILE sunt unice intr-o BD, deci fiecare INREGISTRARE    are o CHEIE a sa.

De exemplu entitatea ANGAJAT este formata din atributele nume, prenume, ani vechime, care au diferite valori.

O BD relationala este formata din mai multe tabele cu diferite legaturi intre ele.